CN114425266A - 非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法，涉及非均相分散溶解装置控制技术领域，该控制系统通过物联网关及PLC实现了对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行数据传输以及控制，提高了对聚合物干粉和PPG干粉的混合过程中的自动化控制程度，有利于提高聚合物干粉和PPG干粉、以及用水量的控制精度，提高非均相聚合物的分散溶解效果。

Description

非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及非均相分散溶解装置控制技术领域，尤其是涉及一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法。

背景技术

随着三采聚合物驱油技术的不断推广应用，聚合物驱后油藏剩余可动油仍达50％，为进一步提高聚驱后油藏的采收率，现有技术中普遍采用B-PPG(Branched-Preformed Particle Gel，支化预交联凝胶颗粒)、聚合物及表面活性剂的非均相复合驱油体系配方。具体的说，目前是采用常规聚合物分散溶解装置分别配制聚合物母液和PPG母液，并分别进行熟化、喂入、注入，再与采出水混配稀释后汇入注聚井。实际场景中，该方式需要设备多，两种母液在混配稀释流程汇合，容易出现混配不充分、分层、不均匀的情况，难以进行精确控制。同时，现有控制系统及其控制方法是采用的常规分散装置的控制系统及控制方法。

可见，现有控制技术在对非均相聚合物的分散溶解装置进行控制的过程中，不能适应新型的非均相聚合物分散溶解装置的控制要求，缺少相关数据采集及处理过程，存在着溶解过程的控制精度较低的问题，控制系统的自动化程度需要提升，控制系统的信息化、智能化水平需要提高，以满足目前注聚站无人值守的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法，该控制系统通过物联网关以及PLC控制柜实现了对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行数据传输以及控制，提高了对聚合物干粉和PPG干粉的混合溶解过程中的自动化控制程度，有利于提高聚合物干粉和PPG干粉、以及用水量的控制精度，提高非均相聚合物的分散溶解效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统，该系统用于对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行控制，非均相聚合物分散溶解装置通过内置的干粉投放设备以及供水设备将聚合物干粉和PPG干粉投放至反应器中进行溶解混合；

该系统包括：PLC控制柜，电气控制柜、物联网关以及远程监控计算机；其中，PLC控制柜通过电气控制柜与非均相聚合物分散溶解装置中的电机相连接；PLC控制柜还与非均相聚合物分散溶解装置中的仪表以及执行机构相连接；PLC控制柜还通过物联网关与远程监控计算机相连接；

PLC控制柜，用于向非均相聚合物分散溶解装置提供自动化指令控制服务；

电气控制柜，用于根据PLC控制柜的自动化指令对非均相聚合物分散溶解装置中的电机进行控制；

物联网关，用于提供网络连接服务；

远程监控计算机，用于提供监控服务。

在一些实施方式中，PLC控制柜，包括：交换机、PLC、触摸单元；其中，交换机和触摸单元分别与PLC相连；

PLC，用于向PLC控制柜提供自动化指令的生成及处理；

交换机，用于向PLC控制柜提供数据交换服务；

触摸单元，用于实时监控非均相聚合物分散溶解装置的工作状态，并通过内置的触摸按钮对非均相聚合物分散溶解装置进行控制。

在一些实施方式中，系统还包括：现场计算机；现场计算机部署在非均相聚合物分散溶解装置的现场站控值班室，现场计算机与交换机相连接；

现场计算机，用于显示非均相聚合物分散溶解装置的工艺流程示意图，工艺流程示意图用于展示非均相聚合物分散溶解装置中包含的各个设备的运行状态及运行数据。

在一些实施方式中，电气控制柜，包括：变频器、交流接触器、热保护器以及配电器；其中，变频器、交流接触器、热保护器以及配电器均为低压电器元件；

变频器、交流接触器、热保护器以及配电器通过控制非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机，将聚合物干粉和PPG干粉加入至反应器中进行溶解混合。

在一些实施方式中，物联网关包含移动网络连接模块；其中，移动网络连接模块支持：2G、3G、4G、5G上述一种或多种移动网络；

非均相聚合物分散溶解装置控制系统还包括：移动手持设备；移动手持设备中安装有用于查看非均相聚合物分散溶解装置运行状态的应用程序；其中，物联网关通过内置的移动网络连接模块与移动手持设备相连。

