Моделирование и алгоритмизация системы управления процессом получения стирол-акриловой дисперсии

• Автор: Соболева, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Дзержинск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Современное состояние в области управления процессом производства стирол-акриловой дисперсии

1.1 Краткая характеристика продукта стирол-акриловой дисперсии

1.2 Способы проведения радикальной полимеризации

1.3 Влияние основных факторов на процесс полимеризации

1.3.1 Влияние температуры и давления на радикальную полимеризацию

1.3.2 Влияние концентрации инициатора и мономера

1.3.3 Зависимость скорости полимеризации от времени. Гель-эффект

1.4 Анализ процесса синтеза стирол-акриловой дисперсии как объекта управления

1.5 Анализ существующей системы управления процессом получения стирол-акриловой дисперсии. Постановка задач исследования
1.5.1 Анализ существующей системы управления синтезом стирол-акриловой дисперсии
1.5.2 Предлагаемые решения. Задачи исследования
Выводы по главе
Глава 2. Математическая модель объекта управления процесса получения стирол-акриловой дисперсии
2.1 Элементарные реакции и кинетика радикальной полимеризации
2.1.1 Анализ элементарных реакций радикальной полимеризации
2.1.2 Определение материальных балансов и уравнений кинетики элементарных стадий
2.2 Тепловой баланс процесса синтеза стирол-акриловой дисперсии
2.2.1 Тепловой баланс реактора синтеза
2.2.2 Тепловой баланс рубашки реактора синтеза
2.2.3 Уточнение параметров теплового баланса

2.3 Общая математическая модель процесса синтеза стирол-акриловой дисперсии
2.4 Анализ полученной математической модели процесса полимеризации
стирол-акриловой дисперсии
Выводы по главе
Глава 3. Система управления процессом получения стирол-акриловой дисперсии
3.1 Разработка системы управления процессом получения стирол-акриловой дисперсии
3.2 Алгоритм работы системы управления на предварительной стадии полимеризации
3.3 Управление процессом получения стирол-акриловой дисперсии на основной стадии синтеза
3.3.1 Система управления основной стадией полимеризации стирол-акриловой дисперсии
3.3.2 Анализ системы управления основной стадии полимеризации стирол-акриловой дисперсии
3.4 Работа системы управления на завершающей стадии полимеризации стирол-акриловой дисперсии
3.4.1. Система управления процессом получения стирол-акриловой дисперсии на завершающей стадии полимеризации
3.4.2 Анализ системы управления процессом получения стирол-
акриловой дисперсии на завершающей стадии полимеризации
Выводы по главе
Глава 4. Технологическое и программное обеспечение процессом получения стирол-акриловой дисперсии на стадии синтеза
4.1 Структура комплекса технических средств
4.2 Реализации алгоритмов управления процессом получения стирол-акриловой дисперсии программными средствами
4.2.1 Взаимодействие системы latlab и промышленного программного обеспечения системы управления процессом синтеза стирол-акриловой дисперсии
4.2.2 Разработка программного обеспечения на базе МАТЬАВ
4.2.3 Разработка программного обеспечения станции оператора
4.3 Перспективы развития систем управления процессом получения
стирол-акриловой дисперсии
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение А Программа регулирования температуры реакционной
смеси
Приложение Б Программа регулирования скорости процесса
полимеризации
Приложение В Материалы внедрения

управления должна будет производить коррекцию математической модели объекта управления и в дальнейшем использовать уточнённую математическую модель при выработке управляющих сигналов на стадии синтеза стирол-акриловой дисперсии и завершающей стадии полимеризации.
Во-вторых, разрабатываемая система управления должна поддерживать температуру реакционной смеси на уровне 78-82 °С в условиях изменения степени заполнения реактора синтеза. Теплосъём осуществляется путём выдачи управляющего сигнала на регулятор расхода оборотной воды в рубашку реактора (температурой 23 - 25 °С). При этом система управления будет учитывать, что часть тепла, выделяющегося в ходе реакции полимеризации, идёт на нагрев исходных компонентов, которые подаются в реактор синтеза Р-1 с более низкой температурой (35 - 40 °С), а также будет учитываться изменение объёма реакционной массы в реакторе синтеза.
В-третьих, перед разрабатываемой системой управления стоит задача управления скоростью протекания процесса полимеризации с целью её стабилизации. Для этого анализ протекания процесса полимеризации (по датчикам температуры реакционной смеси, температуры оборотной воды на входе и выходе из рубашки реактора, датчику расхода оборотной воды) позволит разрабатываемой системе управления вести автоматическую коррекцию задания на регулятор расхода инициатора персульфата аммония и задания на регулятор температуры реакционной смеси в реакторе сингеза.
В-четвёртых, на завершающей стадии протекания процесса синтеза, когда подача предварительной эмульсии мономеров в реактор синтеза прекращается, система управления по математической модели должна оценивать, какое дополнительное количество инициатора персульфата аммония должно поступить в реактор синтеза для завершения процесса полимеризации и достижения требуемого качества (количества остаточных мономеров менее 0,1 масс. %).
Для решения поставленных задач будет подробно изучен процесс полимеризации, протекающий в реакторе синтеза, как объект управления, а также будет разработана адаптивная система управления процессом синтеза стирол-