【正文】 寬度測(cè)定裝置；；將結(jié)晶果糖研磨后過(guò)篩，取 150 目到 250 目篩之間的部分作為晶種。將果糖飽和溶液加入夾套玻璃杯（結(jié)晶器） ，通以恒速降溫冷卻水，使結(jié)晶器內(nèi)果糖溶液恒速降溫，夾套玻璃杯中溶液以磁力攪拌子攪拌。優(yōu)化了強(qiáng)效糖化酶降解果糖漿中的低聚糖的工藝，降低了高果糖漿的粘度；對(duì)影響果糖結(jié)晶工藝的各因素條件進(jìn)行了優(yōu)化。從含溶劑的水溶液中結(jié)晶，果糖溶解度的降低直接導(dǎo)致了果糖漿粘度的降低，結(jié)晶時(shí)間可以縮短，產(chǎn)率得以提高。主要技術(shù)參數(shù):(1)公稱通徑：DN25400(2)公稱壓力：DN16250(3)連接型式：對(duì)夾(4)法蘭距：符合 ANSI/ISA 標(biāo)準(zhǔn)(5)泄露等級(jí)：ANSI Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ(6)流量特性：近似等百分比(7)使用溫度：196℃+300℃天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 25 V2100 調(diào)節(jié)閥、臥式結(jié)晶罐的對(duì)比曲線圖 26 臥式結(jié)晶罐的對(duì)比曲線天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 153結(jié)晶參數(shù)的測(cè)量及控制方案的確定 結(jié)晶參數(shù)的測(cè)量對(duì)于果糖結(jié)晶工藝，主要需考慮產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)蓚€(gè)問(wèn)題。通常采用查表和線性插值算法進(jìn)行標(biāo)度變換的方法計(jì)算出溫度，不僅運(yùn)算快、占用單片機(jī)內(nèi)部資源少，天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13而且可以一定程度上對(duì) Pt100 進(jìn)行線性化校正，從而達(dá)到非常精確的測(cè)溫效果。 通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行濾波減小隨機(jī)誤差由于外界干擾或某些不可預(yù)知的因素，模擬量在受到干擾后，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的結(jié)果偏離了真實(shí)值，可能會(huì)出現(xiàn)一些隨機(jī)的誤差，如果只采樣一次，無(wú)法確定結(jié)果是否可信。 ：這種接法不考慮 Pt100 電纜的導(dǎo)線電阻，將 A/D 采樣端與電流源的正極輸出端接在一起，這種接法由于沒(méi)有考慮測(cè)溫電纜的電阻，因此只能適用于測(cè)溫距離較近的場(chǎng)合。 Pt100 測(cè)溫原理Pt100 是電阻式溫度傳感器，測(cè)溫的本質(zhì)其實(shí)是測(cè)量傳感器的電阻，通常是將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號(hào)，再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由處理器換算出相應(yīng)溫度。其 PID參數(shù)整定步驟：1）在手動(dòng)狀態(tài)下，改變控制器輸出（通常采用階躍變化） ，記錄被控變量響應(yīng)曲線；2）在響應(yīng)曲線的拐點(diǎn)處作切線，通過(guò)切線與初始值和新穩(wěn)態(tài)值的交點(diǎn)，可以測(cè)得廣義對(duì)象的時(shí)間常數(shù) 和純滯后時(shí)間 ；p??3）根據(jù)控制器類型與對(duì)象模型，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表（35）選擇 PID 參數(shù)并投入閉環(huán)運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中，可對(duì)增益作調(diào)整。s?PID 39。天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10注意事項(xiàng)：對(duì)于快速反應(yīng)的系統(tǒng)，想得到理想的 4：1 曲線很困難，工程上常以被控變量波動(dòng)兩次而穩(wěn)定，近似認(rèn)為是 4：1 衰減過(guò)程。s?s?4）當(dāng)采用 10：1 衰減比時(shí)，讀取上升時(shí)間 和比例度 ，按表 34 計(jì)算參數(shù)。衰減曲線法是在總結(jié)臨界比例度法和其它一些方法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐提出來(lái)的，其特點(diǎn)是：直接閉合系統(tǒng)在純比例作用下，以 4：1 或 10：1 的衰減曲線作為整定目的，而直接求得調(diào)節(jié)器比例度。表 22 臨界比例度法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式 調(diào)節(jié)器參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律 /%k?Ti/min Td/minP 2 kPI ? k?PID k3）讀出 和 ，根據(jù)表 22 的經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的 、 、 。把臨界振蕩時(shí)的比例度 和從圖上讀出的臨界過(guò)程的周期 ，代入表 32 所推薦的k?k?經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個(gè)參數(shù)整定值，最后經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)整稍做修改就可得到較好的參數(shù)。以上具體程序代碼請(qǐng)見(jiàn)附錄。轉(zhuǎn)換公式為： （24）OfsetSRpanrwnorm??/兩回路 P I D 參數(shù)初始化 ， 使能定時(shí)中斷時(shí)間 ， 并初始化判斷選擇那個(gè)實(shí)驗(yàn)執(zhí)行對(duì)應(yīng)程序 ， 讀取測(cè)量值 ， 刷新輸出緩沖區(qū) ， 等待定時(shí)中斷定時(shí)中斷發(fā)生了嗎 ？