第二方面，本发明实施例提供了一种非均相聚合物分散溶解装置控制方法，该方法应用于第一方面提到的非均相聚合物分散溶解装置控制系统，该非均相聚合物分散溶解装置控制系统包括：PLC控制柜，电气控制柜、物联网关以及远程监控计算机；该方法包括：

PLC控制柜根据干粉投放设备的干粉容量信号、供水设备的流量信号、反应器的出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令，并将控制指令发送至电气控制柜；

电气控制柜接收控制指令后，根据控制指令控制非均相聚合物分散溶解装置中的电机以及执行机构完成动作，将干粉投放设备的粉料以及供水设备的水料投放至反应器中，生成混合母液；

PLC控制柜实时检测反应器出口处的母液阀的阀位信号，并根据阀位信号控制反应器的运行；其中，反应器、干粉投放设备以及供水设备的运行状态、仪表的数据通过物联网关输入至远程监控计算机中。

在一些实施方式中，PLC控制柜根据干粉投放设备的干粉容量信号、供水设备的流量信号、反应器出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令的过程之前，方法还包括：

通过PLC控制柜，检测非均相聚合物分散溶解装置内置的干粉投放设备中的干粉位置信号；其中，干粉位置信号包括：低料位置信号以及高料位置信号；

根据干粉位置信号控制干粉投放设备中聚合物干粉和PPG干粉的存储量；其中，当干粉位置信号为低料位置信号时，控制干粉投放设备执行加料动作；当干粉位置信号为高料位置信号时，控制干粉投放设备停止加料动作。

在一些实施方式中，将干粉投放设备的粉料以及供水设备的水料投放至反应器中，生成混合母液的过程，包括：

利用PLC控制柜依次控制反应器出口处的母液阀、反应器、供水设备中的供水泵完成启动，并将母液阀的阀位反馈信号、反应器的运行反馈信号、供水泵的运行反馈信号实时反馈至PLC控制柜中；

根据第一路调节阀以及第二路调节阀的初始设定值，依次控制与供水阀相连接的第一路调节阀的开度以及第二路调节阀的开度，并将第一路调节阀的开度以及第二路调节阀的开度实时反馈至PLC控制柜中；其中，第一路调节阀用于调节冲刷水的流量；第二路调节阀用于调节主流水的流量；

依次控制供水阀，并将供水阀的阀位信号实时反馈至PLC控制柜中；

利用PID流量调节法，实时控制第一路调节阀的开度以及第二路调节阀的开度，将流经第一路调节阀的冲刷水以及流经第二路调节阀的主流水投放至反应器中；

根据实时获取的供水设备的流量反馈信号，控制干粉投放设备出口的干粉阀；并根据干粉阀的阀位反馈信号对干粉投放设备的下料器进行变频调节运行，控制干粉投放设备中的粉料投放至反应器中，生成混合母液。

在一些实施方式中，PLC控制柜实时检测反应器出口处的母液阀的阀位信号，并根据阀位信号控制反应器的运行的步骤，包括：

实时检测母液阀的阀位信号，并实时获取混合母液的流量信号；

PLC控制柜根据混合母液的流量信号，对反应器进行变频调节控制。

在一些实施方式中，PLC控制柜根据干粉投放设备的干粉容量信号、供水设备的流量信号、反应器出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令之前，方法还包括：

获取非均相聚合物分散溶解装置控制系统的工作方式；其中，工作方式包括：手动方式和自动方式；

根据非均相聚合物分散溶解装置控制系统的工作方式，确定PLC控制柜的执行逻辑。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器和存储器；存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时实现上述第二方面任意可能的实施方式中提到的非均相聚合物分散溶解装置控制方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器运行时实现上述第二方面任意可能的实施方式中提到的非均相聚合物分散溶解装置控制方法的步骤。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法，该系统用于对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行控制，非均相聚合物分散溶解装置通过内置的干粉投放设备以及供水设备将聚合物干粉和PPG干粉投放至反应器中进行溶解混合；该系统包括：PLC控制柜，电气控制柜、物联网关以及远程监控计算机；其中，PLC控制柜通过电气控制柜与非均相聚合物分散溶解装置中的电机相连接；PLC控制柜还与非均相聚合物分散溶解装置中的仪表以及执行机构相连接；PLC控制柜还通过物联网关与远程监控计算机相连接；PLC控制柜，用于向非均相聚合物分散溶解装置提供自动化指令控制服务；电气控制柜，用于根据PLC控制柜的自动化指令对非均相聚合物分散溶解装置中的电机进行控制；物联网关，用于提供网络连接服务；远程监控计算机，用于提供监控服务。该控制系统可通过物联网关以及PLC实现了对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行数据传输以及控制，提高了对聚合物干粉和PPG干粉的混合过程中的自动化控制程度，有利于提高聚合物干粉和PPG干粉、以及用水量的控制精度，提高非均相聚合物的分散溶解效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种非均相聚合物分散溶解装置控制方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种非均相聚合物分散溶解装置控制方法中，步骤S301的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种非均相聚合物分散溶解装置控制方法中，步骤S302的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种非均相聚合物分散溶解装置控制方法中，步骤S303的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种非均相聚合物分散装置溶解控制方法中，步骤S301之前的流程图；

