一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统的制作方法

1.本发明涉及到的是微化工技术领域的微反应器生产控制系统，具体地说，涉及到的是一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统。


背景技术：

2.微反应器是利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之间的微型反应器，应用在许多领域中，在化学工业中发挥着巨大的作用。当下，微反应器技术作为化工过程强化的重要技术手段，逐渐成为研究和应用的热点，围绕化工生产的“三传一反”为核心过程，依赖特征尺寸的大幅缩小，微反应器在传质、传热等过程中，效率较常规设备提高了10～100倍。针对某些快速反应过程，微反应器具有安全性好、过程可控以及可直接放大等多方面的优势。此外，在传热传质控制的反应下，将传统的间歇方式的釜式生产过程改造成连续自动化生产过程是微反应器应用的一个主要方向。尤其在能源、制药、精细化工品、化工中间体、危险化学品的定量生产方面，微反应器的应用更为广泛。现阶段微反应器的应用主要是在确定原料配比条件下利用恒流泵实现固定配比的原料输入，同时控制反应器系统的温度、压力等参数，实现稳定的产物输出。特别是模块化的微反应器技术可以适应装置可变、可控的要求，使各种化学合成实验实施起来简洁、快捷、节约成本。正是这些特点决定了对其控制有精度高、稳定性好、安全性能高等要求，这就要对微反应器设计特殊的控制模块，来对其进行精准的控制。
3.目前自动控制在微反应器系统的应用，通常只是对流量、温度、压力等参数进行监测，对于上述生产环境参数主动控制技术不是很足。此外在自动化生产作业的情况下，对于超温、超压以及生产异常中断的情况缺乏可靠的安全保护模块，并同时采用监测电路来保障嵌入式主控板的正常有效运行，未能实现现场微反应器生产控制中心进行生产命令，运行参数的远程传输和存储等功能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统。反应环境控制模块实现对微反应器组中发生的化学反应的温度、压力自动控制。进料系统模块中通过嵌入式主控板实现对物料的自动控制。进料系统模块实现对物料的自动控制。系统工作状态和关键运行参数监测模块实时监测系统中温度、压力、流量以及阀门开关状态。人机交互和数据存储模块实现监测数据的显示和存储功能和控制命令和有关生产参数的现场输入功能。厂级生产控制联通模块实现整个微反应器生产控制系统与厂区远程终端的通信功能，进行控制命令、运行状态和系统关键参数的传输，以实现远程生产控制、设备状态监测和数据远程存储。安全保护模块通过软硬件设计对整个生产控制系统的超温、超压和生产异常中断等情况进行保护动作。此外还设计专门的监测电路实时掌握系统主控板的运行状态，并可在故障时进行保护和复位
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带有安全保护的微反应器生产控制系统，包括以下几个部分：反应环境控制模块、进料控制模块、系统工作状态和关键运行参数监测模块、人机交互和数据存储模块、厂级生产控制联通模块和安全保护模块。
5.反应环境控制模块负责对微反应器组中发生的化学反应所需的环境温度自动控制，并通过改变环境温度间接调节微反应器的内部压力。
6.进料控制控制模块实现对反应物料的质量、流量、配比自动控制。
7.系统工作状态和关键运行参数监测模块实时的监测系统中温度、压力、流量以及阀门开关状态。
8.人机交互和数据存储模块实现将监测数据显示和存储功能和触摸控制功能。
9.厂级生产控制联通模块实现整个微反应器生产控制系统与厂区控制中心的远程终端的通信功能。
10.安全保护模块实现在整个生产控制系统发生超温、超压和生产异常中断等情况时进行保护动作，避免安全事故发生。
