多物料协同滴加的控制方法、系统及设备与流程

1.本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种多物料协同滴加的控制方法、系统及设备。


背景技术：

2.精细化工行业或医药行业中，经常会出现反应釜反应过程中，需要通过滴加的方式，缓慢加入物料，以满足生产的需求。当前滴加按组合方式分类，主要有单一物料独立滴加、多物料固定组合协同滴加和多物料自由组合协同滴加三种方式。
3.①
单一物料独立滴加方式
4.该方式目前最为常见，控制要求主要为匀速滴加，控制时通过调节阀或者变频电机等方式控制滴加的速度，让物料实时滴加速度趋近于设定的滴加速度，直到物料滴加完成为止。该方式经常会忽略对滴加过程中的异常判断，调节阀或者变频电机调节过程中，滴加实时速率往往不是一个固定不变的值，会存在产生一定的波动，有可能导致在滴加过程中的某一阶段量，物料滴加的过多或者过少，影响产品质量。
5.②
多物料固定组合协同滴加方式
6.出现同时滴加两种甚至多种物料时，往往把多物料滴加当成几个独立的滴加对象进行自动控制，各自滴加各自的，没有形成联动，当一种物料滴加出现异常时，也并不会报警提示或者暂停其它物料滴加，造成滴加到反应釜内的物料没有形成一定比例，易出现反应釜超温、产品质量不稳定等现象，同时对于反应剧烈的产品，甚至会出现安全风险。
7.③
多物料自由组合协同滴加方式
8.随着精细化工行业或医药行业的发展，目前涂料和医药多功能车间出现相同设备生产的产品品种不固定的情况，导致滴加方式也都有不同的要求，需要根据产品特性，在生产的过程中选择一种或者多种物料按一定配比方式进行协同滴加，按照传统自动控制的方法，无法满足自由组合协同控制的要求。
9.综上所述，现有技术的缺陷如下：只能按照固定组合方式滴加，无法满足自由组合协同控制的要求，解决单一物料滴加无异常判断的问题，解决多物料滴加时，各物料之间没有协同的问题。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种多物料协同滴加的控制方法及系统，解决单一物料滴加无异常判断的问题。
11.本发明所提供的一种多物料协同滴加的控制方法，包括如下步骤：
12.选择滴加方式，所述滴加方式包括单独滴加和组合协同滴加，设置对应物料的工艺参数；
13.启动滴加执行操作，运行至少一种物料对应的所述滴加方式，获取高位槽中的物料向反应釜进行滴加；
14.采集并记录所述高位槽初始重量，根据所述初始重量和预设时间计算得出滴加的目标速率，将所述目标速率传递给控制速率作为初始的设定滴加速率；
15.启动搅拌电机，在滴加过程中对所述物料进行搅拌，实时监控在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量；
16.设置开关阀和调节阀开度，将实时的速率反馈与所述控制速率进行比较，通过pid控制调节阀门开度，与所述搅拌电机运行同步，控制对应物料的滴加速率；
17.对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，将已滴重量与理论重量相比，若滴加过程出现偏差则输出异常提醒，并执行暂停操作；若滴加过程未出现异常，则继续滴加直至所述高位槽滴加完成。
18.作为优选地，所述组合协调滴加方式中包括多种物料单独滴加同步运行的过程，对所述组合协调滴加方式的滴加过程进行异常监控，若滴加过程中未出现异常，则多种物料按单独滴加方式继续滴加直至滴加结束；若滴加过程出现任意一种物料对应的滴加过程出现异常，则暂停所有物料的滴加操作，直至恢复所有物料的滴加操作。
19.作为优选地，所述启动搅拌电机，在滴加过程中对所述物料进行搅拌，实时监控在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量包括:
20.判断在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量与预设重量对比，在所述高位槽已滴重量小于预设的最大重量值时，停止搅拌电机的运行，继续对滴加过程进行异常监控。
21.作为优选地，所述对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，将已滴重量与理论重量相比，若滴加过程出现偏差则输出异常提醒，并执行暂停操作；若滴加过程未出现异常，则继续滴加直至所述高位槽滴加完成包括：
22.在滴加过程未出现异常情况下，设置全开调节阀并进行延时操作，持续滴加直至所述高位槽已滴重量小于预设的最小重量；