图8为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

图标：

10-PLC控制柜；20-电气控制柜；30-物联网关；40-远程监控计算机；50-电机；60-仪表；70-执行机构；80-现场计算机；90-移动手持设备；

11-交换机；12-PLC；13-触摸单元；21-变频器；22-交流接触器；23-热保护器；24-配电器；

101-处理器；102-存储器；103-总线；104-通信接口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着三采聚合物驱油技术的不断推广应用，聚合物驱后油藏剩余可动油仍达50％，为进一步提高聚驱后油藏的采收率，现有技术中普遍采用B-PPG(Branched-Preformed Particle Gel，支化预交联凝胶颗粒)、聚合物及表面活性剂的非均相复合驱油体系配方。具体的说，目前是采用非均相聚合物分散溶解装置分别配制聚合物母液和PPG母液，并分别进行熟化、喂入、注入，再与采出水混配稀释后汇入注聚井。实际场景中，该方式需要设备多，两种母液在混配稀释流程汇合，容易出现混配不充分、分层、不均匀的情况，难以进行精确控制。同时，现有控制系统及其控制方法是采用的常规分散装置的控制系统及控制方法。

可见，现有控制技术在对非均相聚合物分散溶解装置进行控制的过程中，不能适应新型的非均相聚合物分散溶解装置的控制要求，缺少相关数据采集及处理过程，存在着溶解过程的控制精度较低的问题，控制系统的自动化程度需要提升，控制系统的信息化、智能化水平需要提高，以满足目前注聚站无人值守的要求。

基于此，本发明实施例提供了一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统及其控制方法，通过物联网关、PLC实现了对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行数据传输以及控制，提高了对聚合物干粉和PPG干粉的混合溶解过程中的自动化控制程度，有利于提高聚合物干粉和PPG干粉、以及用水量的控制精度，提高非均相聚合物的分散溶解效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统进行详细介绍。

参见图1所示的一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统的结构示意图，该系统用于对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行控制，非均相聚合物分散溶解装置通过内置的干粉投放设备以及供水设备将聚合物干粉和PPG干粉投放至反应器中进行溶解混合；该系统包括：PLC控制柜10，电气控制柜20、物联网关30以及远程监控计算机40；其中，PLC控制柜10通过电气控制柜20与非均相聚合物分散溶解装置中的电机50相连接；PLC控制柜10还与非均相聚合物分散溶解装置中的仪表60以及执行机构70相连接；PLC控制柜10还通过物联网关30与远程监控计算机40相连接；

PLC控制柜10，用于向非均相聚合物分散溶解装置提供自动化指令控制服务；电气控制柜20，用于根据PLC控制柜的自动化指令对非均相聚合物分散溶解装置中的电机进行控制；物联网关30，用于提供网络连接服务；远程监控计算机40，用于提供监控服务。

具体的说，非均相聚合物分散溶解装置中包括供：供水设备和干粉投放设备；干粉投放设备中的干粉通过干粉阀后，与供水设备中的水在反应器中进行溶解混合。非均相聚合物分散溶解装置中在出液端还包括相应的流量计以及开关阀。控制系统通过控制相应的电机及执行机构来对干粉用量以及用水量进行控制。

