反應釜是化工、醫藥等合成工藝中的關鍵設備，廣泛應用于合成各類樹脂、助劑、添加劑、有機物、染料、涂料、醫藥中間體、農藥中間體等生產裝置。隨著化工生產過程的安全、效率、環保、節能等要求越來越高，對產品的質量競爭要求越來越高，反應過程的自動化控制和操作優化越來越受到中小企業的重視。由于反應類型很多，如聚合、縮合、發酵、氧化、氯化、磺化、乳化、氫化等等，反應過程大多是間歇生產，而且很多時候需要經常更換產品、配方或工藝，因此反應過程控制存在諸多難點，很多生產過程還是沿用簡單的操作模式，甚至采用傳統的人工操作的辦法，由于整個生產過程沒有采用標準化的生產模式，使得各個批次生產出來的產品在品質上存在著一定不確定性，使的企業在安全管理、生產、質檢、銷售、售后服務上投入了很多不必要的時間和精力，這嚴重制約了企業穩定和提高產品質量、保證安全生產、提高管理水平和產品競爭力。反應過程控制優化技術將反應過程各操作單元實現自動化控制，并通過軟件優化將各個單元整合在一起，從而實現生產配方管理、投料自動化、反應過程自動化、安全自動化。利用新的自動化技術和控制優化技術可以實現反應過程控制和操作的優化，幫助提升產品質量、降低消耗、提高核心競爭力，由于整個自動化系統采用先進的硬件和軟件平臺，在整個生產過程中可以對操作員提供強大的技術上的支持，這樣可以大大減低生產事故發生的概率。
下面金宗企業對反應過程自動化控制的一些通用優化技術進行簡述。 反應過程一般包括：根據配方準備原料、原料的計量和投料、反應過程（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，客戶可以根據生產不同牌號的產品調整配方參數。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的反應釜里?！胺磻^程”是整個生產過程的核心，這個過程控制的好壞決定著產品的質量，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，但是要想產品質量穩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的相關技術： 一個反應釜經常需要生產不同牌號的產品，傳統手工操作比較繁瑣而且容易出錯。計算機配方優化管理技術就是將多種配方輸入計算機，根據生產的牌號自動調用配方數據，并實現準確計量和投料控制。 采用配方管理技術使生產變得可靠而簡單，由于配方參數是事先設定好的，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限設置，這樣可以保證配方技術的安全。 入釜生產原料形態一般有固體、液體和氣體，投料方式有間歇進料、連續進料、滴加進料等，投料進程有反應前投料、反應中投料、反應后投料，投料時反應釜有常壓投料、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計。每一個單元和每一個進程都需要根據工藝的要求通過軟件按一定的順序組織起來。實現這一要求的方法是順序控制或批量控制，這是反應過程控制的重要技術手段。通過順序控制或批量控制可以把十分復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系連接起來， 并通過邏輯條件實現投料控制。批量控制可以動態連接操作單元，并在生產進程上可以靈活改變操作單元的邏輯進程。 反應過程溫度控制是反應過程操作中十分重要的一環，也是相對復雜的部分。溫度控制的技術水平往往直接影響到產品的質量?？刂频男ЧQ于溫度控制方法。 常見的反應溫度控制分為升溫、恒溫、降溫幾個階段，或者需要經歷多次升溫、恒溫、降溫過程（取決于工藝要求）。根據工藝的不同夾套循環介質一般有水、導熱油、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或按照一定的速度使反應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（即關升溫熱水閥或蒸汽閥或導熱油閥的點），如何實現過渡到恒溫的溫度波動小，需要一些優化的算法。過渡階段要求時間短，并要求平穩地進入恒溫控制段；恒溫階段要求反應溫度控制在工藝要求的偏差范圍內。為了實現這些溫控目標，需要采用溫度控制優化技術如溫度預測算法、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。