AI-程序調節器在高壓反應釜應用
一、概述：
不銹鋼高壓反應釜具有加熱迅速、耐高溫、耐腐蝕、衛生、無環境污染、勿需鍋爐自動加溫，使用方便等特點。廣泛應用于石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品、用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程，是以參加反應物質的充分混合為前提，對于加熱、冷卻、和液體萃取以及氣體吸收等物理變化過程均需要采用攪拌裝置才能得到到好的效果。
目前聚合物生產中的聚合反應主要是在間歇式反應釜中進行的。聚合反應釜是一種常用的化學反應容器，其內部反應機理較為復雜，系統具有較大的時變性、非線性和時滯性，難以建立精確的數學模型。而反應溫度是影響聚合反應最重要的參數之一，研究聚合反應溫度的相關控制方法，以提高產品的產量和質量，對化工生產具有十分重要的意義。
大連通產高壓釜容器制造公司采用宇電708PE5I4K1S4控制高壓反應釜溫度達到了控制要求。實現高壓反應釜溫度、壓力、流量等參數的測量與控制。對于溫度控制，采用模糊PID控制算法。
二、控制系統組建：
在化學反應釜控制系統采用AI智能模糊控制算法,使反應釜的溫度獲得最佳控制效果，由1臺上位微機進行管理,實現了控制自動化,管理現代化,提高了產品的質量,節能效果明顯，反應釜的反應過程進行監控，時性好，組態軟件設計界面監控反應釜組態靈活、方便.
實現單臺反應釜或多臺反應釜組合PC控制的要求。即組合2臺、3臺...及任意多臺任意型號的反應釜，實現PC控制和數據在線采集。提供您完整的自控技術方案。使得生產的反應釜性能上更安全、使用時更方便。不盡大大減輕反應釜使用者的勞動強度，更重要的是極大的提供了反應釜的安全使用性能。該監控系統分為三層：現場儀表層（下位機控制站）通過RS485通訊總線上傳，上位機計算機操作站由工控機組建，AIFCSV9.0組態軟件經過二次開發和后臺數據庫組成，完成整個生產系統的信息監控。該監控系統具有良好的人機界面、操作簡單方便，同時它也具有較好的可靠性、穩定性和易擴展性，不僅能夠直觀、形象地反映現場的實際工況，而且為不同控制方案、不同控制算法的研究提供了軟件開發平臺。監控系統通過工業以太網進行信息共享。
三、控制要求：
高壓反應釜要完成物料的反應和乳化、加料和取樣、蒸餾和結晶等操作，加熱和冷卻及制冷、攪拌和混合、物料酸堿度控制，每天24小時連續運行，并可配超溫、超pH、定時報警裝置，特別適用于對溫度和pH要求嚴格的合成反應。
設備組合：
1、反應釜：單/雙夾套式反應器系統，含攪拌系統，配置不銹鋼換熱盤管，反應器蓋，帶恒壓手動加料漏斗，回流冷凝管，帶真空泵接口，溫度檢測套管（可插玻璃溫度計或熱電偶式溫度傳感器），進料/取樣口，酸堿度/濁度/在線光譜檢測口，底部無死角PTFE卸料閥，配置為法蘭連接。按要求可配材質為316不銹鋼或哈氏合金C或B的合金釜蓋。 反應釜及攪拌裝置高度可調，測溫探頭深度可調，加料管插入液面深度可調。PTFE包裹的錨式攪拌槳，高效密封超強耐腐蝕。底部手動卸料/取樣。
2、攪拌：直流無刷攪拌電機和調速器，顯示瞬時轉速，無級調速，大力矩寬調速，轉速精確控制，可進行攪拌定時。
3、 pH監控：電子pH監測控制器，帶1套在線pH檢測器和電極和2套蠕動泵。
4、 溫度監控：恒溫循環油槽及油溫自動水流調控系統（外置式熱電偶式溫度傳感器，導熱油/甲基硅油/合成矽油/壓縮機油循環，溫度范圍：-80℃～ 300℃內可選擇，均帶有所選溫度范圍內的升溫和降溫裝置），可采取溫度補償和直接控制方式進行反應器內溫度控制。
加熱方式：采用30KW插入型貯罐電加熱器。
加熱原件采用防爆電加熱棒。它是用特殊的高溫絕緣件為骨架，以鎳鉻絲為發熱元件，用碳鋼或不銹鋼為護套。產品具有表面熱負荷低、使用壽命長、安全可靠、高效節能。加熱元件為撓性結構，可作撓性彎曲，更換元件時儲罐不需排空。電加熱器用于油田、煉油廠、化工廠、油庫及各行業罐體、槽池、貯氣容器內介質的防凍、防凝、保溫、降粘和減阻。取代罐體內傳統的蒸汽盤管、熱水盤管以及電熱管加熱方式，解決了傳統加熱方法的能耗大、維修困難、事故率高等問題它具有結構簡單、安裝方便、發熱均勻、加熱速度快、熱效率高（可達95%以上）、工作可靠、使用壽命長等特點。
電熱棒的結構
1、碳鋼或不銹鋼為護套 2、鎳鉻絲為發熱元件3、接口法蘭 4、防爆接線盒 5、電源電纜進口 6、信號線出口 電熱棒
四、儀表選型、參數表、調試方式
①儀表選型：
釜內溫度控制：AI-708PE5I4K1L1L1S4型
儀表功能：708P程序升溫、I4傳感器二線制4～20mA輸入、K1過零觸發可控硅、L1超溫報警、S4有通訊功能；
釜外溫度測量：AI-701E5I4L1L1S型
儀表功能：701測量顯示、I4傳感器二線制4～20mA輸入、L1超溫報警、S4有通訊功能、