供水设备包括供水泵、供水阀、两路调节阀和流量计。供水泵与供水阀相连，供水阀后包含两路，一路是用来提供冲刷水的水路，另一路是用来提供主流水的水路。在冲刷水的水路中，供水设备中的水通过第一路调节阀后，与反应器进口的水粉混合斗相连接；在第一路调节阀处设置有冲刷水流量计，用于获取冲刷水的水流量。在主流水的水路中，供水设备中的水通过第二路调节阀后与反应器相连接，第二路调节阀中输出的是主流水的用水，该用水量通过第二路调节阀处设置的主流水流量计进行获取。

干粉投放设备包含两类：一类是聚合物干粉投放设备，另一类是PPG干粉投放设备。在聚合物干粉投放设备中，包含：聚合物干粉提升机、聚合物料仓、料仓上下料位计以及聚合物干粉下料器。在PPG干粉投放设备中，包含：PPG干粉提升机、PPG料仓、料仓上下料位计以及PPG下料器。两类设备均包含提升机、料仓、料仓上下料位计和下料器，其功能相似或相同，实际场景中可为同一型号的设备。具体的说，提升机主要用于对物料仓中的物料进行加料；下料器主要用于将料仓中干粉通过干粉阀添加至反应器中。

参见图2所示的一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统的结构示意图。在一些实施方式中，PLC控制柜10，包括：交换机11、PLC 12、触摸单元13；其中，交换机11和触摸单元13分别与PLC 12相连；PLC 12，用于向PLC控制柜10提供自动化指令的生成及处理；交换机11，用于向PLC控制柜10提供数据交换服务；触摸单元13，用于实时监控非均相聚合物分散溶解装置的工作状态，并通过内置的触摸按钮对非均相聚合物分散溶解装置进行控制。

PLC控制柜10是非均相聚合物分散溶解装置控制系统的核心单元，其中PLC 12可选用性能先进、指令丰富、具有组网功能的可编程控制器。PLC控制柜10安装在现场，与仪表60、执行机构70直接连接，用来执行安全、可靠的自动化控制指令。

电气控制柜20与PLC控制柜10相连，内部强电、弱电分离，使得控制系统具有较强的抗干扰能力。触摸单元13装在PLC控制柜10上，与PLC12相连接，用来监控及实时显示非均相聚合物分散溶解装置中各控制点的状态和数据，方便操作人员正确地操作和管理。

远程监控计算机40可设置在远离现场的指挥中心控制室或远程办公室，通过物联网关30与PLC控制柜10，实现对非均相聚合物分散溶解装置运行状况的远程监控。

在一些实施方式中，系统还包括：现场计算机80；现场计算机80部署在非均相聚合物分散溶解装置的现场站控值班室，现场计算机80与交换机11相连接；现场计算机80，用于显示非均相聚合物分散溶解装置的工艺流程示意图，工艺流程示意图用于展示非均相聚合物分散溶解装置中包含的各个设备的运行状态及运行数据。现场计算机80通过交换机11与PLC 12相连，显示分散溶解装置的工艺流程全貌，便于值班人员直观地观察设备的总体运行情况。

在一些实施方式中，电气控制柜20，包括：变频器21、交流接触器22、热保护器23以及配电器24；其中，变频器21、交流接触器22、热保护器23以及配电器24均为低压电器元件；变频器21、交流接触器22、热保护器23以及配电器24通过控制非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机，将聚合物干粉和PPG干粉加入至反应器中进行溶解混合。电气控制柜20利用变频器21、交流接触器22、热保护器23以及配电器24等低压电器元件，实现了对非均相聚合物分散溶解装置中各电机的控制。

在一些实施方式中，物联网关30包含移动网络连接模块；其中，移动网络连接模块支持：2G、3G、4G、5G上述一种或多种移动网络；非均相聚合物分散溶解装置控制系统还包括：移动手持设备90；移动手持设备90中安装有用于查看非均相聚合物分散溶解装置的运行状态的应用程序；其中，物联网关30通过内置的移动网络连接模块与移动手持设备90相连。

移动手持设备90可包括如手机、平板电脑、PDA、笔记本电脑等各类具有移动联网功能的电子设备，通过相应的应用程序，并利用物联网关30实现了与PLC控制柜10的相连接，实现了用户随时随地通过移动手持设备的应用程序监控非均相聚合物分散溶解装置的运转状态。