11.所述的反应环境控制模块包括一个嵌入式主控板、两个高温油浴机、一个低温油浴机、两个热交换器、三个电动阀、质量流量计、平流泵以及一个控制信号转化器。该模块实现对微反应器中的反应温度和压力的迅速调控。
12.进一步的，当热电偶采集到实时温度数据信号通过温度变送器发送给嵌入式主控板，其与具体的反应设定温度相差时。其中高温油浴机和低温油浴机输出特定温度的导热油，嵌入式主控板根据pid控制算法程序对温度实时自动控制，由现场总线传递控制指令信号，通过控制信号转换器转换为4~20ma的电流信号来调节冷油电动阀门的开度，从而增加或减少冷油量的大小。低温导热油和高温导热油经热交换器一进行热交换后流入微反应器组中，实现对输入温度的升高和降低。同时微反应器组流出的导热油与另外的高温油浴机输出的高温导热油通过热交换器二进行热交换后流入到高温油浴机。整个温度控制响应速度快，控制结果准确。压力的调控通过调节平流泵和质量流量计进料速度来实现。
13.此外当压力传感器将采集到的压力信号转换成电信号通过压力变送器发送给嵌入式主控板，其与设定的压力相差时。嵌入式主控板发送控制指令改变平流泵和质量流量计的进料速度来调节微反应器组内的反应压力。
14.所述的进料控制模块包括用来储存气体物料的高压气瓶和液体物料的容器，若干平流泵和质量流量计用来进料控制，以及嵌入式主控板。该模块实现气体物料和液体物料自动进料控制。
15.进一步的，根据不同的反应嵌入式主控板通过rs232串口发送不同物料配比的进料控制指令信号给质量流量计和平流泵来实现物料自动进料控制。
16.所述的系统工作状态和关键运行参数监测模块包括嵌入式主控板，热电偶，压力传感器，温度变送器，出料天平，高低温油浴机，电磁阀和电动阀。
17.其中热电偶和压力传感器测得微反应器组中的温度信号和压力信号传递给温度变送器和压力变送器。嵌入式主控板通过现场总线和串口通信实现对高、低温油浴机组和温度变送器、压力变送器、出料天平、质量流量计和平流泵的工作参数和电磁阀和电动阀的工作状态的实时监测。
18.所述的人机交互和数据存储模块包括嵌入式主控板，显示装置，数据库服务器。
19.其中嵌入式主控板将监测的设备的工作状态和关键运行参数，传输给显示装置，在屏幕上实时的显示微反应器控制系统运行的相关数据。如高、低温油浴实时温度，热交换器出口导热油实时温度，以及电动阀开度的百分比，平流泵和质量流量计的运行状态与流速此外可以实时显示微反应器内部温度，压力数据。通过人机交互模块设置运行状态控制框，设置温度、压力、流速以及阀门开度的百分比设定框，这些都允许通过虚拟和实体键盘设置数值。现场生产系统通过以厂级联通模块传输上述数据到控制中心的数据库服务器，实现数据备份存储。人机交互模块的触摸屏实现生产控制命令和有关参数的手动输入。
20.所述的厂级生产控制联通模块由嵌入式主控板及附属的软件模块实现，可以通过厂级的生产控制系统网关，与厂区控制中心的远程终端进行通信。
21.其中嵌入式主控板通过工业以太网实现与厂区控制中心的通信。远程的厂级控制中心中的终端设备可以直接或者借助网关设备向生产系统的嵌入式主控板发送控制指令、读取生产系统的工作状态和相关参数。此外，生产系统还可以通过该模块将关键的生产过程参数、状态信息、报警信息主动地转发到厂区控制中心。
22.所述的安全保护模块包括嵌入式主控板、泄压阀、爆破片、监控电路、不间断电源ups和常开电磁阀。该模块实现在整个生产控制系统发生超温、超压和意外厂区断电等情况时进行生产环境保护，以及监控电路实时监测嵌入式主控板的运行状态。
23.进一步的，当整个生产系统发生超温、超压情况时，安全保护系统的主动保护模块会运行。一方面通过反应环境控制模块快速地降温降压，另一方面关闭常开电磁阀，预防安全事故发生。泄压阀和爆破片同时也对超压起到被动安全保护作用。当生产异常中断，不间断电源ups应急提供电能，保证整个生产控制系统的主动安全保护功能可以正常运作。