23.对所述开关阀和所述调节阀执行关闭操作；
24.其中，所述预设的最小重量根据不同物料的粘稠度设置。
25.作为优选地，所述对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常进一步包括：
26.滴加过程中监控滴加的情况，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，所述滴加异常的判断条件还包括：
27.所述高位槽搅拌电机、所述开关阀或者所述调节阀出现故障；和/或，
28.所述反应釜温度超过工艺要求温度范围；和/或，
29.所述反应釜搅拌电机停止运行时，滴入的物料堆积达到预设的风险量。
30.作为优选地，所述采集并记录所述高位槽初始重量中，在所述高位槽上设有称重模块，所述称重模板与集散控制系统通信连接，将重量信号传输至所述集散控制系统，在所述高位槽上设有人机界面，通过所述人机界面显示滴加调节阀pid控制的反馈值。
31.作为优选地，所述物料的工艺参数包括：理论重量、目标速率、速率反馈、控制速率、设定时间、初始开度和阀门开度，其中，理论重量＝目标速率*已滴时间，目标速率＝初始重量/设定时间，所述控制速率为滴加调节阀pid控制的设定值，滴加开始时等于所述目标速率，滴加过程中通过所述控制速率改变滴加的速率设定值。
32.本发明所提供的一种多物料协同滴加的控制系统，包括：
33.模式选择模块，用于选择滴加方式，所述滴加方式包括单独滴加和组合协同滴加，设置对应物料的工艺参数；
34.执行模块，用于启动滴加执行操作，运行至少一种物料对应的所述滴加方式，获取高位槽中的物料向反应釜进行滴加；
35.设定模块，用于采集并记录所述高位槽初始重量，根据所述初始重量和预设时间计算得出滴加的目标速率，将所述目标速率传递给控制速率作为初始的设定滴加速率；
36.搅拌模块，用于启动搅拌电机，在滴加过程中对所述物料进行搅拌，实时监控在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量；
37.控制模块，用于设置开关阀和调节阀开度，将实时的速率反馈与所述控制速率进行比较，通过pid控制调节阀门开度，与所述搅拌电机运行同步，控制对应物料的滴加速率；
38.监控模块，用于对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，将已滴重量与理论重量相比，若滴加过程出现偏差则输出异常提醒，并执行暂停操作；若滴加过程未出现异常，则继续滴加直至所述高位槽滴加完成。
39.作为优选地，所述组合协调滴加方式中包括多种物料单独滴加同步运行的过程，对所述组合协调滴加方式的滴加过程进行异常监控，若滴加过程中未出现异常，则多种物料按单独滴加方式继续滴加直至滴加结束；若滴加过程出现任意一种物料对应的滴加过程出现异常，则暂停所有物料的滴加操作，直至恢复所有物料的滴加操作。
40.本发明所提供的一种多物料协同滴加的控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行计算机可读指令时，实现如本发明实施例所述的多物料协同滴加的控制方法。
41.针对现有技术，本发明具有如下的有益效果：
42.本发明采用的多物料协同滴加的控制方法，滴加时可以选择物料进行任意组合；滴加过程中，可以通过hmi观察理论数据和实际数据，让操作人员根据生产情况进行纠偏；通过比较“已滴重量”和“理论重量”的偏差判断该滴加过程是否正常，并且偏差达到一定值时会出现报警，如果偏差继续加大，会导致自动暂停滴加程序。
43.多物料协同滴加时，当一种物料滴加出现异常时，会立即暂停其他所有物料滴加，减少生产风险；单一物料独立滴加时，不在是简单一个pid调节控制，在加入了异常判断条件后，能让更好的保证产品的稳定性，减少安全事故的发生。
44.多物料协同滴加时，可以自由组合物料，不在是固定的，即使更换了产品，程序也不用更改，应用场景会更广；多物料协同滴加时，有滴加物料出现异常，会影响其他物料的滴加，做到真正的协同。
附图说明
45.图1为本发明实施例一中所述的多物料协同滴加的控制方法整体流程示意图；
46.图2为本发明实施例一中所述的多物料协同滴加的控制方法的工作流程示意图；
47.图3为本发明实施例一中添加调控面板示意图；
48.图4为本发明实施例一中单独滴加方式的具体流程示意图；
49.图5为本发明实施例一中组合协同滴加方式的具体流程示意图。
具体实施方式
