果糖结晶的温度控制毕业设计

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1、TianjinUniversityofTechnologyandEducation毕业设计果糖卧式结晶自动控制系统的设计天津工程师范学院本科生毕业设计果糖卧式结晶自动控制系统的设计DesignoftheAutomaticControlSystemofFructoseHorizontalCrystallization专业班级：电气0402学生姓名：曹红彦指导教师：储健教授系别：自动化与电气工程学院2009年6月摘要目前，果糖生产过程中除结晶工序外的其它工序，如压榨、清净等都己经基本实现了自动化。果糖结晶过程的控制操作却由经验丰

2、富的操作工人根据个人操作技巧和果糖经验来控制果糖结晶过程，降低了产品产量和质量。因此，结晶工序成为果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果糖的产量和质量，从而也决定着制糖产业的经济效益。据此本系统研究了如何实现果糖结晶自动化控制。本系统测定了果糖在不同体积分数的乙醇溶液中的粘度，并测定了果糖在水中和在20%的乙醇溶液中的介稳区宽度，通过计算机控制实现了在果糖结晶过程中结晶罐的温度控制，从而实现果糖结晶的自动控制。本系统以实现果糖结晶工序的自动化生产为目标.对果糖结晶过程以及要求进行研究和分析，一:本系统

3、的输入信号为糖浆的温度，且控制系统的输入是按照经验曲线通过PID来控制系统的温度，以此来控制结晶罐的温度。二：设计了以工业计算机为控制平台，以S7-200为核心，配以高性能的检测仪表，其中测量温度利用先进的Pt100传感器。采用智能控制技术，实现结晶的自动化控制。三:根据实际情况研究果糖结晶过程控制算法的更有效方法，针对果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PID控制精度高的特点，将PID控制和PLC控制相结合，设计符合果糖结晶实际过程的自控系统，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

4、质量。关键词：果糖结晶；温度控制；PID控制目录1 绪论11.1 果糖简介11.2 国内外结晶果糖生产技术概况11.3 立题背景及意义错误！未定义书签。1.4 研究内容22自动控制系统的设计32.1西门子可编程逻辑控制器S7-200的PID应用42.2Pt100的特性102.3调节阀V2100122.4、卧式结晶罐的对比曲线133果糖冷却结晶工艺的优化设计143.1 前言错误！未定义书签。3.2 实验设定设计错误！未定义书签。3.3 实验结果与讨论173.4冷却结晶工艺条件的优化设计194S7200与监控组态软件WINCC的

5、连接设计224.1WinCC简介及产品分类224.2WinCC与西门子可编程逻辑器S7-200之间的通讯设计244.3WinCC的过程值归档设计264.4控制系统的监控图像27结论28参考文献29附录1：S7-200的PID程序30致谢351绪论1.1课题研究背景：煮糖结晶工序是蔗糖生产过程中的决定性工序，这一工序工作的结果直接决定着蔗糖的产量和质量，也决定糖厂的经济效益。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。糖厂的煮糖结晶过程是果糖结晶的生产过程，是一个复杂的化学和物理过

6、程。由制糖工艺学可知，煮糖工艺关键就是控制糖液的温度，使其保持在适当的范围，使晶粒能均匀、整齐地生长。但在实际生产过程中，物料的纯度和浓度在不断地变化，生产工艺条件如真空或蒸汽压力经常波动，这些因素都直接地影响了糖液的过饱和度。由于煮糖控制本身受干扰的因素很多，其时变性和非线性等差异很大，因此要想建立一个反映进料量、进水量与过饱和度之间精确的数学模型非常困难，以至于用经典控制或现代控制的方法对这类复杂的控制对象都难以得到满意的效果。 在制糖工业中，走在世界前列的有丹麦、美国、法国、澳大利亚等国，这些发达国家的糖厂基本上实现了

7、自动化生产，同时也是糖的消费大国。中国在这方面还远落后于发达国家。对于一个人口大国，我国年人均糖消费量不及世界平均水平。我国制糖工业还处于一种手工操作的状态。因此实现制糖工业的自动化控制越发显得重要。在制糖工业中，煮糖属于最后一道生产环节，也是最为关键的环节。而煮糖质量的好坏，关键是控制糖液的过饱和度，并保持在适当的范围。目前国内很多的中小型企业的煮制工段长期都是依靠富有经验的工人手动控制，一没有实现自动化，糖的产量和质量不高且生产效率低下。在整个生产过程中，压榨、提汁、分离和分蜜这几个工段都基本上实现了自动化，但蒸发、煮制

8、工段长期以来都是依靠富有经验的工人监守控制，没有实现自动化。相比之下，国外的制糖自动化技术较为成熟，而且与之配套的设备完善。但对中小企业来说，引进国外先进成套设备虽然能够实现制搪过程的自动化，提高效率。但是极大的提高了制糖的成本，不能有效的利用原有的设备和发挥我国劳动力优势，因此，在原有设