制药专用控制系统系列：Honeywell UniSim_（12）.HoneywellUniSim连续生产控制.docx

PAGE1

PAGE1

HoneywellUniSim连续生产控制

1.连续生产控制概述

连续生产控制是在制药工业中广泛应用的一种控制策略，主要针对那些需要持续进行的生产过程。与间歇生产控制不同，连续生产控制适用于那些原料、反应和产品处理过程都是连续进行的系统。这种控制方式可以提高生产效率，减少停机时间，并确保产品质量的一致性。

在HoneywellUniSim中，连续生产控制通过模拟和优化生产过程来实现。UniSim提供了一系列工具和功能，可以帮助工程师设计、测试和实施连续生产控制策略。这些工具包括动态模拟、稳态模拟、控制回路设计、PID控制器调优等。

2.连续生产控制的基本概念

2.1动态模拟与稳态模拟

动态模拟：动态模拟用于模拟生产过程中的时间变化。它可以捕捉系统在不同操作条件下的行为，帮助工程师理解和优化过程动态特性。例如，反应釜中的温度变化、液位变化等。

稳态模拟：稳态模拟用于模拟生产过程在稳定状态下的行为。它可以帮助工程师确定最佳操作条件，例如最佳的反应温度、最佳的反应时间等。

2.2控制回路设计

控制回路是连续生产控制中的核心组件。一个典型的控制回路包括传感器、控制器、执行器和被控对象。UniSim提供了丰富的控制回路设计工具，可以帮助工程师设计和测试各种控制策略，例如单回路控制、串级控制、前馈控制等。

3.使用HoneywellUniSim进行连续生产控制

3.1创建连续生产过程模型

在HoneywellUniSim中创建连续生产过程模型的第一步是定义过程单元和连接。这可以通过图形界面或脚本语言实现。以下是通过脚本语言创建一个简单的连续生产过程模型的示例：

#导入UniSim库

fromunisimimportProcessUnit,Connection,Model

#定义过程单元

reactor=ProcessUnit(name=反应釜,type=Reactor)

separator=ProcessUnit(name=分离器,type=Separator)

pump=ProcessUnit(name=泵,type=Pump)

#定义连接

connection1=Connection(from_unit=reactor,to_unit=separator,name=反应产物至分离器)

connection2=Connection(from_unit=separator,to_unit=pump,name=分离产物至泵)

#创建模型

model=Model(name=连续生产过程模型)

model.add_process_unit(reactor)

model.add_process_unit(separator)

model.add_process_unit(pump)

model.add_connection(connection1)

model.add_connection(connection2)

#输出模型信息

print(model)

3.2动态模拟

动态模拟是在HoneywellUniSim中模拟生产过程随时间变化的一种方法。通过设置不同的初始条件和操作参数，可以观察系统在不同情况下的行为。以下是一个动态模拟的示例：

#导入动态模拟库

fromunisimimportDynamicSimulator

#创建动态模拟器

simulator=DynamicSimulator(model=model)

#设置初始条件

simulator.set_initial_condition(reactor,temperature=300,pressure=101325)

#设置操作参数

simulator.set_operating_condition(reactor,feed_rate=10,reaction_rate=2)

#运行动态模拟

simulator.run_simulation(time_span=100,time_step=1)

#输出模拟结果

results=simulator.get_results()

fortime,temperature,pressureinresults:

print(f时间:{time}s,温度:{temperature}K,压力:{pressure}Pa)

3.3稳态模拟

稳态模拟用于确定生产过程在稳定状态下的操作条件。通过稳态模拟，可以优化工艺参数，确保生产过程的稳定性和高效性。以下是一个稳态模拟的示