从上述实施例中的非均相聚合物分散溶解装置控制系统可知，该非均相聚合物分散溶解装置控制系统通过物联网关及交换机实现了对非均相聚合物分散溶解装置的四级监控。

a.通过安装在PLC控制柜上的触摸单元，实时监控PLC内部的相关接点状态，可实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断及自动报警等功能，方便操作人员从PLC控制柜现场进行操作和管理。

b.通过安装在本地值班室中的现场计算机，实时获取非均相聚合物分散溶解装置的工艺流程全貌，各设备的状态和各监控点的数据以动画的形式进行展示，便于现场值班人员的观察。实际场景中，操作人员可通过主菜单或各画面的软功能键，方便地切换各画面，获得各画面更加详细、具体的监控数据。能够方便地实现各监控点的实时动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警以及实时和历史数据报表的打印等功能。既反映系统实时的生产情况，也能对历史的生产过程进行统计、分析，利于操作人员正确、及时地掌握设备的运转状况。

c.通过远程监控计算机，利用物联网关实现了将PLC控制柜的数据实时传输至远程监控计算机中，实现了对非均相聚合物分散溶解装置的运行状况的远程监控，实现了在远程办公室中实现对现场PLC的相关程序上载、下载及监控分析，使得工程师不用去现场就可解决问题。

d.通过移动手持设备，利用物联网关实现了将PLC控制柜的数据实时展示在移动手持设备中，实际场景中可通过短信、语音、消息推送等方式，推送故障报警信息，使得工作人员能够第一时间掌握故障信息，及时分析故障原因，提升售后服务效率。

通过上述实施例中提到的非均相聚合物分散溶解装置控制系统可知，该控制系统通过物联网关以及PLC实现了对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行数据传输以及控制，提高了对聚合物干粉和PPG干粉的混合过程中的自动化控制程度，有利于提高聚合物干粉和PPG干粉、以及用水量的控制精度，提高非均相聚合物的分散溶解效果。

本发明实施例还提供了一种非均相聚合物分散溶解装置控制方法，该方法应用于上述实施例中提到的非均相聚合物分散溶解装置控制系统，该非均相聚合物分散溶解装置控制系统包括：PLC控制柜，电气控制柜、物联网关以及远程监控计算机；该方法如图3所示，包括：

步骤S301，PLC控制柜根据干粉投放设备的干粉容量信号、供水设备的流量信号、反应器出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令，并将控制指令发送至电气控制柜。

该步骤中涉及的控制指令均通过PLC控制柜生成的，PLC控制柜根据干粉投放设备的容量信号以及供水设备的流量信号生成控制指令。

具体场景中，在PLC控制柜根据干粉投放设备的干粉容量信号、供水设备的流量信号、反应器出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令的过程之前，如图4所示，方法还包括：

步骤S41，通过PLC控制柜，检测非均相聚合物分散溶解装置内置的干粉投放设备中的干粉位置信号；其中，干粉位置信号包括：低料位置信号以及高料位置信号。

步骤S42，根据干粉位置信号控制干粉投放设备中聚合物干粉和PPG干粉的存储量；其中，当干粉位置信号为低料位置信号时，控制干粉投放设备执行加料动作；当干粉位置信号为高料位置信号时，控制干粉投放设备停止加料动作。

上述过程由PLC控制柜检测高料位计和低料位计的信号，当检测到低料位信号时，自动启动干粉提升机；提升机运行后，给干粉料仓加料；当检测到高料位信号时，即料仓中的干粉处于高位，停止干粉提升机的运转，使其处于等待状态。

步骤S302，电气控制柜接收控制指令后，根据控制指令控制非均相聚合物分散溶解装置中的电机以及执行机构完成动作，将干粉投放设备的粉料以及供水设备的水料投放至反应器中，生成混合母液。

供水设备进行供水时，通过其内置的两个水路分别执行，即冲刷水路和主流水路。首先利用冲刷水路向反应器中进行少量供水，然后再利用主流水路向反应器中进行大量供水，生成最终的混合母液，具体过程如图5所示，包括：

步骤S51，利用PLC控制柜依次控制反应器出口处的母液阀、反应器、供水设备中的供水泵完成启动，并将母液阀的阀位反馈信号、反应器的运行反馈信号、供水泵的运行反馈信号实时反馈至PLC控制柜中；

步骤S52，根据第一路调节阀以及第二路调节阀的初始设定值，依次控制与供水阀相连接的第一路调节阀的开度以及第二路调节阀的开度，并将第一路调节阀的开度以及第二路调节阀的开度实时反馈至PLC控制柜中；其中，第一路调节阀用于调节冲刷水的流量；第二路调节阀用于调节主流水的流量；

