【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业自动化控制，特别是一种溶胶罐自动化控制系统及其控制方法，适用于胶液制备过程中的温控、搅拌和抽真空工艺的高效控制。
技术介绍
1、溶胶罐是工业生产中重要的核心设备，广泛应用于医用胶液、工业涂料、食品添加剂等产品的制备过程中。溶胶罐的主要功能包括对胶液进行加热、搅拌混合和抽真空操作，以确保胶液的均匀性和质量稳定。然而，在实际应用中，现有技术中溶胶罐的自动化控制系统仍存在以下不足，导致生产效率、产品质量和能耗难以进一步优化：
2、1. 工艺步骤独立，缺乏全局优化：
3、当前的溶胶罐自动化系统通常针对单一工艺步骤（如加热、搅拌或抽真空）进行优化，难以实现工步间的协同操作。例如，搅拌过程中可能需要动态调整真空速率以减少气泡，但现有技术通常将两者分开控制，导致联动性差，难以在全局范围内优化生产效率。
4、2. 工步切换不够灵活，影响效率：
5、工艺步骤的切换（如从加热到搅拌）大多依赖固定的时间设置或人为判断，未能根据实时参数（如温度、胶液粘度等）进行动态调整，容易出现切换过早或过晚的情况，导致工艺时间浪费，影响生产效率。
6、3. 能耗高，缺乏动态调控能力：
7、传统溶胶罐自动化系统缺乏能耗全局优化策略，难以实现加热、冷却和搅拌功率的合理分配。例如，在温控过程中，未能动态调整加热功率与冷却功率之间的平衡，导致能源浪费，特别是在大规模连续生产中，能耗问题尤为突出。
8、4. 缺乏智能化分析与自适应调节：
9、现有溶胶罐系统通常依赖
10、虽然一些新型溶胶罐控制技术（如plc系统）在一定程度上实现了自动化运行，但这些技术仍然停留在单一工艺步骤的优化上，未能解决多工艺步骤之间的联动问题。同时，现有技术缺乏跨工步的动态优化算法，也未能利用实时和历史数据实现全局能耗优化和自适应调整。
11、因此，迫切需要一种能够通过跨工步优化算法，实现工艺步骤间的联动调控和全局能耗优化，同时利用数据分析提高参数调节能力的溶胶罐自动化控制系统，以解决现有技术中的上述问题，满足现代工业生产对高效率、高质量和低能耗的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种溶胶罐自动化控制系统，通过引入跨工步优化算法，实现工艺步骤的全局联动和参数优化，克服现有技术中的低效率、高能耗和质量波动问题，确保胶液制备的高效性和一致性。
2、本专利技术的溶胶罐自动化控制系统的技术方案是这样的：该系统包括：
3、控制单元，用于协调各工艺步骤的执行，基于传感器信号和预设工艺参数实现全自动化控制，所述控制单元包括：
4、可编程逻辑控制器（plc），用于执行控制算法并输出指令；
5、人机界面（hmi），供操作员监控和设置工艺参数；
6、数据存储模块，用于记录工艺过程中的关键参数；
7、监测模块，包括传感器和报警系统，用于实时监测温度、压力、液位等参数并保障系统运行安全；
8、执行单元，用于完成溶胶过程的主要工艺操作，所述执行单元包括：
9、温控模块，通过加热和冷却实现胶液温度的精准控制；
10、搅拌模块，支持多级搅拌和速度调节；
11、真空模块，用于排除胶液中的气泡；
12、跨工步优化算法模块，用于通过动态调整各工艺步骤的参数实现全局优化，具体包括：
13、能耗优化子模块，动态分配加热、冷却、搅拌和抽真空的功率；
14、工步协同子模块，根据实时数据优化工步间的切换条件和顺序；
15、数据分析子模块，对历史和实时数据进行分析以优化工艺参数。
16、优选地，所述能耗优化子模块基于以下公式实现能耗最小化：
17、；
18、其中：
19、、 和 分别为加热、冷却和搅拌的实时功率；
20、为总能耗，表示溶胶罐在整个工艺过程中所有能量消耗的累计值，单位为焦耳j或千瓦时kwh；
21、为工艺开始时间，如加热启动时刻，单位为秒；
22、为工艺结束时间，如抽真空完成时刻，单位为秒。
23、优选地，所述搅拌与抽真空协同优化子模块通过以下公式实时调整搅拌转速和抽真空速度：
24、；
25、其中 为剩余气泡体积，目标是减少此值；
26、为初始气泡体积；
27、为为抽真空速率，表示单位时间内抽出的气体量；
28、为搅拌速度，影响气泡扩散和消散速率。
29、优选地，其中，所述多节点动态调整子模块基于以下公式动态优化工步切换时间：
30、；
31、其中 为动态优化后的工步切换时间；
32、 为工艺经验值计算的初始切换时间；
33、为工艺特许函数，基于胶液体积，温度和粘度。
34、本专利技术的用于溶胶罐自动化控制的操作方法， 包括以下步骤：
35、1. 初始化工艺参数：
36、设定目标温度、目标真空度、目标搅拌速度 和目标能耗上限；
37、系统记录初始胶液体积和初始气泡体积。
38、2. 动态温控过程：
39、启动加热模块，将加热功率调节为：
40、=；
41、其中， = - ；
42、当温度接近时，启动冷却模块，冷却功率调节为：
43、 = 。
44、3. 搅拌与抽真空协同优化：
45、根据实时监测数据，调整搅拌速度 和抽真空速率 ；
46、联动优化搅拌与抽真空操作，通过以下公式动态更新剩余气泡体积：
47、；
48、当 时，停止抽真空操作。
49、4. 跨工步优化：
50、动态调整各工步的切换时间 ，基于以下公式：
51、；
52、其中，为当前胶液体积，为实时温度，为胶液粘度。
53、5. 能耗监控与调整：
54、实时计算当前总能耗，通过以下公式：
55、；
56、若 ，调整搅拌速度 和加热/冷却功率，优先降低非关键步骤的功耗。
57、6. 数据记录与反馈：
58、将工艺过程中的关键参数（如温度、真空度、搅拌速度、能耗）实时记录并分析；
59、若发生异常如 超过设定范围，系统自动触发报警并暂停相关工艺。
60、本专利技术提出了一种溶胶罐自动化控制系统，通过引入跨工步优化算法模块，结合动态调整和全局优化策略，实现了以下显著的技术效果：
61、首先，在生产效率方面，本专利技术通过实时监测工艺参数（如温度、真空度、胶液粘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种溶胶罐自动化控制系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的溶胶罐自动化控制系统，其特征在于，其中，所述能耗优化子模块基于以下公式实现能耗最小化：
3.根据权利要求1所述的溶胶罐自动化控制系统，其特征在于，其中，所述搅拌与抽真空协同优化子模块通过以下公式实时调整搅拌转速和抽真空速度：
4.根据权利要求1所述的溶胶罐自动化控制系统，其特征在于，其中，所述多节点动态调整子模块基于以下公式动态优化工步切换时间：
5.一种如权利要求1-4任一项所述的溶胶罐自动化控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种溶胶罐自动化控制系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的溶胶罐自动化控制系统，其特征在于，其中，所述能耗优化子模块基于以下公式实现能耗最小化：
3.根据权利要求1所述的溶胶罐自动化控制系统，其特征在于，其中，所述搅拌与抽真空协同优化子模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：张正坤，李丽梅，徐鑫，
申请(专利权)人：青岛益青生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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