溴素蒸餾塔自動控制系統的制作方法
1.本實用新型涉及溴素提取自動控制技術領域，特別是涉及一種溴素蒸餾塔自動控制系統。
背景技術：
2.溴素提取中非常重要的一個環節就是蒸餾，蒸餾過程的控制在很大程度上決定了溴素的產量和質量。傳統工藝是操作員通過蒸餾塔上的視窗觀察塔內反應物顏變化來確定反應段的位置，進而調節閥門開度，確保反應段位置的穩定。這個操作過程較多的依賴個人經驗來進行主觀的判斷，因此控制過程不穩定，波動較大，最終影響產品的產量和質量。
技術實現要素：
3.本實用新型實施例提供了一種溴素蒸餾塔自動控制系統，以達到提高溴素提取自動化生產水平的技術效果。
4.本實用新型實施的一方面，提供了一種溴素蒸餾塔自動控制系統，包括：安裝在溴素蒸餾塔視窗位置處的圖像采集攝像機、安裝在溴素蒸餾塔塔頂的溫度傳感器、安裝在溴素蒸餾塔管道上的閥門、安裝在溴素蒸餾塔蒸汽管道上的蒸汽閥門、安裝在蒸汽閥門出口管道上的壓力傳感器、工控機以及控制器；
5.圖像采集攝像機與工控機連接；
6.工控機與控制器連接；
7.控制器與溫度傳感器、閥門、蒸汽閥門以及壓力傳感器連接。
8.與現有技術相比,本實用新型的有益效果在于：應用本實用新型實施例提供的方案，利用采集到的塔內溫度值和閥后壓力值來自動調整蒸汽閥門的開度，將塔內溫度自動穩定在一定范圍內；并且，在溫度穩定之后利用圖像識別技術來自動識別反應段的實時位置，利用實時位置與目標位置之間的偏差值來自動調整閥門的開度，提高溴素提取自動化程度，降低操作員的操作強度。
9.可選的，在溴素蒸餾塔視窗以及圖像采集攝像機的外部套裝有深護罩。
10.可選的，圖像采集攝像機包括：安裝在溴素蒸餾塔上視窗位置處的第一圖像采集攝像機和安裝在溴素蒸餾塔下視窗位置處的第二圖像采集攝像機。
11.可選的，控制器采用plc控制器。
附圖說明
12.此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本技術的一部分，并不構成對本實用新型的限定。在附圖中：
13.圖1為本實用新型實施例提供的一種溴素蒸餾塔自動控制系統的結構示意圖。
具體實施方式
14.為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施方式及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
15.參見圖1，本實用新型實施例提供的溴素蒸餾塔自動控制系統，包括：安裝在溴素蒸餾塔視窗位置處的圖像采集攝像機、安裝在溴素蒸餾塔塔頂的溫度傳感器、安裝在溴素蒸餾塔管道上的閥門、安裝在溴素蒸餾塔蒸汽管道上的蒸汽閥門、安裝在蒸汽閥門出口管道上的壓力傳感器、工控機以及控制器；
16.圖像采集攝像機與工控機連接；
17.工控機與控制器連接；
18.控制器與溫度傳感器、閥門、蒸汽閥門以及壓力傳感器連接。
19.在實施中，在溴素蒸餾塔視窗以及圖像采集攝像機的外部套裝有深護罩，避免了外界自然光的變化造成采集到視窗內反應物顏產生偏差。
20.在實施中，圖像采集攝像機包括：安裝在溴素蒸餾塔上視窗位置處的第一圖像采集攝像機和安裝在溴素蒸餾塔下視窗位置處的第二圖像采集攝像機。
21.在實施中，控制器采用plc控制器。
22.在溴素蒸餾塔自動控制過程中：
23.工控機獲取用于溫度控制的目標溫度值以及用于控制反應段位置的目標位置值，并將目標溫度值以及目標位置值傳輸至控制器；
24.壓力傳感器采集蒸汽閥門的閥后壓力值，并將閥后壓力值傳輸至控制器；
25.溫度傳感器采集溴素蒸餾塔內的溫度值，并將溫度值傳輸至控制器；
26.圖像采集設備采集溴素蒸餾塔內含有hbr的母液與發生反應的實時圖像，基于實時圖像中反應物的顏識別出反應段的實時位置，將實時位置發送至工控機，工控機將實時位置傳輸至控制器；在實施中，富含hbr的母液自上而下噴淋，而底部通入的是自下而上的運動，前者呈現橙紅，后者呈現為青，所以二者的接觸的反應段位置很容易通過顏確定下來。本實施案例中，最佳的反應段位置在上視窗，母液從塔頂往下流，剛過上視窗上邊沿但是沒有通過上視窗中心位置。如果流量大，則反應段位置會向上頂，如果流量小，則反應段位置會向下沉，因此通過調節閥門開度即可實現對反應段位置的控制。