步骤S53，依次控制供水阀，并将供水阀的阀位信号实时反馈至PLC控制柜中。

步骤S54，利用PID流量调节法，实时控制第一路调节阀的开度以及第二路调节阀的开度，将流经第一路调节阀的冲刷水以及流经第二路调节阀的主流水投放至反应器中。

在利用PID流量调节法，实时控制第一路调节阀的开度以及第二路调节阀的开度之后，可得到稳定精确的水流量，并通过该水流量控制冲刷水以及主流水流入反应器中。

步骤S55，根据实时获取的供水设备的流量反馈信号，控制干粉投放设备出口的干粉阀；并根据干粉阀的阀位反馈信号对干粉投放设备的下料器进行变频调节运行，控制干粉投放设备中的粉料投放至反应器中，生成混合母液。

上述过程中，通过控制第一路调节阀的开度，使其冲刷水与干粉初步混合，防止出现因水量小导致干粉挂壁、堵塞、或者因水量大导致溢出的现象。然后，控制第二路调节阀的开度，使得主流水路中的水与干粉进行大量混合，第二路调节阀为装置的主流量控制，满足流量的精度要求。

PID流量调节的过程中，将将比例、积分、微分各个动作组合形成的控制方式称为PID动作，PID控制器其输入e(t)与输出u(t)的关系为：

其中，kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。本实施例中的PID控制过程中，利用设定信号SV和测量信号PV进行对比，得到二者的偏差e，然后将e进行积分和微分操作，并将积分结果和微分结果进行对比，通过相应的比例增益系数Kp后输出PID的运算结果。实际场景中，设定值SV为过程控制量的目标值设定，比如水流量控制目标值60m³/h；测量值PV为过程控制量的当前测量值，比如58m³/h；比例增益Kp为PID运算使用的比例增益系数；积分时间Ti为PID运算使用的积分时间；微分时间Td为PID运算使用的微分时间；控制时间Ts为执行PID运算的周期；输出值MV为PID运算结果。通过PID的输入与输出算式，能够获得在PID控制模式下，采用最佳参数时可使得控制量快速达到并保持目标值。

步骤S303，PLC控制柜实时检测反应器出口处的母液阀的阀位信号，并根据阀位信号控制反应器的运行。

上述步骤中的反应器、干粉投放设备以及供水设备的运行状态、仪表的数据通过物联网关输入至远程监控计算机中。在稳定精确的水流量控制过程中，聚合物干粉以及PPG干粉的下料过程也在同步进行，实际场景中的下料过程是采用变频调节。

具体的说，在一些实施方式中，PLC控制柜实时检测反应器处的母液阀的阀位信号，并根据阀位信号控制反应器的运行的步骤，如图6所示，包括：

步骤S61，实时检测母液阀的阀位信号，并实时获取混合母液的流量信号。

步骤S62，PLC控制柜根据混合母液的流量信号，对反应器进行变频调节控制。

下料的过程中，下料电机可由非均相聚合物分散溶解装置中电气控制柜设置的变频器频率进行控制。具体的，可采集不同频率下每分钟的下料重量，并在同一频率中采集10组数据，然后进行平均处理。再将采集的数据转化为每小时的下料量，并获得其标准偏差、偏差精度，最终根据聚合物干粉以及PPG干粉的重量与变频器频率的关系，确定变频器的频率，并控制下料器按照已设定的频率进行运行。

根据上述聚合物、PPG干粉的精确下料过程的原理，可实现干粉重量的精确控制，通过稳定精确的水流量控制，最终得到满足工艺控制要求的混合母液的浓度。再通过混合母液的流量信号调节反应器变频器的频率，从而实现对反应器的变频调节，在此不再赘述。

从上述非均相聚合物分散溶解装置控制方法可知，该方法可通过自动化控制来进行，而实际场景中用户并不需要自动化控制，因此在一些实施方式中，PLC控制柜根据干粉投放设备的干粉容量信号、供水设备的流量信号、反应器出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令之前，如图7所示，该方法还包括：