該反應前期需要升溫、恒溫時放熱反應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，通過夾套循環將夾套熱量傳遞給反應釜內，釜內溫度逐漸升高，若釜內溫度升的太高進入過渡階段，則可能無法平穩過渡到恒溫階段，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定溫度，甚至需要二次升溫，將會嚴重影響產品質量。因此尋找一個最優的關熱水時刻（過渡切入點），對升溫控制很重要。采用溫度預測算法，可以獲得最優的精確控制。溫度預測算法以設定釜溫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，以夾套溫度變化率、釜內溫度變化率或者反應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，熱水閥關閉，夾套通過冷水調節閥，將多余的熱量置換出去。在置換過程中有可能出現：（1）夾套補充冷水太多，使得釜溫遲遲不能達到設定反應溫度；（2）夾套補充冷水太少，夾套溫度偏高，抑制不住釜內溫度上升趨勢，釜溫超調導致恒溫段釜內溫度波動太大，需要長時間的控制調整。這些將直接影響到裝置生產效率和產品質量。過渡給水采用離散算法，能有效控制釜內溫度上升速率，達到迅速平穩切入恒溫的目的。通過給夾套離散補充冷卻水，將反應釜內溫度上升速率控制在一定范圍之內，其補充水量（幅度）與離散周期時間主要由釜內溫度變化率與循環水溫度決定。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過程放熱量與帶走熱量不平衡引起的。當釜溫上升時，反應熱就會迅速增加，反過來又提高了反應溫度，如不及時移走熱量，溫度迅速升高即會造成產品報廢或安全問題；若某一隨機干擾使釜溫下降時，如不及時調節循環量，溫度會迅速下降即會造成反應速度過慢或停止。由于在過渡階段采用離散算法的特殊控制手段，保證了釜溫能平穩地進入恒溫階段。切入恒溫后，在正常情況下將設定釜溫（T0）作為PID串級調節回路中主環（PID1）設定值，釜內溫度（T1）為主環測量值，夾套溫度（T2）為副環測量值。反應釜是化工中重要的安全設備，安全自動化是化工生產過程不可或缺的一個組成部分，對一個企業來說，安全是企業的命脈，只有保證安全的前提下，才能談生產力，所以就引入了“安全自動化”這個概念。安全自動化系統是指對現場各個參數和設備進行監視和連鎖控制，當現場的某個參數和設備出現異?；驁缶瘯r可以采取不同級別的響應，比如報警、連鎖單個設備、連鎖多個設備甚至緊急停車，在生產控制的計算機控制系統出現故障或是其他安全故障時，安全自動化系統發揮它應有的作用來保證整個現場的安全。所以安全自動化系統要區別于計算機控制系統而獨立存在，然而很多現場，企業為了追求成本，把安全自動化系統集成到了計算機控制系統里，在這種情況下，假如計算機控制系統出現故障不能正常工作，集成的安全自動化系統也就失去她的應有的作用，最后極有可能導致安全事故的發生。所以計算機控制系統和安全自動化系統是兩個概念，要完全分離開來，讓它們各行其職，保證整個生產過程的安全。 計算機控制系統由操作員站、控制站、現場儀器儀表和設備、各通訊部件組成，一般又叫DCS控制系統。現場儀器儀表和設備包括一些數據傳感器、閥門、電機、等等負責采集數據和執行控制命令的產品。它功能是采集現場要監控的數據發送給控制站或從控制站接收控制命令，它質量的優劣直接影響著整個系統的控制精度和控制效果。控制站是整個計算機控制系統的核心部分，它負責處理從操作員站和現場儀器儀表發送來的數據并通過相關算法的運算，最后把控制命令發送給現場的儀器儀表，控制站的優劣體現在兩發面，一方面要看控制站的產品的硬件質量和參數，只有產品的硬件和參數可靠才能保證整個控制站長期穩定的工作；另一方面要看工程師對整個項目的技術環節的了解和開放經驗和技術水平，只有在對整個生產過程充分了解的基礎上，工程師才能做出適合項目的控制方案，充分發揮控制站的功能。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過程進行比較直觀的監控，可以對生產的配方進行有效安全的管理、可以對現場的一些關鍵參數進行記錄或做報表等等。操作員站、控制站、現場的儀器儀表通過一些網絡通訊部件進行通訊，使之成為一個整體，這樣就構成了一個完整的計算機控制系統，要想整個系統能長期穩定的工作，每個環節都要正常運行，缺一不可。結束語：一個項目控制技術是由很多環節和單元構成的，所以一個項目成功以否要靠各個環節的協調，包括先進的硬件和軟件平臺，還有工程師的項目經驗和技術水平，只有把幾者融為一體，才能夠最大限度的發揮它們的作用。
