[發(fā)明專利]實(shí)驗(yàn)室智能反應(yīng)系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310695468.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103706318A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于廣平;宋琳;吉世明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所分所;中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): B01J19/18
• 分類號(hào): B01J19/18
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種智能反應(yīng)系統(tǒng)，尤其是一種實(shí)驗(yàn)室智能反應(yīng)系統(tǒng)及其控制方法，屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在醫(yī)藥品、高分子材料、化工中間體等產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，反應(yīng)裝置是核心，通常在研發(fā)過(guò)程中是把各種反應(yīng)物料添加至反應(yīng)裝置中，通過(guò)調(diào)節(jié)控制外圍條件，如流量、物料配比、溫度、壓力、反應(yīng)時(shí)間、pH等，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物。然而隨著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品要求的不斷提高，專利對(duì)產(chǎn)品形態(tài)或是晶型的保護(hù)，使得當(dāng)有多種外圍因素對(duì)產(chǎn)品的性能或產(chǎn)物的種類都有影響時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下缺陷：

1)勞動(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)化程度低，研發(fā)周期長(zhǎng)：在材料行業(yè)，獲得一種最優(yōu)配方的產(chǎn)品，需在實(shí)驗(yàn)室不斷的進(jìn)行大量的重復(fù)性試驗(yàn)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)參數(shù)的對(duì)比，從而確定最佳的產(chǎn)品配方，且目前都是通過(guò)人工實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行大量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，把每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，把多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而獲得最佳的產(chǎn)品配方，整個(gè)過(guò)程實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度大，影響因素多，效率低。

2)過(guò)程控制精度較低：人們常使用單元組合儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜的自動(dòng)控制，但是工藝人員通過(guò)單元組合儀表很難實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)工藝指標(biāo)精確的控制，極易因操作不及時(shí)而導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)定或者事故的發(fā)生。

3)穩(wěn)定性和可再現(xiàn)差，人為干擾對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響大：由于很多反應(yīng)釜進(jìn)料還是人工控制或是半自動(dòng)化控制，受操作人員水平高低的影響，同一配方不同操作人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果相差較大。

因此，研發(fā)一種自動(dòng)化程度高、控制精度好、操作便捷、應(yīng)用范圍廣的智能反應(yīng)系統(tǒng)是當(dāng)前的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，且安全可靠、控制精度高的實(shí)驗(yàn)室智能反應(yīng)系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種實(shí)驗(yàn)室智能反應(yīng)系統(tǒng)的控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

實(shí)驗(yàn)室智能反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于：包括反應(yīng)裝置、自動(dòng)控制裝置以及中央監(jiān)控平臺(tái)，其中：

所述反應(yīng)裝置，用于將物料混合進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)；

所述自動(dòng)控制裝置，用于根據(jù)設(shè)定的實(shí)驗(yàn)過(guò)程參數(shù)控制反應(yīng)裝置的反應(yīng)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

所述中央監(jiān)控平臺(tái)，用于設(shè)定反應(yīng)裝置的實(shí)驗(yàn)過(guò)程參數(shù)、監(jiān)測(cè)反應(yīng)裝置實(shí)驗(yàn)中的參數(shù)并對(duì)誤操作或危險(xiǎn)情況進(jìn)行報(bào)警以及采集反應(yīng)裝置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析；

所述反應(yīng)裝置與自動(dòng)控制裝置相連，所述自動(dòng)控制裝置通過(guò)通信接口與中央監(jiān)控平臺(tái)相連。

優(yōu)選的，所述中央監(jiān)控平臺(tái)包括數(shù)據(jù)處理器和顯示器，所述數(shù)據(jù)處理器與顯示器相連。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)裝置為夾套式反應(yīng)釜，該夾套式反應(yīng)釜包括釜體、釜蓋、夾套、攪拌槳、攪拌軸以及攪拌電機(jī)，所述釜蓋設(shè)置在釜體頂部，并設(shè)有進(jìn)料口、出料口以及探頭安裝口，所述夾套設(shè)置在釜體外壁，所述攪拌槳與攪拌軸相連，所述攪拌軸穿過(guò)釜蓋后與攪拌電機(jī)相連，所述探頭安裝口安裝有溫度探頭，所述溫度探頭通過(guò)通信接口與數(shù)據(jù)處理器相連。

優(yōu)選的，所述探頭安裝口還安裝有pH探頭、濁度探頭以及粒徑分布探頭，所述pH探頭、濁度探頭以及粒徑分布探頭分別通過(guò)通信接口與數(shù)據(jù)處理器相連。

優(yōu)選的，所述自動(dòng)控制裝置包括控制柜，所述控制柜內(nèi)設(shè)有進(jìn)料流量控制器、攪拌速度控制器以及夾套循環(huán)油溫度控制器，所述進(jìn)料流量控制器、攪拌速度控制器和夾套循環(huán)油溫度控制器分別通過(guò)通信接口與數(shù)據(jù)處理器相連，所述攪拌電機(jī)與攪拌速度控制器相連，所述溫度探頭通過(guò)變送器與夾套循環(huán)油溫度控制器相連，其中：

所述進(jìn)料流量控制器，用于根據(jù)設(shè)定的進(jìn)料配比、進(jìn)料速度和進(jìn)料順序參數(shù)控制物料通過(guò)進(jìn)料口送入釜體；

所述攪拌速度控制器，用于根據(jù)設(shè)定的攪拌速度參數(shù)控制攪拌電機(jī)的速度；

所述夾套循環(huán)油溫度控制器，用于根據(jù)設(shè)定的反應(yīng)溫度和溫度梯度參數(shù)控制夾套內(nèi)油浴溫度。

優(yōu)選的，所述控制柜內(nèi)分為上、下兩層，所述進(jìn)料流量控制器和攪拌速度控制器設(shè)置在上層，所述夾套循環(huán)油溫度控制器設(shè)置在下層。

優(yōu)選的，所述控制柜內(nèi)的上層與下層之間設(shè)有一隔熱層。

優(yōu)選的，所述控制柜外側(cè)設(shè)有與進(jìn)料流量控制器、攪拌速度控制器、夾套循環(huán)油溫度控制器相對(duì)應(yīng)的控制指示燈以及顯示屏。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理器包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法庫(kù)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)控模塊、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集模塊、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法庫(kù)以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)；

所述實(shí)驗(yàn)過(guò)程參數(shù)控制模塊，用于接收設(shè)定的實(shí)驗(yàn)過(guò)程參數(shù)，將設(shè)定的實(shí)驗(yàn)過(guò)程參數(shù)傳輸給自動(dòng)控制裝置，并監(jiān)測(cè)反應(yīng)裝置實(shí)驗(yàn)中的參數(shù)；