50.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.实施例一
52.如图1所示，本发明所提供的一种多物料协同滴加的控制方法，包括如下步骤：
53.s1：选择滴加方式，所述滴加方式包括单独滴加和组合协同滴加，设置对应物料的工艺参数；在控制面板进行如下操作：在“滴加选择”选择需要单独滴加的物料，设定对应物料的“设定时间”和“初始开度”，然后操作“单独滴加”里“启动”、和“停止”按钮。选择“同时滴加”按钮，在“滴加选择”选择需要滴加的物料，设定对应物料的“设定时间”和“初始开度”，然后操作“同时滴加”里的“启动”、“停止”、“恢复”和“停止”按钮。
54.s2：启动滴加执行操作，运行至少一种物料对应的所述滴加方式，获取高位槽中的物料向反应釜进行滴加，参考图2所示；
55.s3：采集并记录所述高位槽初始重量，根据所述初始重量和预设时间计算得出滴加的目标速率，将所述目标速率传递给控制速率作为初始的设定滴加速率；
56.s4：启动搅拌电机，在滴加过程中对所述物料进行搅拌，实时监控在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量；本实施例中搅拌可以指对高位槽和反应釜内的搅拌，防止空搅对高位槽和反应釜造成损坏。
57.s5：设置开关阀和调节阀开度，将实时的速率反馈与所述控制速率进行比较，通过pid控制调节阀门开度，与所述搅拌电机运行同步，控制对应物料的滴加速率；pid(proportional integral derivative),在工业过程控制中，按被控对象的实时数据采集的信息与给定值比较产生的误差的比例、积分和微分进行控制的控制系统。单一物料独立滴加时，不在是简单一个pid调节控制，在加入了异常判断等条件后，能让更好的保证产品的稳定性，减少安全事故的发生。
58.s6：对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，将已滴重量与理论重量相比，若滴加过程出现偏差则输出异常提醒，并执行暂停操作；若滴加过程未出现异常，则继续滴加直至所述高位槽滴加完成。多物料协同滴加时，有滴加物料出现异常，会影响其他物料的滴加，做到真正的协同。
59.其中，参照图3所示，滴加调度面板上设置工艺参数如下：当前重量：每个高位槽安装有称重模块，称重模块通过通讯的方式将重量信号传输给dcs，即集散控制系统(distributed control system)，以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调设计原则的仪表控制系统，在hmi(人机界面)上进行显示。理论重量：经过一段时间滴加后，如果按照“目标速率”滴加，理论上应已滴加的重量，等于“已滴时间”乘以“目标速率”。已滴重量：经过已滴时间后，实际已滴加的重量。目标速率：滴加程序启动时，记录高位槽的初始重量，初始重量除以“设定时间”，得到理论的滴加速率，该值在整个滴加过程中不会改变，做为滴加过程中调整控制速率的参照对象。速率反馈：高位槽称重模块具备有实施速率显示功能，并能通过通讯的方式将速率反馈信号传输给dcs，在hmi(人机界面)上进行显示，是滴加调节阀pid控制的反馈值。控制速率：滴加调节阀pid控制的
设定值，滴加开始时等于“目标速率”，滴加过程中可通过控制速率改变滴加的速率设定值。剩余速率：当前剩余的高位槽物料，如果按照“设定时间”按时完成滴加，剩下物料应滴加的速率。设定时间：按工艺要求设定的全部滴加完成所需时间。已滴时间：从滴加开始进行计时的时间。初始开度：滴加开始前，滴加调节阀都是处于关闭状态，如果直接用pid控制调节阀的开度，调节阀会慢慢的开大，在这过程中的速率反馈也只能慢慢趋近于目标速率，这会导致滴加开始的时候滴入到反应釜的量无法满足工艺要求，为让滴加的速率反馈以最快达到的方式接近目标速率，所以需要设置一个初始开度，当滴加开始时，调节阀会立即开到初始开度，然后在进行pid调节，缩短了调节时间。阀门开度：每个高位槽下方安装一个调节阀，调节阀的开度通过4～20ma的电流信号传输给dcs，在hmi(人机界面)上进行显示；实时的速率反馈与控制速率进行比较，通过pid控制调节阀门开度，使得实时“速率反馈”无限趋近于“控制速率”。搅拌：滴加过程中需要监控高位槽的运行状态，只有高位槽搅拌运行时才允许滴加，高位槽的物料较少，重量较低时，需要关闭搅拌，防止搅拌没有在物料里，造成搅拌空转，损坏搅拌电机。