釜內壓力控制：AI-708E5I4L4S型；
儀表功能：708控制壓力、I4傳感器二線制4～20mA輸入、L4控制超壓保護打開卸壓閥、L1超壓報警、S4有通訊功能；
②參數設置： AI-708PE5I4K1L1L1S4型
③調試方式
溫度程序控制儀表AI-708PE5K1L1L1S4增強型智能調節器 ，單向過零觸發控制。
程序設置：
程序曲線的編排；程序調節器可用于按一定時間規律：溫度－時間－溫度－時間的格式來程序升溫，自動改變給定值進行控制的場合。具有50段程序編程功能，可設置任意大小的給定值升、降斜率；具有跳轉（目標段只限于前30段）、運行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運行中修改程序；具有二路事件輸出功能。可通過報警輸出控制其他設備聯鎖動作，進一步提高設備自動化能力；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準備功能，使程序執行更有效率及更完善。
自動自整定功能：
系統在不同給定值下整定得出的參數值不完全相同，執行自整定功能前，應先將給定值設置在最常用值或是中間值上，把AI-708P程序型儀表第一段設置為常用溫度或最高溫度，可通過修改當前程序段值來改變給定值以滿足要求。如果系統是保溫性能好的電爐，給定值應設置在系統使用的最大值上，再執行啟動自整定的操作功能。由于自整定執行時采用位式調節，經2～3次振蕩后，儀表內部微處理器根據位式控制產生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來自動計算出M 5、P、t等控制參數。
參數CtI（控制周期）及dF（回差）的設置，對自整定過程也有影響，一般來說，這2個參數的設定值越小，理論上自整定參數準確度越高。但dF值如果過小，則儀表可能因輸入波動而在給定值附近引起位式調節的誤動作，這樣反而可能整定出徹底錯誤的參數。推薦CtI=0-2，dF=2.0。此外，基于需要學習的原因，自整定結束后初次使用，控制效果可能不是最佳，需要使用一段時間（一般與自整定需要的時間相同）后方可獲得最佳效果。
AI儀表的自整定功能具備較高的準確度，可滿足超過90%用戶的使用要求，但由于自動控制對象的復雜性，對于一些特殊應用場合，自整定出的參數可能并不是最佳值，所以也可能需要人工調整MPT參數。
目前AI儀表自整定采用的是AI人工智能調節算法是采用模糊規則進行PID調節的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法調節，以消除PID飽和積分現象，當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節，并能在調節中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果最優化。具有無超調、高精度、參數確定簡單、對復雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。在使用過程中AI調節器 結合PID調節、自學習及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能及無欠調的精確調節，性能遠優于傳統PID調節器。
當曲線擬合出現PV值跟不上程序設定曲線SV值時，可采用曲線擬合技術：曲線擬合是AI-708P/808P型儀表采用的一種控制技術，由于控制對象通常具有時間滯后的特點，所以儀表對線性升、降溫及恒溫曲線在折點處自動平滑化，平滑程度與系統的滯后時間參數t有關，t越大，則平滑程度也越大，反之越小。控制對象的滯后時間（如熱慣性）越小，則程序控制效果越好。按曲線擬合方式處理程序曲線，可以避免出現超調現象。注意：曲線擬和的特性使程序控制在線性程序升溫時產生固定的負偏差，在線性降溫時產生固定的正偏差，該偏差值大小與滯后時間（t）和升（降）溫速率成正比。這是正常的現象。
儀表的程序設置操作請閱讀說明書。
五、計算機監控
應用宇電AIFCSV9.0組態軟件經過二次開發和后臺數據庫組成，完成整個生產系統的信息監控。采用了RS485總線技術，由于RS485總線技術具有良好的實時性、可靠性、抗干擾能力及檢錯能力，所以在一些條件比較苛刻的場合里廣泛應用。通過串口實現整個系統運行監控，其畫面包含：現場模擬圖、設備運行狀態指示、溫度壓力顯示、各種參數設置、變頻調節、實時溫度曲線圖、設定溫度曲線圖以及報警信息。
在系統中由于AI系列儀表的出色性能，宇電又開發出基于AI儀表并具備現場總線特性的AIFCSV9.0計算機監控系統。AI儀表相當于現場總線系統中的各個控制單元，利用RS485作為現場通訊總線，采用宇電自行開發的AIBUS通訊協議，可在上位機上實現100%儀表功能操作如實時讀取測量值、給定值、設置參數、自動/手動無擾
朱先生