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间歇式化学反应器广泛应用在精细化工、食品饮料和生物医药生产中,应用前景十分乐观。但间歇生产过程一般都是非线性、多变量、大滞后、强耦合性的时变系统,控制难度大,其自动化水平远低于连续生产过程,生产管理上相对更落后。目前在不少间歇工业生产过程中,仍采用手动或半自动操作,整体自动化水平较低。如何实现生产过程的自动化,稳定并提高产品质量、降低消耗、提高劳动生产率具有非常重要的现实意义。提高该领域自动化水平一直是企业技术人员与自控人员的不懈追求。 草甘膦合成过程是一个典型的间歇生产过程。草甘膦生产主要是通过有机合成反应获得,而其合成反应机理复杂,控制精度要求高,控制难度大。目前国内生产厂家普遍处在人工操作为主的状态,工人劳动强度大,产品收率不稳定。应用计算机控制技术,可以提高控制精度,以满足严格的工艺要求,同时实现生产过程的自动化,稳定并提高产品质量、降低消耗、提高劳动生产率。 以草甘膦合成过程为对象。全面分析草甘膦合成过程各个阶段的工艺特性,并根据某厂的实际生产情况,生产控制要求和生产规模,对草甘膦合成过程提出了整体控制方案,包括:配料称量控制、顺序控制、温度控制等三大部分。通过这三大部分控制系统的有机结合,很好地实现了整个合成过程的自动控制。 采用SUPCON JX-300X集散控制系统,对控制系统输入输出点数及类型进行了归纳和总结,建立了相应的控制站硬件、操作站硬件、操作站软件、现场仪表等整个系统配置。通过组态、调试等成功地实现了草甘膦合成过程计算机控制,为进一步研究草甘膦合成过程操作优化和控制提供了平台。 草甘膦合成过程计算机控制系统经过实际运行表明:系统运行安全、稳定、可靠,控制效果令人满意,控制精度为±1℃,满足了工艺要求,产品收率稳定在70%以上;计算机控制取代人工操作后,避免了人为操作失误,大大减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率,经济效益十分显著,仅原料降耗一项一年就达一百多万元。 最后,对间歇反应釜的动态特性进行了分析,建立温度控制模型,研究温度预测控制策略。结果表明预测控制对一类间歇生产过程控制具有良好的性能。