60.具体地，所述组合协调滴加方式中包括多种物料单独滴加同步运行的过程，对所述组合协调滴加方式的滴加过程进行异常监控，若滴加过程中未出现异常，则多种物料按单独滴加方式继续滴加直至滴加结束；若滴加过程出现任意一种物料对应的滴加过程出现异常，则暂停所有物料的滴加操作，直至恢复所有物料的滴加操作。
61.如图4所示，一种实施例中，当滴加方式选择单独滴加时，选择单独滴加时操作如下，
62.第一，启动前选择单独滴加模式，并设置“设定时间”和“初始开度”两个参数。
63.第二，启动滴加：启动滴加后，运行相应物料的滴加程序。
64.第三，记录高位槽初始重量：记录高位槽初始重量。通过高位槽初始重量除以“设定时间”计算出理论目标“目标速率”；并且把“目标速率”传递给“控制速率”，做为初始的设定滴加速率，如果滴加过程中未出现异常，这个值将保留到滴加结束。
65.第四，开高位槽底部开关阀：因为调节阀经常会出现关不严的现象，高位槽底部通常都会安装一个开关阀，防止高位槽物料在调节阀关不严的时候漏掉。
66.第五，启动搅拌电机：为让高位槽滴加过程中物料均匀，减少滴加过程中应物料不均造成的阀门堵死现象，在高位槽物料能够覆盖搅拌叶片前，搅拌电机一直处于运行状态。
67.第六，调节阀开度初始开度：让调节阀开度迅速接近满足滴加速率的开度值。
68.第七，按控制速率对调节阀进行pid调节：调节阀通过pid运算进行自动调节，pid的设定值等于“控制速率”。
69.第八，高位槽重量监控、停止搅拌电机：滴加过程中一直判断高位槽重量是否小于预设的20kg,如果低于20kg,那么停止搅拌电机。20kg是根据现场设备来设定的，在调试阶段，需要调试出，不淹没搅拌叶片时，高位槽称重模块显示的最大重量。
70.第九，滴加过程监控：滴加过程中一直监控滴加的情况，当出现异常时，需要进入暂停状态，滴加异常的判断条件有如下几个：高位槽搅拌电机或者阀门出现故障；反应釜温度超过工艺要求温度范围。反应釜温度已经超过工艺允许范围，如果继续滴加，会导致温度超偏范围扩大，引起安全风险；反应釜搅拌电机停止运行，滴加过程中，如果搅拌停止，滴入的物料存在堆积的风险，当达到一定量后很可能引起聚爆，引起安全风险；已滴加重量与理
论重量相比，偏差过大。滴加过程中在pid调节的作用下，“速率反馈”会趋近于“控制速率”，但“速率反馈”无法做到完全等于“控制速率”，长时间滴加时，可能会因为瞬时的偏差累积，导致已滴加重量与理论重量相比过大或者过小的现象，如果继续按当前方式滴加，会影响产品质量。在出现偏差过大之前，会有偏差过大提醒，可以在满足工艺要求的前提下，手动干预更改“控制速率”，减小偏差的继续增大的趋势。
71.第十，暂停：滴加异常暂停时，hmi(人机界面)上提示滴加异常停止，并自动关闭滴加调节阀和高位槽底部开关阀，搅拌根据当时的高位槽重量确定是否需要停止运行。操作人员可以根据提示，查找异常原因，解决完成后在根据现场实际情况确定“控制速率”是否更改。
72.第十一，恢复：重新开启高位槽底阀，调节阀开到初始开度。
73.第十二，全开调节阀并延时：滴加过程未出现异常的情况下，一直滴加到高位槽小于2kg。2kg是根据物料来进行设置的，不同物料的粘稠度不相同，滴加完成时，并不能确保高位槽的重量一定会等于0，所以当高位槽小于某一值时，延时一段时间时间，就可以认为高位槽已经滴加完成。
74.第十三，关闭底部开关阀和调节阀：滴加完成前关闭所有设备。
75.如图5所示，一种实施例中，当滴加方式选择单独滴加时，选择组合协同滴加时操作如下，
76.第一，选择物料a和b同时滴加：本案例选择物料a和物料b协同同时滴加，在启动之前按照工艺要求设置各自的参数。
77.第二，启动同时滴加：同时启动物料a和物料b的滴加算法。
78.第三，物料a滴加、物料a滴加结束：物料a按照设置的参数进行滴加，如果滴加过程中不出现异常，一直按独立滴加的方式滴加结束。
79.第四，物料b滴加、物料b滴加结束：物料b按照设置的参数进行滴加，如果滴加过程中不出现异常，一直按独立滴加的方式滴加结束。
80.第五，滴加过程监控、暂停物料a和b滴加：滴加过程中，如果出现任一物料滴加出现异常导致暂停，那么需要同时暂停所有正在滴加的物料，确保滴加到反应釜的物料始终能在一定比例下，只有等所有问题都解决完成后，才能重新一起恢复物料a和物料b滴加。
81.第六，物料a和b同时滴加结束：物料a和物料b都结束滴加了才能代表滴加全部结束。
82.具体地，所述启动搅拌电机，在滴加过程中对所述物料进行搅拌，实时监控在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量包括:
