反應(yīng)釜是化工、醫(yī)藥等合成工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于合成各類樹脂、助劑、添加劑、有機物、染料、涂料、醫(yī)藥中間體、農(nóng)藥中間體等生產(chǎn)裝置。隨著化工生產(chǎn)過程的安全、效率、環(huán)保、節(jié)能等要求越來越高，對產(chǎn)品的質(zhì)量競爭要求越來越高，反應(yīng)過程的自動化控制和操作優(yōu)化越來越受到中小企業(yè)的重視。由于反應(yīng)類型很多，如聚合、縮合、發(fā)酵、氧化、氯化、磺化、乳化、氫化等等，反應(yīng)過程大多是間歇生產(chǎn)，而且很多時候需要經(jīng)常更換產(chǎn)品、配方或工藝，因此反應(yīng)過程控制存在諸多難點，很多生產(chǎn)過程還是沿用簡單的操作模式，甚至采用傳統(tǒng)的人工操作的辦法，由于整個生產(chǎn)過程沒有采用標準化的生產(chǎn)模式，使得各個批次生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在品質(zhì)上存在著一定不確定性，使的企業(yè)在安全管理、生產(chǎn)、質(zhì)檢、銷售、售后服務(wù)上投入了很多不必要的時間和精力，這嚴重制約了企業(yè)穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證安全生產(chǎn)、提高管理水平和產(chǎn)品競爭力。反應(yīng)過程控制優(yōu)化技術(shù)將反應(yīng)過程各操作單元實現(xiàn)自動化控制，并通過軟件優(yōu)化將各個單元整合在一起，從而實現(xiàn)生產(chǎn)配方管理、投料自動化、反應(yīng)過程自動化、安全自動化。利用新的自動化技術(shù)和控制優(yōu)化技術(shù)可以實現(xiàn)反應(yīng)過程控制和操作的優(yōu)化，幫助提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、提高核心競爭力，由于整個自動化系統(tǒng)采用先進的硬件和軟件平臺，在整個生產(chǎn)過程中可以對操作員提供強大的技術(shù)上的支持，這樣可以大大減低生產(chǎn)事故發(fā)生的概率。
下面金宗企業(yè)對反應(yīng)過程自動化控制的一些通用優(yōu)化技術(shù)進行簡述。 反應(yīng)過程一般包括：根據(jù)配方準備原料、原料的計量和投料、反應(yīng)過程（如滴加、升溫、恒溫、降溫等）控制、出料和后處理操作等過程。在“根據(jù)配方準備原料”這個階段，涉及到的主要是一個配方管理的問題，這個功能主要面向客戶的，客戶可以根據(jù)生產(chǎn)不同牌號的產(chǎn)品調(diào)整配方參數(shù)。在“原料的計量和投料”這個階段，主要要處理兩個問題，首先是計量問題，其次是邏輯控制上的安全問題，兩者的目的就是將原料精確的投入到將要進行反應(yīng)的反應(yīng)釜里?！胺磻?yīng)過程”是整個生產(chǎn)過程的核心，這個過程控制的好壞決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，在這個過程中都是計算機自動控制的?！俺隽虾秃筇幚怼北绕鹎皫讉€階段雖然簡單了不少，但是要想產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定還是要下不少功夫的。下面列出了過程控制幾個階段所對應(yīng)的相關(guān)技術(shù)：1、生產(chǎn)配方優(yōu)化管理技術(shù)
一個反應(yīng)釜經(jīng)常需要生產(chǎn)不同牌號的產(chǎn)品，傳統(tǒng)手工操作比較繁瑣而且容易出錯。計算機配方優(yōu)化管理技術(shù)就是將多種配方輸入計算機，根據(jù)生產(chǎn)的牌號自動調(diào)用配方數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)準確計量和投料控制。 采用配方管理技術(shù)使生產(chǎn)變得可靠而簡單，由于配方參數(shù)是事先設(shè)定好的，這樣可以最大程度地避免人工操作的差錯，同時提高效率，由于是計算機管理配方，客戶如果有保密配方的需求可以對查看或修改配方進行權(quán)限設(shè)置，這樣可以保證配方技術(shù)的安全。 入釜生產(chǎn)原料形態(tài)一般有固體、液體和氣體，投料方式有間歇進料、連續(xù)進料、滴加進料等，投料進程有反應(yīng)前投料、反應(yīng)中投料、反應(yīng)后投料，投料時反應(yīng)釜有常壓投料、帶壓投料、真空投料。