24.其中还设置了监控电路实时监测嵌入式主控板的运行状态。嵌入式主控板的工作会到来自外界因素干扰或者由于软硬件故障，造成程序不能正常执行,而导致系统的陷入停滞或者乱序状态。监控电路在系统陷入停滞状态时会及时关闭进料电磁阀，并重启嵌入式主控板。
25.本发明的有益效果是：1、本发明的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统能够实现不同类型的化学反应的自动化生产控制。
26.2、本发明的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统能够在反应环境控制方面效果得到提高。
27.3、本发明的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统还通过自身的安全保护模块对整个生产控制系统发生超温、超压和生产异常中断等情况进行安全保护动作。
28.4、本发明的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统中设计监测电路实施监测嵌入式主控板的状态，同时可以与厂区远程终端通信实现整个微反应器生产控制系统的远程监控。
29.5、本发明生产控制系统具有控制精度高、稳定性好、安全性高、功能强大、操作简单直观等优点。
附图说明
30.以下将结合附图对本发明作进一步说明：图1是本发明生产控制模块状态的示意图。整个生产控制系统分为六个部分分别为反应环境控制模块、进料控制模块、系统工作状态和关键运行参数监测模块、人机交互和存储模块、厂级生产控制联通模块和安全保护模块。
31.图2是本发明的进料控制模块示意图,2a是嵌入式主控板，2b是质量流量计，2c是平流泵。
32.图3是本发明的人机交互和数据存储模块系统示意图,3a是嵌入式主控板，3b是显示装置，3c是数据库服务器，图4是本发明的反应环境控制模块示意图，4a是嵌入式主控板，两个4b是高温油浴机，4c是低温油浴机，三个4d是电磁阀，4e是热交换器二，4f是热交换器一,4g是控制信号转换器，4h 是热电偶。
33.图5是本发明的数据采集模块示意图，5a是嵌入式主控板，5b是出料天平，5c是压力传感器，5d是热电偶，5e是温度传感器，5f是压力传感器,5g油浴机组，5h电动阀，5i电磁阀。
34.图6是本发明的厂级系统联通模块示意图，6a是嵌入式主控板，6b是厂级生产控制系统网关，6c是厂级控制中心，6d是数据库服务器。
35.图7是本发明的安全保护模块示意图，7a是嵌入式主控板，7b是不间断电源（ups），7c是安全保护电路，7d是泄压阀，7e是爆破片,7f常开电磁阀。
具体实施方式
36.以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。通过阅读 下文具体实施方式的详细描述，本发明的各种优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。提供以下实施方式是为了能够更透彻地理解本发明。除非另有说明，这个申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
37.一种带有安全保护的微反应器生产控制系统，包括以下几个部分：反应环境控制模块、进料控制模块、系统工作状态和关键运行参数监测模块、人机交互和数据存储模块、厂级生产控制联通模块和安全保护模块。
38.反应环境控制模块负责对微反应器组中发生的化学反应所需的环境温度自动控制，并通过改变环境温度间接调节微反应器的内部压力。
39.进料控制控制模块实现对反应物料的质量、流量、配比自动控制。
40.系统工作状态和关键运行参数监测模块实时的监测系统中温度、压力、流量以及阀门开关状态。
41.人机交互和数据存储模块实现将监测数据显示和存储功能和触摸控制功能。
42.厂级生产控制联通模块实现整个微反应器生产控制系统与厂区控制中心的远程终端的通信功能。
43.安全保护模块实现在整个生产控制系统发生超温、超压和生产异常中断等情况时进行保护动作，避免安全事故发生。
