间歇煮糖自动化控制的研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
蔗糖的生产过程主要由甘蔗压榨、蔗汁清净、蒸发、煮炼等工序组成。其中煮糖工序的作用是使糖分从糖浆中结晶析出,目的其一是获得粒度均一的蔗糖晶体,其二是使糖浆中的糖分尽可能地充分析出。因此,煮糖工序成为蔗糖生产过程中的决定性工序,这一工序工作结果的好坏直接决定着蔗糖的产量和质量,从而也决定着糖厂的经济效益。目前,蔗糖生产过程中除煮糖工序外的其它工序,如甘蔗压榨、蔗汁清净等都已经基本实现了自动化。而煮糖结晶过程的控制操作却由经验丰富的操作工人根据个人操作技巧和煮糖经验来控制煮糖过程,降低了产品产量和质量。出现这种情况的原因,一是由于蔗糖结晶机理的复杂性,煮糖过程的关键工艺参数无法在线测量;二是实际生产过程中受干扰因素较多,如糖浆的锤度、糖浆杂质、真空度以及温度的变化都会影响蔗糖结晶过程。
     本研究工作以实现煮糖工序的自动化生产为目标,对煮糖过程以及要求进行研究和分析,一:设计了以工业计算机为控制平台,以ADAM-5510M为中心,配以高性能的检测仪表,其中测量浓度利用国外先进的射频传感技术。采用智能控制技术,使用RS-485为通信手段,实现煮糖的自动化控制。二:根据实际情况研究蔗糖结晶过程控制算法的更有效方法,针对煮糖控制系统具有非线性、时变性以及不确定性的特点,本文充分利用了模糊控制不要求建立被控对象的精确数学模型和PID控制精度高的特点,将PID控制和模糊控制相结合,设计符合煮糖实际过程的模自整定PID控制器,以提高蔗糖结晶的速度、缩短煮糖时间、节约能源和提高产品质量。
The process of sugar production consists mainly of sugarcane crushing, purification, evaporation, crystallization (sugar boiling). The purpose of sugar boiling is to recover as much sugar from the syrup as possible, in the meantime, the size of the crystal should be as uniform as possible. Therefore, the result of sugar boiling draw a decisive influence on the quality and quantity of the production. At present, all the process of sugar production have realize the automation except sugar boiling that operated by experienced operators using skill and past judgement to obtain satisfactory result There are two main reasons. Firstly, there is no way to directly measure the main parameter online so far. Secondly, too many disturbances exist in the sugar production process. For example,the Brix,impurity,vacuum pressure and temperature of syrup all have influence with the sugar production process.
    The aim of this research is to realize the automation control for batch sugar boiling which is based on practical industry production process. Firstly, to measure the sugar consistence exactly with the advanced R-F probe.and control the consistence with computer. Take the industry computer as control platform, ADAM-5510M as the center, matches by the high performance measuring meter, uses the intelligent control technology, uses RS-485 as the means of communication, to realize the automated control of sugar boiling.Secondly, to efficiently retain the sugar production and improve the quality of sugar, the new technology and new control arithmetic must be investigated. The sugar crystal process control system has the characteristics of nonlinearity, time-variation, and uncertainty. As the fuzzy control dose not require to build the controlled object's precise math model and the PID control has very high precision, so we put forward a kind of PID parameter fuzzy self-adjusting algorithm, which combines the PID control and the fuzzy control.The Fuzzy-PID controller that is based on the reality could improve the crystal rate and shorten the crystal time and save energy sources.
    From the theory, it is feasible to achieve the automation of sugar crystal process by employing the intelligence control technology.
引文
[1] 华南工学院等合编.制糖工业分析[M].轻工业出版社 1981年3月
    [2] 李剑,间歇式煮糖过程的建模与仿真[D],广西大学,2004年5月
    [3] 洛铁男,赫晓军,高树志.制糖过程自动控制的进展.中国甜菜糖液 2004年第1期
    [4] 广东省糖纸工业公司李尔煊编写《制糖工艺技术学习班(煮糖)学习讲义》广东省地方国营雷高糖厂翻印 1991年1月27日
    [5] 祁勇.浅析我国制糖业的现状及发展对策.中国糖料,2003年第3期
    [6] 杨洁.煮糖结晶过程的最优控制[D].2002.昆明理工大学
    [7] 《甘蔗制糖工业手册》编写组编《甘蔗制糖工业手册》(上册)轻工业出版社1989年5月第一版
    [8] 张恩勤,施颂椒,高卫华,翁正新.模糊控制系统近年来的研究与发展.控制理论与应用,18(1),2001,7—11
    [9] 李卓,萧德云,何世忠.基于Fuzzy推理的自调整PID控制器.控制理论与应用,14(2),1997,238—243
    [10] 连光耀,黄考利.远程分布式测控系统的RS485总线通信.兵工自动化,2004Vo.23,No.3,44-45
    [11] 阳宪惠.工业数据通信与控制网络.北京:清华大学出版社,2003,63-83
    [12] 苏中,李兴城,李擎等.基于PC架构的可编程序控制器.机械工业出版社,2005.4,1-268
    [13] 梁周等.制糖工业仪表及自动化[M].轻工业出版社 1988年9月
    [14] 冯丽辉.DCS、FCS、CIPS的集成与应用.工业仪表与自动化装置,2002,(2)
    [15] 丁红,王建国,胡建华.煮糖过程单片机控制系统.自动化与仪表1998年第1期
    [16] 陶永华.新型PID控制及其应用.机械工业出版社,2002.10
    [17] 李友善,李军.模糊控制理论及其在过程控制中的应用.国防工业出版社,1993
    [18] 轻工业部甘蔗糖业科学研究所.间歇煮糖自动化参考资料,1978年
    [19] 胡穗生,梁汉平.射频检测技术在制糖工业中的应用研究.甘蔗糖业,1996,6:p41~46
    [20] 陈敏.便携式油品水分检测仪的开发.中南大学,2003
    [21] 孙克辉,杨欣荣,凌玉华等.含水重油电介质的极化机理研究.中国有色金属学报,1997,7(3):P90~92
    [22] 孙克辉,扬欣荣,刘连浩.射频电容传感器的原理与设计.传感器技术,1998年第9期:p7~p9
    [23] 刘素一,吴道虎.PC—Based PLC ADAM5510及其应用.http://www.aetnet.cn/zhuanlan/yanhua/2.htm?Wh=2
    [24] 章卫国,洋向忠.模糊控制理论与应用.西北工业大学出版社,2000,10
    [25] 孙克辉,扬欣荣,凌玉华.重油含水率测量仪传感器的原理与设计.传感器技术,1998年第6期:p21~p23.