步骤S701，获取非均相聚合物分散溶解装置控制系统的工作方式；其中，工作方式包括：手动方式和自动方式。

步骤S702，根据非均相聚合物分散溶解装置控制系统的工作方式，确定PLC控制柜的执行逻辑。

手动方式主要用于设备调试或故障维修，自动方式为装置的正常工作方式，不同的工作方式对应着不同的执行逻辑。

通过上述实施例提供的非均相聚合物分散溶解装置控制方法可知，该方法可通过物联网关以及PLC实现对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行数据传输以及控制，提高了对聚合物干粉和PPG干粉的混合过程中的自动化控制程度，有利于提高聚合物干粉和PPG干粉、以及用水量的控制精度，提高非均相聚合物的分散溶解效果。

本发明实施例提供的非均相聚合物分散溶解装置控制方法，与上述实施例提供的非均相聚合物分散溶解装置控制系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

本实施例还提供一种电子设备，为该电子设备的结构示意图如图8所示，该设备包括处理器101和存储器102；其中，存储器102用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器执行，以实现上述非均相聚合物分散溶解装置控制方法。

图8所示的电子设备还包括总线103和通信接口104，处理器101、通信接口104和存储器102通过总线103连接。

其中，存储器102可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。总线103可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口104用于通过网络接口与至少一个用户终端及其它网络单元连接，将封装好的IPv4报文或IPv6报文通过网络接口发送至用户终端。

处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本公开实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本公开实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前述实施例的方法的步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种非均相聚合物分散溶解装置控制系统，其特征在于，所述系统用于对非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机、仪表以及执行机构进行控制，所述非均相聚合物分散溶解装置通过内置的干粉投放设备以及供水设备将聚合物干粉和PPG干粉投放至反应器中进行溶解混合；

所述系统包括：PLC控制柜，电气控制柜、物联网关以及远程监控计算机；其中，所述PLC控制柜通过所述电气控制柜与所述非均相聚合物分散溶解装置中的所述电机相连接；所述PLC控制柜还与所述非均相聚合物分散溶解装置中的所述仪表以及所述执行机构相连接；所述PLC控制柜还通过物联网关与所述远程监控计算机相连接；

所述PLC控制柜，用于向所述非均相聚合物分散溶解装置提供自动化指令控制服务；

所述电气控制柜，用于根据所述PLC控制柜的自动化指令对所述非均相聚合物分散溶解装置中的所述电机进行控制；

所述物联网关，用于提供网络连接服务；

所述远程监控计算机，用于提供监控服务。

2.根据权利要求1所述的非均相聚合物分散溶解装置控制系统，其特征在于，所述PLC控制柜，包括：交换机、PLC、触摸单元；其中，所述交换机和所述触摸单元分别与所述PLC相连；

所述PLC，用于向所述PLC控制柜提供自动化指令的生成及处理；

所述交换机，用于向所述PLC控制柜提供数据交换服务；

所述触摸单元，用于实时监控所述非均相聚合物分散溶解装置的工作状态，并通过内置的触摸按钮对所述非均相聚合物分散溶解装置进行控制。

3.根据权利要求2所述的非均相聚合物分散溶解装置控制系统，其特征在于，所述系统还包括：现场计算机；所述现场计算机部署在所述非均相聚合物分散溶解装置的现场站控值班室，所述现场计算机与所述交换机相连接；

所述现场计算机，用于显示所述非均相聚合物分散溶解装置的工艺流程示意图，所述工艺流程示意图用于展示所述非均相聚合物分散溶解装置中包含的各个设备的运行状态及运行数据。

4.根据权利要求1所述的非均相聚合物分散溶解装置控制系统，其特征在于，所述电气控制柜，包括：变频器、交流接触器、热保护器以及配电器；其中，所述变频器、所述交流接触器、所述热保护器以及所述配电器均为低压电器元件；

所述变频器、所述交流接触器、所述热保护器以及所述配电器通过控制所述非均相聚合物分散溶解装置中包含的电机，将所述聚合物干粉和所述PPG干粉加入至所述反应器中进行溶解混合。

5.根据权利要求1所述的非均相聚合物分散溶解装置控制系统，其特征在于，所述物联网关包含移动网络连接模块；其中，所述移动网络连接模块支持：2G、3G、4G、5G上述一种或多种移动网络；

所述非均相聚合物分散溶解装置控制系统还包括：移动手持设备；所述移动手持设备中安装有用于查看非均相聚合物分散溶解装置运行状态的应用程序；其中，所述物联网关通过内置的所述移动网络连接模块与所述移动手持设备相连。