44.所述的反应环境控制模块包括一个嵌入式主控板、两个高温油浴机、一个低温油浴机、两个热交换器、三个电动阀、质量流量计、平流泵以及一个控制信号转化器。该模块实现对微反应器中的反应温度和压力的迅速调控。
45.进一步的，当热电偶采集到实时温度数据信号通过温度变送器发送给嵌入式主控板，其与具体的反应设定温度相差时。其中高温油浴机和低温油浴机输出特定温度的导热油，嵌入式主控板根据pid控制算法程序对温度实时自动控制，由现场总线传递控制指令信号，通过控制信号转换器转换为4~20ma的电流信号来调节冷油电动阀门的开度，从而增加或减少冷油量的大小。低温导热油和高温导热油经热交换器一进行热交换后流入微反应器组中，实现对输入温度的升高和降低。同时微反应器组流出的导热油与另外的高温油浴机输出的高温导热油通过热交换器二进行热交换后流入到高温油浴机。整个温度控制响应速度快，控制结果准确。压力的调控通过调节平流泵和质量流量计进料速度来实现。
46.此外当压力传感器将采集到的压力信号转换成电信号通过压力变送器发送给嵌入式主控板，其与设定的压力相差时。嵌入式主控板发送控制指令改变平流泵和质量流量计的进料速度来调节微反应器组内的反应压力。
47.所述的进料控制模块包括用来储存气体物料的高压气瓶和液体物料的容器，若干平流泵和质量流量计用来进料控制，以及嵌入式主控板。该模块实现气体物料和液体物料自动进料控制。
48.进一步的，根据不同的反应嵌入式主控板通过rs232串口发送不同物料配比的进料控制指令信号给质量流量计和平流泵来实现物料自动进料控制。
49.所述的系统工作状态和关键运行参数监测模块包括嵌入式主控板，热电偶，压力传感器，温度变送器，出料天平，高低温油浴机，电磁阀和电动阀。
50.其中热电偶和压力传感器测得微反应器组中的温度信号和压力信号传递给温度变送器和压力变送器。嵌入式主控板通过现场总线和串口通信实现对高、低温油浴机组和温度变送器、压力变送器、出料天平、质量流量计和平流泵的工作参数和电磁阀和电动阀的工作状态的实时监测。
51.所述的人机交互和数据存储模块包括嵌入式主控板，显示装置，数据库服务器。
52.其中嵌入式主控板将监测的设备的工作状态和关键运行参数，传输给显示装置，在屏幕上实时的显示微反应器控制系统运行的相关数据。如高、低温油浴实时温度，热交换器出口导热油实时温度，以及电动阀开度的百分比，平流泵和质量流量计的运行状态与流速此外可以实时显示微反应器内部温度，压力数据。通过人机交互模块设置运行状态控制框，设置温度、压力、流速以及阀门开度的百分比设定框，这些都允许通过虚拟和实体键盘设置数值。现场生产系统通过以厂级联通模块传输上述数据到控制中心的数据库服务器，实现数据备份存储。人机交互模块的触摸屏实现生产控制命令和有关参数的手动输入。
53.所述的厂级生产控制联通模块由嵌入式主控板及附属的软件模块实现，可以通过厂级的生产控制系统网关，与厂区控制中心的远程终端进行通信。
54.其中嵌入式主控板通过工业以太网实现与厂区控制中心的通信。远程的厂级控制中心中的终端设备可以直接或者借助网关设备向生产系统的嵌入式主控板发送控制指令、读取生产系统的工作状态和相关参数。此外，生产系统还可以通过该模块将关键的生产过程参数、状态信息、报警信息主动地转发到厂区控制中心。
55.所述的安全保护模块包括嵌入式主控板、泄压阀、爆破片、监控电路、不间断电源ups和常开电磁阀。该模块实现在整个生产控制系统发生超温、超压和意外厂区断电等情况时进行生产环境保护，以及监控电路实时监测嵌入式主控板的运行状态。
56.进一步的，当整个生产系统发生超温、超压情况时，安全保护系统的主动保护模块会运行。一方面通过反应环境控制模块快速地降温降压，另一方面关闭常开电磁阀，预防安全事故发生。泄压阀和爆破片同时也对超压起到被动安全保护作用。当生产异常中断，不间断电源ups应急提供电能，保证整个生产控制系统的主动安全保护功能可以正常运作。