    [26] 高歌,武秉哲.射线测试仪的信号采集与处理.核电子学与探测技术.2004年第1期:p51~p53.
    [27] 陈树功.现代制糖工艺理论.轻工业出版社,1988年
    [28] 诸静等.模糊控制原理与应用.机械工业出版社,1998年
    [29] 谢剑英,贾青.微型计算机控制技术.国防工业出版社,2001
    [30] 李土勇等.模糊控制和智能控制理论与应用.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1990
    [31] 李卓,萧德云.基于Fuzzy推理的自整定PID控制器.控制理论与应用,1997,2
    [32] 李华.用模糊控制实现PID参数自整定的研究.甘肃科学学报,1998,3
    [33] 张春.PID参数模糊自整定控制器的设计与研究.机电工程,2006年第9期
    [34] Ahari D., Genotelle J.: Validity of electrical conductivity for control and automatic boiling in the beet sugar factory paper presented to the 18th Tech, Conf. British Sugar Corp. Ltd. 1966; I.S.J.1967 p.118
    [35] Madsen R. F.: Vacuum pan automation and sugar house computer control I.S.J., 1977, Jan., 10-14
    [36] Honig P.: Principle of Sugar Technology Vol. Ⅱ,1959, p.250
    [37] Batter ham R.J.,Frew J.A.,Wright P.G.:Computer control of a high grade pan proc.of OSSCT 40th Cong.,1973,71-80
    [38] Reports of the proceeding of the ICUMSA.13th Cong.,1962;14th cong.,1966
    [39] Maheshwarnath Behary, Robert T.F.Ah King and Harry C.S.Rughooputh,Automation of Sugar Boiling Process in Batch Vacuum Pans using ABB-Freelance PLC(AC800F) and Conductor NT SCADA,2004 IEEE International Conference on Industrial Technology(ICIT)
    [40] eAutomation Solution Guid. ADVANTECH. Vol.21, 2-6
    [41] 袁海英.甘蔗煮糖过程的计算机控制系统设计与仿真分析[D].广西大学,2005年5月
    [42] C.T. LIN and C.S. LEE. Real-time supervised structure/parameter learning for fuzzy neural network. IEEE Int Conf Fuzzy Syst, 1992, (2),1283-1290
    [43] J.E. MENG and L. JUN. Fuzzy neural networks-based quality prediction system for sint- ering process. IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 2000,8(3), 314-324
    [44] 李卓,萧德云,何世忠.基于Fuzzy推理的自调整PID控制器.控制理论与应用,1997,14(2):238-243
    [45] 张乃尧,阎平凡.神经网络与模糊控制.北京:清华大学出版社,1998:166-215
    [46] 韩瑞珍,陈国定,杨马英.基于模糊推理的自整定PID控制器.控制工程,2002,9(2):38-41
    [47] 陶永华.新型PID控制及其应用.北京:机械工业出版社,2002.9:1-197
    [48] Fives Call Group,specification FS duotrac digital probe, General. Terms. Conditions.Issue.2 September 1995
    [49] 王熙雏.煮糖过程的建模与控制[D].广西大学,2005年6月
    [50] 孔繁镍.模糊自适应PID控制在煮糖过程中的仿真研究[D].广西大学,2004年5月
    [51] 张玉兴.射频模拟电路.电子工业出版社,2002,9
    [52] 陆国强,郑之受,武俊青等.智能化射频原油含水率测量仪.计量技术 1990,8:19
    [53] 向东.制糖工业检测新技术的应用.中国甜菜糖业,2003年第3期
    [54] 胡少强,余伯文.微机模糊控制在煮糖过程的应用.《微机算计信息》1991年第1期
    [55] 薛钧义,武自方.微机控制系统及其应用.西安交通大学出版社,2003
    [56] 高杰,李忠彦,李琳.糖液浓度检测与控制器的设计.甘蔗糖业 2001年第1期 p45~p49
    [57] 陈元洲,倪卫明,任洗儿.人工智能自动控制煮糖系统的研制开发.工业计量2003年第6期
    [58] 卢志昌,吴永康,仁洗凡.数字锤度计在煮糖过程中的应用.云南冶金 1995年第5期

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700