6.一种非均相聚合物分散溶解装置控制方法，其特征在于，所述方法应用于上述权利要求1至5任一项所述的非均相聚合物分散溶解装置控制系统，所述系统包括：PLC控制柜，电气控制柜、物联网关以及远程监控计算机；所述方法包括：

所述PLC控制柜根据所述干粉投放设备的干粉容量信号、所述供水设备的流量信号、所述反应器出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令，并将所述控制指令发送至所述电气控制柜；

所述电气控制柜接收所述控制指令后，根据所述控制指令控制所述非均相聚合物分散溶解装置中的电机以及所述执行机构完成动作，将所述干粉投放设备的粉料以及所述供水设备的水料投放至反应器中，生成混合母液；

所述PLC控制柜实时检测所述反应器出口处的所述母液阀的阀位信号，并根据所述阀位信号控制所述反应器的运行；其中，所述反应器、所述干粉投放设备以及所述供水设备的运行状态、所述仪表的数据通过所述物联网关输入至所述远程监控计算机中。

7.根据权利要求6所述的非均相聚合物分散溶解装置控制方法，其特征在于，所述PLC控制柜根据所述干粉投放设备的干粉容量信号、所述供水设备的流量信号、所述反应器出口处的所述母液阀的阀位信号生成控制指令的过程之前，所述方法还包括：

通过所述PLC控制柜，检测所述非均相聚合物分散溶解装置内置的干粉投放设备中的干粉位置信号；其中，所述干粉位置信号包括：低料位置信号以及高料位置信号；

根据所述干粉位置信号控制所述干粉投放设备中所述聚合物干粉和所述PPG干粉的存储量；其中，当所述干粉位置信号为低料位置信号时，控制所述干粉投放设备执行加料动作；当所述干粉位置信号为高料位置信号时，控制所述干粉投放设备停止加料动作。

8.根据权利要求6所述的非均相聚合物分散溶解装置控制方法，其特征在于，将所述干粉投放设备的粉料以及所述供水设备的水料投放至反应器中，生成混合母液的过程，包括：

利用所述PLC控制柜依次控制所述反应器出口的母液阀、所述反应器、所述供水设备中的供水泵完成启动，并将所述母液阀的阀位反馈信号、所述反应器的运行反馈信号、所述供水泵的运行反馈信号实时反馈至所述PLC控制柜中；

根据第一路调节阀以及第二路调节阀的初始设定值，依次控制与供水阀相连接的所述第一路调节阀的开度以及所述第二路调节阀的开度，并将所述第一路调节阀的开度以及所述第二路调节阀的开度实时反馈至所述PLC控制柜中；其中，所述第一路调节阀用于调节冲刷水的流量；所述第二路调节阀用于调节主流水的流量；

依次控制供水阀，并将所述供水阀的阀位信号实时反馈至所述PLC控制柜中；

利用PID流量调节法，实时控制所述第一路调节阀的开度以及所述第二路调节阀的开度，将流经所述第一路调节阀的所述冲刷水以及流经所述第二路调节阀的所述主流水投放至所述反应器中；

根据实时获取的所述供水设备的流量反馈信号，控制所述干粉投放设备出口的干粉阀；并根据所述干粉阀的阀位反馈信号对所述干粉投放设备的下料器进行变频调节运行，控制所述干粉投放设备中的粉料投放至反应器中，生成所述混合母液。

9.根据权利要求6所述的非均相聚合物分散溶解装置控制方法，其特征在于，所述PLC控制柜实时检测所述反应器出口处的所述母液阀的阀位信号，并根据所述阀位信号控制所述反应器的运行的步骤，包括：

实时检测所述母液阀的阀位信号，并实时获取所述混合母液的流量信号；

所述PLC控制柜根据所述混合母液的流量信号，对所述反应器进行变频调节控制。

10.根据权利要求6所述的非均相聚合物分散溶解装置控制方法，其特征在于，所述PLC控制柜根据所述干粉投放设备的干粉容量信号、所述供水设备的流量信号、所述反应器出口处的母液阀的阀位信号生成控制指令之前，所述方法还包括：

获取所述非均相聚合物分散溶解装置控制系统的工作方式；其中，所述工作方式包括：手动方式和自动方式；

根据所述非均相聚合物分散溶解装置控制系统的工作方式，确定所述PLC控制柜的执行逻辑。

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