否是執(zhí)行中斷子程序完成數(shù)值轉(zhuǎn)換 ， 刷新上一次計(jì)算輸出執(zhí)行本次運(yùn)算判斷手動(dòng) / 自動(dòng)方式手動(dòng)不執(zhí)行 P I D 指令 ，輸出通過(guò)鍵盤(pán)輸入執(zhí)行 P I D 指令 ， 運(yùn)算結(jié)果更新輸出緩沖區(qū)自動(dòng)返回主程序天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8式中： 為工程實(shí)際值的標(biāo)準(zhǔn)化值；normR 為工程實(shí)際值的實(shí)數(shù)值；aw 為最大允許值減去最小允許值，在本文中 EM235 測(cè)量 4～20mA 的電流，pnS通過(guò) 500 歐電阻轉(zhuǎn)化為 2～10V 單極性電壓，所以 =320226400=25600；panSOffset 為偏移量。圖 23 PID 程序流程圖（1）主程序（main）主程序完成兩項(xiàng)任務(wù)：一個(gè)是調(diào)用參數(shù)初始化子程序（SBR_1） ，在 PLC 運(yùn)行的第一個(gè)掃描周期，完成 PID 參數(shù)初始化；另一個(gè)是不斷調(diào)用實(shí)驗(yàn)子程序（SBR_2） ，來(lái)執(zhí)行不同的實(shí)驗(yàn)算法。32 1?nPV雙字實(shí)數(shù)輸入/輸出進(jìn)程上次數(shù)值。16 sT雙字實(shí)數(shù)輸入 采樣時(shí)間，單位為秒，必須為正數(shù)。表 21 PID 回路表偏移量域 格式 類型 說(shuō)明0 nV?雙字實(shí)數(shù)輸入 進(jìn)程變量，必須在 至 范圍內(nèi)。intal?天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6在 PLC 中，實(shí)際使用公式（22）的改進(jìn)公式（23） )(*/)(*/)(* 1nsdis PVXPVSPVS ????????????（23）式中： 為采樣時(shí)間，單位為秒；s? 為積分時(shí)間，單位為分鐘；i 為微分時(shí)間，單位為分鐘；d 為第 n 個(gè)采樣時(shí)刻的進(jìn)程變量；PV 為第 n1 個(gè)采樣時(shí)刻的進(jìn)程變量；1? 為第 n 個(gè)采樣時(shí)刻的設(shè)定值。偏差測(cè)量由設(shè)定值（所需的操作點(diǎn)）和進(jìn)程變量（實(shí)際操作點(diǎn)）之間的差別決定（即） 。圖 21 結(jié)晶自動(dòng)控制系統(tǒng)圖本系統(tǒng)的輸入信號(hào)為循環(huán)水的溫度，且溫度按照經(jīng)驗(yàn)曲線（圖 22 所示）控制系統(tǒng)的溫度，以此來(lái)控制結(jié)晶罐的溫度。，深入研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)控制系統(tǒng)的影響，熟悉實(shí)驗(yàn)控制過(guò)程。但這個(gè)方法因使用的儀器不夠完善，控制需要人力較多，控制的要求比較嚴(yán)格，操作比較煩瑣。沒(méi)有使用科學(xué)的儀器來(lái)控制，只依靠采樣觀察糖漿的粘度、糖膏在玻璃板上的流動(dòng)和晶粒的情況、視鏡上液體的拋動(dòng)等現(xiàn)象憑肉眼看和手指的感覺(jué)等來(lái)操作。結(jié)晶過(guò)程自動(dòng)化是一個(gè)包括有真空度、粘稠度、母液過(guò)飽和度、蒸汽壓力、液位等的調(diào)節(jié)及結(jié)晶過(guò)程的程控(或自控)、顯示、遠(yuǎn)程操作等復(fù)合控制系統(tǒng)。而結(jié)晶過(guò)程若能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可對(duì)全廠的生產(chǎn)起穩(wěn)定作用。但是極大的提高了制糖的成本，不能有效的利用原有的設(shè)備和發(fā)揮我國(guó)勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)，因此，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，獲得一種對(duì)煮糖過(guò)程實(shí)行在線檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整的控制系統(tǒng)是非常必要而有意義的。目前國(guó)內(nèi)很多的中小型企業(yè)的煮制工段長(zhǎng)期都是依靠富有經(jīng)驗(yàn)的工人手動(dòng)控制，一沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，糖的產(chǎn)量和質(zhì)量不高且生產(chǎn)效率低下。我國(guó)制糖工業(yè)還處于一種手工操作的狀態(tài)。由于煮糖控制本身受干擾的因素很多，其時(shí)變性和非線性等差異很大，因此要想建立一個(gè)反映進(jìn)料量、進(jìn)水量與過(guò)飽和度之間精確的數(shù)學(xué)模型非常困難，以至于用經(jīng)典控制或現(xiàn)代控制的方法對(duì)這類復(fù)雜的控制對(duì)象都難以得到滿意的效果。目前，蔗糖生產(chǎn)過(guò)程中除煮糖工序外的其它工序，如甘蔗壓榨、蔗汁清凈等都已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：果糖結(jié)晶；溫度控制；PID 控制目 錄1 緒論 ...............................................................................................................................................................1 果糖簡(jiǎn)介 .......................................................................................................................................1 國(guó)內(nèi)外結(jié)晶果糖生產(chǎn)技術(shù)概況 ...........................................................................................1 立題背景及意義 ......................................................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。研究和分析，一: 本系統(tǒng)的輸入信號(hào)為糖漿的溫度，且控制系統(tǒng)的輸入是按照經(jīng)驗(yàn)曲線通過(guò) PID 來(lái)控制系統(tǒng)的溫度，以此來(lái)控制結(jié)晶罐的溫度。