83.判断在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量与预设重量对比，在所述高位槽已滴重量小于预设的最大重量值时，停止搅拌电机的运行，继续对滴加过程进行异常监控。
84.具体地，所述对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，将已滴重量与理论重量相比，若滴加过程出现偏差则输出异常提醒，并执行暂停操作；若滴加过程未出现异常，则继续滴加直至所述高位槽滴加完成包括：
85.在滴加过程未出现异常情况下，设置全开调节阀并进行延时操作，持续滴加直至所述高位槽已滴重量小于预设的最小重量；
86.对所述开关阀和所述调节阀执行关闭操作；
87.其中，所述预设的最小重量根据不同物料的粘稠度设置。
88.具体地，所述对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常进一步包括：
89.滴加过程中监控滴加的情况，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，所述滴加异常的判断条件还包括：
90.所述高位槽搅拌电机、所述开关阀或者所述调节阀出现故障；和/或，
91.所述反应釜温度超过工艺要求温度范围；和/或，
92.所述反应釜搅拌电机停止运行时，滴入的物料堆积达到预设的风险量。
93.具体地，所述采集并记录所述高位槽初始重量中，在所述高位槽上设有称重模块，所述称重模板与集散控制系统通信连接，将重量信号传输至所述集散控制系统，在所述高位槽上设有人机界面，通过所述人机界面显示滴加调节阀pid控制的反馈值。
94.实施例二
95.基于相同的构思，本发明所提供的一种多物料协同滴加的控制系统，包括：
96.模式选择模块，用于选择滴加方式，所述滴加方式包括单独滴加和组合协同滴加，设置对应物料的工艺参数；
97.执行模块，用于启动滴加执行操作，运行至少一种物料对应的所述滴加方式，获取高位槽中的物料向反应釜进行滴加；
98.设定模块，用于采集并记录所述高位槽初始重量，根据所述初始重量和预设时间计算得出滴加的目标速率，将所述目标速率传递给控制速率作为初始的设定滴加速率；
99.搅拌模块，用于启动搅拌电机，在滴加过程中对所述物料进行搅拌，实时监控在持续滴加过程中的所述高位槽已滴重量；
100.控制模块，用于设置开关阀和调节阀开度，将实时的速率反馈与所述控制速率进行比较，通过pid控制调节阀门开度，与所述搅拌电机运行同步，控制对应物料的滴加速率；
101.监控模块，用于对至少一种物料的对应滴加过程进行过程监控，根据滴加异常的判断条件判断是否出现异常，将已滴重量与理论重量相比，若滴加过程出现偏差则输出异常提醒，并执行暂停操作；若滴加过程未出现异常，则继续滴加直至所述高位槽滴加完成。
102.具体地，所述组合协调滴加方式中包括多种物料单独滴加同步运行的过程，对所述组合协调滴加方式的滴加过程进行异常监控，若滴加过程中未出现异常，则多种物料按单独滴加方式继续滴加直至滴加结束；若滴加过程出现任意一种物料对应的滴加过程出现异常，则暂停所有物料的滴加操作，直至恢复所有物料的滴加操作。
103.上述模式选择模块、执行模块、设定模块、搅拌模块、控制模块和监控模块的具体原理及实现方法，均如本发明实施例一中所述，在此不再赘述。
104.本发明所提供的一种多物料协同滴加的控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行计算机可读指令时，实现如本发明实施例所述的多物料协同滴加的控制方法。
105.该多物料协同滴加的控制设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，cpu)和存储器，一个或一个以上存储应用程序或数据的存储介质(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器和存储
介质可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对多物料协同滴加的控制设备中的一系列指令操作。
106.进一步地，处理器可以设置为与存储介质通信，在多物料协同滴加的控制设备上执行存储介质中的一系列指令操作。
107.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。