57.其中还设置了监控电路实时监测嵌入式主控板的运行状态。嵌入式主控板的工作会到来自外界因素干扰或者由于软硬件故障，造成程序不能正常执行,而导致系统的陷入停滞或者乱序状态。监控电路在系统陷入停滞状态时会及时关闭进料电磁阀，并重启嵌入式主控板。
58.生产控制实施例1所述的反应环境控制模块包括一个嵌入式主控板4a、两个高温油浴机4b、一个低温油浴机4c、两个热交换器4e和4f、三个电动阀4d、一个控制信号转化器4g以及若干热电偶4h。该模块实现对微反应器中的反应温度和压力的迅速调控。
59.进一步的，当热电偶4h采集到实时温度数据信号通过温度变送器5e发送给嵌入式主控板4a，其与具体的反应设定温度相差时。其中高温油浴机4b和低温油浴机4c输出特定温度的导热油，嵌入式主控板4a根据pid控制算法程序对温度实时自动控制，由现场总线传递控制指令信号，通过控制信号转换器转换为4~20ma的电流信号来调节冷油电动阀门的开度，从而增加或减少冷油量的大小。低温导热油和高温导热油经热交换器一进行热交换后流入微反应器组中，实现对输入温度的升高和降低。同时微反应器组流出的导热油与另外的高温油浴机输出的高温导热油通过热交换器二进行热交换后流入到高温油浴机。整个温度控制响应速度快，控制结果准确。压力的调控通过调节平流泵和质量流量计进料速度来实现。
60.此外当压力传感器将采集到的压力信号转换成电信号通过压力变送器发送给嵌入式主控板4a，其与具体的反应设定的压力相差时。嵌入式主控板4a发送控制指令改变平流泵和质量流量计的进料速度来调节微反应器组内的反应压力。
61.所述的进料控制模块包括用来储存气体物料的高压气瓶和液体物料的容器，若干平流泵2c和质量流量计2b用来进料控制，以及嵌入式主控板2a。该模块实现气体物料和液体物料自动进料控制。
62.进一步的，根据不同的反应嵌入式主控板2a发送不同物料配比的进料控制指令信号，通过质量流量计2b和平流泵2c实现物料自动进料控制。
63.所述的系统工作状态和关键运行参数监测模块包括实时采集微反应器组中温度和压力的若干热电偶5d和压力传感器5c以及温度变送器5e、压力变送器5f、出料天平5b、油浴机组5g、电动阀5h、电磁阀5i和嵌入式主控板5a。该模块实现对整个生产系统中的温度、压力、进料的质量流量和产物的质量，以及阀门开度等这些工作参数和状态进行实时监测。
64.进一步的，微反应器组内每一组反应片都有热电偶5d和压力传感器5c将采集到的温度信号和压力信号通过rs485串口经温度变送器5e和压力变送器5f传递给嵌入式主控板5a。嵌入式主控板5a通过现场总线和串口通信实时监测质量流量计，平流泵上的质量流量
数据，出料天平5b上的产物的质量数据，油浴机组5g设置的温度数据，以及电动阀5h和电磁阀5i的开度状态。
65.所述的人机交互和存储模块包括嵌入式主控板3a，显示装置3b，数据库服务器3c。
66.其中嵌入式主控板3a将监测的设备的工作状态和关键运行参数，传输给显示装置3b，在屏幕上实时的显示微反应器控制系统运行的相关数据。如高、低温油浴实时温度，热交换器出口导热油实时温度，以及电动阀开度的百分比，平流泵和质量流量计的运行状态与流速此外可以实时显示微反应器内部温度，压力数据。通过人机交互模块设置运行状态控制框，设置温度、压力、流速以及阀门开度的百分比设定框，这些都允许通过虚拟和实体键盘设置数值。现场生产系统通过以厂级联通模块传输上述数据到控制中心的数据库服务器3c，实现数据备份存储。人机交互模块的触摸屏实现生产控制命令和有关参数的手动输入。
67.所述的厂级生产控制联通模块包括嵌入式主控板6a，厂级生产控制系统网关6b,厂级控制中心6c。数据库系统6d嵌入式主控板6a通过现场总线与厂级生产控制系统网关6b相连实现整个微反应器生产控制系统与厂级远程终端的通信和规范协议功能。
68.进一步的，远程的厂级控制中心可以通过系统网关向嵌入式主控板6a发送控制指令信号，从而通过厂级控制中心6c实现远程控制。此外，嵌入式主控板6a还可以将仪器监测数据发送给数据库系统进行存储。