果糖結(jié)晶過(guò)程的控制操作卻由經(jīng)驗(yàn)豐富的操作工人根據(jù)個(gè)人操作技巧和果糖經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制果糖結(jié)晶過(guò)程，降低了產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，結(jié)晶工序成為果糖生產(chǎn)過(guò)程中的決定性工序，這一工序工作結(jié)果的好壞直接決定著果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而也決定著制糖產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。二：設(shè)計(jì)了以工業(yè)計(jì)算機(jī)為控制平臺(tái)，以 S7200 為核心，配以高性能的檢測(cè)儀表，其中測(cè)量溫度利用先進(jìn)的 Pt100 傳感器。 研究?jī)?nèi)容 .......................................................................................................................................22 自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................................................................................................................3 西門子可編程邏輯控制器 S7200 的 PID 應(yīng)用 .............................................................4 PT100 的特性 .............................................................................................................................10 調(diào)節(jié)閥 V2100 .............................................................................................................................1臥式結(jié)晶罐的對(duì)比曲線 .....................................................................................................133果糖冷卻結(jié)晶工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì) .........................................................................................................14 前言 ..............................................................................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。糖廠的煮糖結(jié)晶過(guò)程是果糖結(jié)晶的生產(chǎn)過(guò)程，是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)和物理過(guò)程。 在制糖工業(yè)中，走在世界前列的有丹麥、美國(guó)、法國(guó)、澳大利亞等國(guó)，這些發(fā)達(dá)國(guó)家的糖廠基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，同時(shí)也是糖的消費(fèi)大國(guó)。因此實(shí)現(xiàn)制糖工業(yè)的自動(dòng)化控制越發(fā)顯得重要。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，壓榨、提汁、分離和分蜜這幾個(gè)工段都基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但蒸發(fā)、煮制工段長(zhǎng)期以來(lái)都是依靠富有經(jīng)驗(yàn)的工人監(jiān)守控制，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 本研究工作以實(shí)現(xiàn)煮糖工序的自動(dòng)化生產(chǎn)為目標(biāo)，利用國(guó)外先進(jìn)的溫度傳感器對(duì)蔗糖溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，結(jié)合其它參數(shù)，利用微機(jī)對(duì)煮糖結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行控制。煮糖時(shí)間可縮短 35%一40%，可大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還可節(jié)省人力，并且煮出的糖膏質(zhì)量好，晶粒均勻。煮糖中要控制好起晶、養(yǎng)晶、濃縮操作，就必須充分掌握煮糖罐設(shè)備性能、原料及糖膏的濃度、純度、溫度、真空度等條件。這樣，經(jīng)驗(yàn)豐富的煮搪師傅可準(zhǔn)確地控制操作，但這樣的操作技術(shù)只可意會(huì)不可言傳，學(xué)習(xí)費(fèi)時(shí)，操作技術(shù)因人而異，差別相當(dāng)大，先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成績(jī)很難鞏固推廣，煮糖人才的培養(yǎng)也受到限制。因此如何利用近代較先進(jìn)的過(guò)飽和度儀器代替“五一”煮糖法所使用的簡(jiǎn)單指示儀器，從而使糖廠能恢復(fù)使用準(zhǔn)確的晶核起晶法和過(guò)飽和度儀器來(lái)控制養(yǎng)晶，并結(jié)合微機(jī)的應(yīng)用，使煮糖過(guò)程儀表化、自動(dòng)化被提上日程。天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3——溶析結(jié)晶工藝。圖 22 溫度經(jīng)驗(yàn)曲線天津工程師范學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 PID 算法S7200 CPU 提供 PID 回路指令（比例、積分、微分回路） ，執(zhí)行 PID 計(jì)算。PID 控制原則基于以下公式(21)，其中將輸出 M(t)表示為比例項(xiàng)、pvse??積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的函數(shù)：