稀土具有普通金属无可比拟的属性,且因储量稀少、加工提纯难度大导致市场供不应求,已被我国列为重要战略资源,稀土萃取钙皂化工艺过程控制的研究对提升稀土产品品质和萃取效率具有重要意义。目前,绝大部分稀土企业皂化工艺仍以手动操作、经验控制为主,处于较为落后状态。本文以某稀土企业钙皂化工艺过程为研究背景,经实地调研发现,该工艺属于间歇式化工生产,是典型的离散事件动态系统,难以采用常规的建模方法进行分析。Petri网具有良好的离散表达和流程描述功能,本文基于Petri网理论,对稀土萃取钙皂化工艺过程建模与控制展开深入研究,主要研究内容及结论如下:首先对工艺过程进行分析,以工艺标准为约束条件构建钙皂化Petri网控制模型,通过改变库所虚拟化方法优化模型结构,并以建立的模型为控制策略进行控制流程的建立和Petri网控制器的设计;其次,工艺中皂化值变量需人工实验法测定,针对这种离线测定方式费时费力问题,本文依据BP神经网络原理构建决策模型,实现皂化值决策功能用于皂化值变量在线预测,测试结果显示决策偏差率在±2%以内;然后采用反馈型双自由度PID控制优化物料加入量,仿真结果表明具有较好设定值追踪性能与抗干扰性能。最后以S7-300为控制器进行工艺流程控制及仿真控制平台设计。本文基于SIMIT创建虚拟仪表、虚拟执行机构和仿真被控对象,完成Win CC仿真控制过程监控设计,并利用OPC数据交互技术实现决策系统与控制器通讯,钙皂化工艺仿真控制平台能够实时监视、控制工艺过程。仿真结果表明,Petri网适用于钙皂化工艺过程建模,以Petri网为理论所构建的控制策略相比人工操作下控制精度更高,控制过程更为稳定。本研究实现的Petri网控制算法可完整移植到企业后续研发的控制系统中,具有一定的应用价值。