由于工藝的千差萬別、原料特性的不同，每個投料單元都需要專門的設(shè)計。每一個單元和每一個進程都需要根據(jù)工藝的要求通過軟件按一定的順序組織起來。實現(xiàn)這一要求的方法是順序控制或批量控制，這是反應(yīng)過程控制的重要技術(shù)手段。通過順序控制或批量控制可以把十分復(fù)雜的投料過程條理化、簡單化。順序控制把操作單元按一定的邏輯關(guān)系連接起來， 并通過邏輯條件實現(xiàn)投料控制。批量控制可以動態(tài)連接操作單元，并在生產(chǎn)進程上可以靈活改變操作單元的邏輯進程。 應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置的具體特點確定哪一種控制方式。 反應(yīng)過程溫度控制是反應(yīng)過程操作中十分重要的一環(huán)，也是相對復(fù)雜的部分。溫度控制的技術(shù)水平往往直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量?？刂频男ЧQ于溫度控制方法。 常見的反應(yīng)溫度控制分為升溫、恒溫、降溫幾個階段，或者需要經(jīng)歷多次升溫、恒溫、降溫過程（取決于工藝要求）。根據(jù)工藝的不同夾套循環(huán)介質(zhì)一般有水、導(dǎo)熱油、蒸汽、冷凍鹽水等。在升溫階段要求在最少能耗下或最短時間內(nèi)或按照一定的速度使反應(yīng)溫度達到工藝要求的恒溫溫度。如何判斷最佳的過渡切入點（即關(guān)升溫熱水閥或蒸汽閥或?qū)嵊烷y的點），如何實現(xiàn)過渡到恒溫的溫度波動小，需要一些優(yōu)化的算法。過渡階段要求時間短，并要求平穩(wěn)地進入恒溫控制段；恒溫階段要求反應(yīng)溫度控制在工藝要求的偏差范圍內(nèi)。為了實現(xiàn)這些溫控目標，需要采用溫度控制優(yōu)化技術(shù)如溫度預(yù)測算法、過渡算法、恒溫控制算法等，才能有效地滿足各個階段的溫度控制要求。以下是某種反應(yīng)過程的控制技術(shù)是實例：該反應(yīng)前期需要升溫、恒溫時放熱反應(yīng)需要通夾套冷卻水降溫、后期需要降溫。各階段控制的描述：在升溫階段，熱水閥打開，通過夾套循環(huán)將夾套熱量傳遞給反應(yīng)釜內(nèi)，釜內(nèi)溫度逐漸升高，若釜內(nèi)溫度升的太高進入過渡階段，則可能無法平穩(wěn)過渡到恒溫階段，同時也增加了升溫時間，浪費了熱能；若釜內(nèi)溫度升的太低進入過渡階段，則可能需要較長時間才能達到恒溫設(shè)定溫度，甚至需要二次升溫，將會嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此尋找一個最優(yōu)的關(guān)熱水時刻（過渡切入點），對升溫控制很重要。采用溫度預(yù)測算法，可以獲得最優(yōu)的精確控制。溫度預(yù)測算法以設(shè)定釜溫T0、釜溫測量值T1、夾套溫度測量值T2=(T2+T3)/2三者為主要參數(shù)，以夾套溫度變化率、釜內(nèi)溫度變化率或者反應(yīng)釜傳熱條件及熱平衡算法等為輔助模塊，使得在最小能耗下縮短升溫時間。其簡單形式如下：T1≥T0－（T2－T0）×σ－K ………………………①進入過渡階段，熱水閥關(guān)閉，夾套通過冷水調(diào)節(jié)閥，將多余的熱量置換出去。在置換過程中有可能出現(xiàn)：（1）夾套補充冷水太多，使得釜溫遲遲不能達到設(shè)定反應(yīng)溫度；（2）夾套補充冷水太少，夾套溫度偏高，抑制不住釜內(nèi)溫度上升趨勢，釜溫超調(diào)導(dǎo)致恒溫段釜內(nèi)溫度波動太大，需要長時間的控制調(diào)整。這些將直接影響到裝置生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。過渡給水采用離散算法，能有效控制釜內(nèi)溫度上升速率，達到迅速平穩(wěn)切入恒溫的目的。通過給夾套離散補充冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)溫度上升速率控制在一定范圍之內(nèi)，其補充水量（幅度）與離散周期時間主要由釜內(nèi)溫度變化率與循環(huán)水溫度決定。在過渡算法中還引入了多級溫度保護機制以避免夾套溫度降得太低延長過渡時間或二次升溫。溫度波動是由于反應(yīng)過程放熱量與帶走熱量不平衡引起的。當釜溫上升時，反應(yīng)熱就會迅速增加，反過來又提高了反應(yīng)溫度，如不及時移走熱量，溫度迅速升高即會造成產(chǎn)品報廢或安全問題；若某一隨機干擾使釜溫下降時，如不及時調(diào)節(jié)循環(huán)量，溫度會迅速下降即會造成反應(yīng)速度過慢或停止。