27.控制器計算溫度值與目標溫度值的溫度偏差值，將溫度偏差值作為預設值溫度pid控制模型的輸入，通過預設值溫度pid控制模型計算得到壓力設定值；
28.計算壓力設定值與閥后壓力值之間的壓力偏差值，將壓力偏差值作為預設壓力pid控制模型的輸入，通過預設壓力pid控制模型計算蒸汽閥門的開度設定值，利用開度設定值調整蒸汽閥門的開度；在實施中，考慮到溫度的滯后屬性以及溫度與壓力的正相關的關系，因此控制過程引入了閥后壓力，形成串級pid控制，即根據塔溫的溫差來控制閥后壓力，再根據閥后壓力的設定值與實際值的偏差來控制蒸汽閥門的開度；具體的，首先通過預設壓力pid控制模型來穩定塔內壓力，然后再通過塔壓控制塔溫。其中采集到的塔溫與設定的目標溫度(82℃)的偏差作為預設溫度pid控制模型的輸入，壓力設定值作為溫度pid控制模型的輸出；再將實際塔壓與壓力設定值的偏差作為預設壓力pid控制模型的輸入，蒸汽閥
門開度設定值作為預設壓力pid控制模型的輸出。輸入與輸出之間完全通過pid模型參數來控制，使得蒸汽閥門開度的調整能夠自動將塔溫自動控制在設定值附近上下小幅波動。
29.在實施中，由于蒸汽輸入的穩定性較差，導致塔內壓力變動較為劇烈，因此，在計算壓力設定值與閥后壓力值之間的壓力偏差值的過程中，可以統計一定時間內的閥后壓力值的平均值來進行壓力偏差值的計算，降低塔內壓力劇烈波動造成的影響。
30.計算實時位置與目標位置之間的位置偏差值，將位置偏差值作為預設pid控制模型的輸入，通過預設pid控制模型計算得到了閥門的開度設定值，利用開度設定值調整閥門的開度。
31.具體的，預設值溫度pid控制模型和預設壓力pid控制模型為基于蒸汽閥門的開度越大閥后壓力值與素蒸餾塔內的溫度值越大的變化規則，對初始pid控制模型的kp、tt、td參數進行設置得到的模型；
32.預設pid控制模型為基于流量增大反應段位置上升、流量減小反應段位置下降的控制規則，對初始pid控制模型的kp、tt、td參數進行設置得到的模型。
33.在實施中，對初始pid控制模型的kp、tt、td參數進行設置的過程包括：
34.將積分系數tt設置為無窮大，再將微分系數td置零，取消積分和微分作用，將比例系數kp由小到大修改，并觀察系統的響應，直至響應速度快，且有一定范圍的超調為止，如果系統靜差在規定范圍之內，且響應曲線已滿足設計要求，參數設置結束；
35.如果系統靜差達不到設計要求，逐漸降低積分系數tt，觀察模型的輸出，直至系統靜差逐漸減少，并且消除靜差的速度滿足設計要求；
36.若經上面兩步參數設置后仍無法達到設計要求，逐漸增加微分系數td，觀察超調量和穩定性，同時相應地微調比例系數kp，積分系數tt，直到系統調節的靜差和速度達到設計要求為止。
37.以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍內。
技術特征：
1.一種溴素蒸餾塔自動控制系統，其特征在于，包括：安裝在溴素蒸餾塔視窗位置處的圖像采集攝像機、安裝在溴素蒸餾塔塔頂的溫度傳感器、安裝在溴素蒸餾塔管道上的閥門、安裝在溴素蒸餾塔蒸汽管道上的蒸汽閥門、安裝在蒸汽閥門出口管道上的壓力傳感器、工控機以及控制器；圖像采集攝像機與工控機連接；工控機與控制器連接；控制器與溫度傳感器、閥門、蒸汽閥門以及壓力傳感器連接。2.如權利要求1所述的溴素蒸餾塔自動控制系統，其特征在于，在溴素蒸餾塔視窗以及圖像采集攝像機的外部套裝有深護罩。3.如權利要求1所述的溴素蒸餾塔自動控制系統，其特征在于，圖像采集攝像機包括：安裝在溴素蒸餾塔上視窗位置處的第一圖像采集攝像機和安裝在溴素蒸餾塔下視窗位置處的第二圖像采集攝像機。4.如權利要求1所述的溴素蒸餾塔自動控制系統，其特征在于，控制器采用plc控制器。
技術總結
本實用新型實施例提供了一種溴素蒸餾塔自動控制系統，包括：安裝在溴素蒸餾塔視窗位置處的圖像采集攝像機、安裝在溴素蒸餾塔塔頂的溫度傳感器、安裝在溴素蒸餾塔管道上的閥門、安裝在溴素蒸餾塔蒸汽管道上的蒸汽閥門、安裝在蒸汽閥門出口管道上的壓力傳感器、工控機以及控制器；圖像采集攝像機與工控機連接；工控機與控制器連接；控制器與溫度傳感器、閥門、蒸汽閥門以及壓力傳感器連接。應用本實用新型實施例提供的方案，能夠提高溴素提取自動化程度，降低操作員的操作強度。降低操作員的操作強度。降低操作員的操作強度。
