一、控制條件分析

　　在工業(yè)控制方面，間歇生產(chǎn)過程同連續(xù)生產(chǎn)過程相同都要滿足：①安全生產(chǎn)；②設(shè)備工藝指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)；③環(huán)保法規(guī)；④經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等基本要求。在生產(chǎn)過程中，間歇過程也同樣要求有對參數(shù)的調(diào)節(jié)控制功能。特別是在諸如反應(yīng)器的平穩(wěn)反應(yīng)階段，精餾操作中某單一組分平穩(wěn)餾出階段，間歇過程的控制要求同連續(xù)生產(chǎn)過程相同，即采用保持一組給定的相對穩(wěn)定的操作條件而保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。但是，不同于連續(xù)過程，由間歇過程的按配方操作批量生產(chǎn)、生產(chǎn)中整體工藝條件(參數(shù))是動態(tài)的等特性，間歇過程要求其控制系統(tǒng)具備更加完善和特殊控制功能。其控制要求可概括如下。

　　(1)順序控制? 間歇生產(chǎn)過程是順序執(zhí)行配方規(guī)定的生產(chǎn)操作的批量生產(chǎn)過程。所以要求間歇控制系統(tǒng)具有的一項功能就是驅(qū)動生產(chǎn)過程一步一步地順序執(zhí)行不同的生產(chǎn)操作。工業(yè)上稱這種控制模式為順序(程序)控制。操作中的順序錯誤可能導(dǎo)致危險物的生成甚至直接就會發(fā)生事故。根據(jù)各步間的轉(zhuǎn)換條件，順序控制又可分為時間驅(qū)動、事件驅(qū)動和混合驅(qū)動三種順序控制方式。第一種是根據(jù)操作配方規(guī)定的時間段、時間點轉(zhuǎn)換操作步驟，如產(chǎn)品的保溫固化時間等。第二種是根據(jù)被控對象的操作狀態(tài)或偶發(fā)事件等轉(zhuǎn)換操作步驟，如反應(yīng)器加(卸)料結(jié)束、間歇式精餾的二餾出組分轉(zhuǎn)換的判斷等。而更多的是第三種驅(qū)動方式，即同時依據(jù)時間和操作狀態(tài)做出判斷，如反應(yīng)中二次反應(yīng)的加料、反應(yīng)中止劑的投放等。

　　(2)離散控制? 間歇生產(chǎn)過程中大量地使用位式控制元件，如泵、位式閥門、冰機和壓縮機等，這些設(shè)備的控制信號，以及順序操作狀態(tài)標(biāo)志和時間等大量信號均是離散的開關(guān)量和數(shù)字信號。這些離散信號的傳輸和處理是間歇過程控制的重要環(huán)節(jié)。

　　(3)調(diào)節(jié)控制? 前面已經(jīng)提到，在間歇生產(chǎn)過程中也同樣要應(yīng)用與連續(xù)生產(chǎn)過程控制相同的控制方法和回路來控制溫度，壓力、流量等工藝參數(shù)。但是，由于間歇生產(chǎn)過程中的各種工藝參數(shù)是動態(tài)的，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，被控變量的設(shè)定值，甚至被控變量將會產(chǎn)生變化，控制器的參數(shù)值也可能需要進(jìn)行重新整定。所以，在間歇生產(chǎn)過程中常常要求控制回路具有“重組”和“重整”的功能。

　　(4)人—機接口? 在間歇生產(chǎn)過程中，操作工人的干預(yù)是正常操作的一部分，在生產(chǎn)中起到十分重要的作用。往往是一個關(guān)鍵的操作是由操作工人操縱控制系統(tǒng)啟動的，而不是由控制系統(tǒng)自動觸發(fā)。如反應(yīng)物料的加入、中止劑的加入、產(chǎn)品的導(dǎo)出等多數(shù)是由人工判斷和啟動的。即在間歇生產(chǎn)過程中，操作工人一定要了解過程的運行狀態(tài)和進(jìn)程。因此，設(shè)計一個人—機接口的友好界面，便于操作人員掌握生產(chǎn)的動態(tài)信息和人為地控制生產(chǎn)的進(jìn)行是決定間歇安全控制系統(tǒng)成敗的一個關(guān)鍵。

　　二、? 間歇控制模型

　　(1)過程? 不執(zhí)行任何控制任務(wù)，描述間歇過程本身特點。如系統(tǒng)各單元的尺寸、功能、連接特點及原料、產(chǎn)品的物理化學(xué)性能等。

　　(2)過程I／O? 現(xiàn)場的傳感器產(chǎn)生描述過程現(xiàn)狀的模擬和數(shù)字信號。?如熱電偶等測量元件模擬信號輸出，限位開關(guān)、電機啟停的開關(guān)信號，渦輪流量計的脈沖信號，智能變送器的數(shù)字信號等。而現(xiàn)場的執(zhí)行器接受控制系統(tǒng)的輸出信號，執(zhí)行操作指令。

　　(3)聯(lián)鎖? 過程控制中的聯(lián)鎖包括安全聯(lián)鎖和過程聯(lián)鎖。安全聯(lián)鎖是一個保護(hù)人員、設(shè)備安全的控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)應(yīng)是不受其他控制回路或控制信號影響的相對獨立的控制系統(tǒng)。過程聯(lián)鎖的功能是保證過程系統(tǒng)按配方規(guī)定的順序?qū)嵤┘庸どa(chǎn)，避免產(chǎn)生誤動作而影響生產(chǎn)進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　(4)調(diào)節(jié)控制／離散控制? 實施對過程系統(tǒng)的實時控制。這里有三種控制形式：手動控制，基本的調(diào)節(jié)控制／離散控制和復(fù)雜的調(diào)節(jié)控制／離散控制。手動控制主要用于操作人員對間歇過程的干預(yù)，替代自控系統(tǒng)以手動方式進(jìn)行間歇生產(chǎn)的操作?；镜恼{(diào)節(jié)控制／離散控制形式應(yīng)用于實現(xiàn)各控制回路和控制自動操作，按配方要求控制過程變量。而復(fù)雜調(diào)節(jié)控制／離散控制則通過組合多個控制回路和控制器構(gòu)成串級，前饋和智能控制等先進(jìn)控制系統(tǒng)，具有協(xié)調(diào)間歇過程各單元設(shè)備和實現(xiàn)設(shè)備優(yōu)化操作的功能。

　　(5)順序控制? 其作用是保證間歇生產(chǎn)過程按計劃時間(狀態(tài))和順序進(jìn)入不同的操作工序，并與其他控制子系統(tǒng)一同完成配方規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)。它的功能主要包括判斷過程時間、過程狀態(tài)，適時發(fā)出轉(zhuǎn)換指令并更換應(yīng)用控制軟件、修正必要的狀態(tài)和操作參數(shù)等。

　　由圖1—10可知，間歇控制模型除了上面介紹的有關(guān)過程的幾部分外，還將包括批量生產(chǎn)管理，配方管理，生產(chǎn)調(diào)度等部分。它們的主要功能是：根據(jù)生產(chǎn)計劃選擇并確定最優(yōu)的生產(chǎn)調(diào)度方案，協(xié)調(diào)各間歇(批量)生產(chǎn)的順序、時間、

?

設(shè)備連接等關(guān)系；根據(jù)過程控制配方調(diào)配生產(chǎn)所需資源，協(xié)調(diào)安排共享資源的使用方式；采集和管理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，監(jiān)視生產(chǎn)過程。