由于在過渡階段采用離散算法的特殊控制手段，保證了釜溫能平穩(wěn)地進入恒溫階段。切入恒溫后，在正常情況下將設(shè)定釜溫（T0）作為PID串級調(diào)節(jié)回路中主環(huán)（PID1）設(shè)定值，釜內(nèi)溫度（T1）為主環(huán)測量值，夾套溫度（T2）為副環(huán)測量值。反應(yīng)釜是化工中重要的安全設(shè)備，安全自動化是化工生產(chǎn)過程不可或缺的一個組成部分，對一個企業(yè)來說，安全是企業(yè)的命脈，只有保證安全的前提下，才能談生產(chǎn)力，所以就引入了“安全自動化”這個概念。安全自動化系統(tǒng)是指對現(xiàn)場各個參數(shù)和設(shè)備進行監(jiān)視和連鎖控制，當現(xiàn)場的某個參數(shù)和設(shè)備出現(xiàn)異?；驁缶瘯r可以采取不同級別的響應(yīng)，比如報警、連鎖單個設(shè)備、連鎖多個設(shè)備甚至緊急停車，在生產(chǎn)控制的計算機控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障或是其他安全故障時，安全自動化系統(tǒng)發(fā)揮它應(yīng)有的作用來保證整個現(xiàn)場的安全。所以安全自動化系統(tǒng)要區(qū)別于計算機控制系統(tǒng)而獨立存在，然而很多現(xiàn)場，企業(yè)為了追求成本，把安全自動化系統(tǒng)集成到了計算機控制系統(tǒng)里，在這種情況下，假如計算機控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能正常工作，集成的安全自動化系統(tǒng)也就失去她的應(yīng)有的作用，最后極有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。所以計算機控制系統(tǒng)和安全自動化系統(tǒng)是兩個概念，要完全分離開來，讓它們各行其職，保證整個生產(chǎn)過程的安全。 計算機控制系統(tǒng)由操作員站、控制站、現(xiàn)場儀器儀表和設(shè)備、各通訊部件組成，一般又叫DCS控制系統(tǒng)。現(xiàn)場儀器儀表和設(shè)備包括一些數(shù)據(jù)傳感器、閥門、電機、等等負責采集數(shù)據(jù)和執(zhí)行控制命令的產(chǎn)品。它功能是采集現(xiàn)場要監(jiān)控的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制站或從控制站接收控制命令，它質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著整個系統(tǒng)的控制精度和控制效果。控制站是整個計算機控制系統(tǒng)的核心部分，它負責處理從操作員站和現(xiàn)場儀器儀表發(fā)送來的數(shù)據(jù)并通過相關(guān)算法的運算，最后把控制命令發(fā)送給現(xiàn)場的儀器儀表，控制站的優(yōu)劣體現(xiàn)在兩發(fā)面，一方面要看控制站的產(chǎn)品的硬件質(zhì)量和參數(shù)，只有產(chǎn)品的硬件和參數(shù)可靠才能保證整個控制站長期穩(wěn)定的工作；另一方面要看工程師對整個項目的技術(shù)環(huán)節(jié)的了解和開放經(jīng)驗和技術(shù)水平，只有在對整個生產(chǎn)過程充分了解的基礎(chǔ)上，工程師才能做出適合項目的控制方案，充分發(fā)揮控制站的功能。操作員站是操作員對控制站進行控制操作的一個平臺，她一般由服務(wù)器、工程師站、操作站組成。操作員一般直接操作的是操作站，操作員通過操作站可以對整個生產(chǎn)過程進行比較直觀的監(jiān)控，可以對生產(chǎn)的配方進行有效安全的管理、可以對現(xiàn)場的一些關(guān)鍵參數(shù)進行記錄或做報表等等。操作員站、控制站、現(xiàn)場的儀器儀表通過一些網(wǎng)絡(luò)通訊部件進行通訊，使之成為一個整體，這樣就構(gòu)成了一個完整的計算機控制系統(tǒng)，要想整個系統(tǒng)能長期穩(wěn)定的工作，每個環(huán)節(jié)都要正常運行，缺一不可。結(jié)束語：一個項目控制技術(shù)是由很多環(huán)節(jié)和單元構(gòu)成的，所以一個項目成功以否要靠各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，包括先進的硬件和軟件平臺，還有工程師的項目經(jīng)驗和技術(shù)水平，只有把幾者融為一體，才能夠最大限度的發(fā)揮它們的作用。