69.安全保护实施例2所述的安全保护模块包括嵌入式主控板7a、不间断电源（ups）7b、监控电路7c、泄压阀7d、爆破片7e、常开电磁阀7f该模块实现在整个生产控制系统发生超温、超压和意外厂区断电等情况时进行生产环境保护，以及监控电路7c实时监测主控板的运行状态。
70.当整个生产系统发生超温、超压情况时，安全保护系统的主动保护模块会运行。一方面通过反应环境控制模块快速地降温降压，另一方面关闭阀门7f预防安全事故发生。泄压阀7d和爆破片7e同时也对超压起到被动安全保护作用。当生产异常中断，ups电源7b应急提供电能，保证整个生产控制系统的主动安全保护功能可以正常运作。
71.其中还设置了监控电路7c实时监测嵌入式主控板7a的运行状态。嵌入式主控板7a的工作会到来自外界因素干扰或者由于软硬件故障，造成程序不能正常执行,而导致系统的陷入停滞或者乱序状态。监控电路7c在系统陷入停滞状态时会及时关闭进料电磁阀7f，并重启嵌入式主控板。

技术特征：
1.一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，其特征在于，包括反应环境控制模块、进料控制模块、系统工作状态和关键运行参数监测模块、人机交互和数据存储模块、厂级生产控制联通模块和安全保护模块；反应环境控制模块负责对微反应器组中发生的化学反应所需的环境温度自动控制，并通过改变环境温度间接调节微反应器的内部压力；进料控制控制模块实现对反应物料的质量、流量、配比自动控制；系统工作状态和关键运行参数监测模块实时的监测系统中温度、压力、流量以及阀门开关状态；人机交互和数据存储模块实现将监测数据显示和存储功能和触摸控制功能；厂级生产控制联通模块实现整个微反应器生产控制系统与厂区控制中心的远程终端的通信功能；安全保护模块实现在整个生产控制系统发生超温、超压和生产异常中断等情况时进行保护动作，避免安全事故发生。2.根据权利要求1所述的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，其特征是，所述的生产环境控制模块包括嵌入式主控板，高、低温油浴机组，热交换器，控制信号转换器，电动阀，热电偶以及质量流量计和平流泵；其中在监测到的温度和压力数据与设定的值相差时，其中高温油浴机和低温油浴机输出特定温度的导热油，嵌入式主控板根据pid控制算法程序对温度实时自动控制，由现场总线传递控制指令信号，通过控制信号转换器转换为4
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20ma的电流信号来调节冷油电动阀门的开度，从而增加或减少冷油量的大小，低温导热油和高温导热油经热交换器一进行热交换后流入微反应器组中，实现对输入温度的升高和降低，同时微反应器组流出的导热油与另外的高温油浴机输出的高温导热油通过热交换器二进行热交换后流入到高温油浴机，整个温度控制响应速度快，控制结果准确，压力的调控通过调节平流泵和质量流量计进料速度来实现。3.根据权利要求1所述的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，其特征是，所述的进料控制模块包括嵌入式主控板、质量流量计和平流泵；其中嵌入式主控板通过rs232串口发送进料控制指令信号给质量流量计和平流泵实现物料自动进料。4.根据权利要求1所述的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，其特征是，所述的系统工作状态和关键运行参数监测模块包括嵌入式主控板、热电偶、压力传感器、温度变送器和出料天平；其中热电偶和压力传感器测得微反应器组中的温度信号和压力信号传递给对应的变送器单元，嵌入式主控板通过现场总线和串口通信实现对高低温油浴机组和温度变送器、压力变送器、出料天平、质量流量计和平流泵的工作参数以及电磁阀和电动阀的工作状态和系统关键运行参数的实时监测。5.根据权利要求1所述的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，其特征是，所述的人机交互和数据存储模块包括嵌入式主控板、显示装置和数据库服务器；其中嵌入式主控板将监测的设备的工作状态和关键运行参数，传输给显示装置，在屏幕上实时的显示微反应器控制系统运行的相关数据，如高、低温油浴实时温度，热交换器出口导热油实时温度，以及电动阀开度的百分比，平流泵和质量流量计的运行状态与流速此外可以实时显示微反应器内部温度，压力数据；
通过人机交互模块设置运行状态控制框，设置温度、压力、流速以及阀门开度的百分比设定框，这些都允许通过虚拟和实体键盘设置数值；现场生产系统通过以厂级联通模块传输上述数据到控制中心的数据库服务器，实现数据备份存储，人机交互模块的触摸屏实现生产控制命令和有关参数的手动输入。6.根据权利要求1所述的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统其特征是，所述的厂级生产控制联通模块由嵌入式主控板及附属的软件模块实现，可以通过厂级的生产控制系统网关，与厂区控制中心的远程终端进行通信；其中嵌入式主控板通过工业以太网实现与厂区控制中心的通信，远程的厂级控制中心中的终端设备直接或者借助网关设备向生产系统的嵌入式主控板发送控制指令、读取生产系统的工作状态和相关参数；此外，生产系统还通过该模块将关键的生产过程参数、状态信息、报警信息主动地转发到厂区控制中心。7.根据权利要求1所述的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，其特征是，所述的安全保护模块包括嵌入式主控板、不间断电源ups、监控电路、泄压阀、爆破片、以及常开电磁阀；当整个生产系统发生超温、超压情况时，安全保护系统的主动保护模块会运行，一方面通过反应环境控制模块快速地降温降压，另一方面关闭阀门，预防安全事故发生，泄压阀和爆破片同时也对超压起到被动安全保护作用，当生产异常中断，ups电源应急提供电能，保证整个生产控制系统的主动安全保护功能正常运作。8.根据权利要求1所述的一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，其特征是，所述的安全保护模块包括嵌入式主控板，不间断电源ups，监控电路，泄压阀，爆破片，以及常开电磁阀；当整个生产系统发生超温、超压情况时，安全保护系统的主动保护模块会运行；一方面通过反应环境控制模块快速地降温降压，另一方面关闭常开电磁阀，预防安全事故发生，泄压阀和爆破片同时也对超压起到被动安全保护作用，当生产异常中断，不间断电源ups电源应急提供电能，保证整个生产控制系统的主动安全保护功能可以正常运作；其中还设置了监控电路实时监测嵌入式主控板的运行状态，嵌入式主控板的工作会到来自外界因素干扰或者由于软硬件故障，造成程序不能正常执行,而导致系统的陷入停滞或者乱序状态，监控电路在系统陷入停滞状态时会及时关闭进料电磁阀，并重启嵌入式主控板。
技术总结
本发明公开了一种带有安全保护功能的微反应器生产控制系统，包括反应环境控制模块、进料控制模块、系统工作状态和关键运行参数监测模块、人机交互和数据存储模块、厂级生产控制联通模块、安全保护模块。反应环境控制模块实现对微反应器组中发生的化学反应的温度、压力自动控制。进料控制模块实现对反应物料的质量、流量、配比自动控制。厂级生产控制联通模块实现整个微反应器生产控制系统与厂级远程终端的通信功能。系统工作状态和关键运行监测模块实时监测系统中温度、压力、流量以及阀门开关状态。人机交互和存储模块实现监测数据显示和存储功能。安全保护模块实现在整个生产控制系统发生超温、超压和生产异常中断等情况时进行保护动作。行保护动作。行保护动作。


技术研发人员：蒋军成 倪磊 卞海涛 刘寅山
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2021.04.06
技术公布日：2021/6/29