【正文】 （ 25） 式中： scalR 為按工程量標(biāo)定的過程變量的實數(shù)格式； nM 為過程變量的標(biāo)準(zhǔn)化值； panS 為最大允許值減去最小允許值，本文中 panS =320206400=25600； Offset 為偏移量，取 。 天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 8 2）在干擾作用下，逐步將調(diào)節(jié)器比例度減小，每次改變比例度，都要通過改變設(shè)定值來施加 10%的階躍干擾，細(xì)心觀察被控變量的變化情況。 2） 逐漸減小比例度，并且每改變一次比例度，通過改變設(shè)定值給系統(tǒng)施加一個階躍干擾，如果衰減比大于 4： 1，比例度減??；反之，則增大比例度。s? PI 39。 鉑電阻阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示： 在 0～ 650℃ 范圍內(nèi)： Rt =R0 (1+At+Bt2) 在 190～ 0℃ 范圍內(nèi)： Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t100)t3) 式中 A、 B、 C 為常數(shù)， A=10 3； B=10 7； C=10 12； Rt 為溫度為 t 時的電阻值； R0 為溫度為 0℃ 時的電阻值，以 Pt100 為例，這天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 種型號的鉑熱電阻， R0 就等于 100Ω ，即環(huán)境溫度等于 0 度的時候， Pt100 的阻值就是 100Ω 。 ：這種接法不僅增加了 A/D 采樣補(bǔ)償線，還加了一條 A/D 對地的補(bǔ)償線，這樣可以近一步的減小測量誤差，可以用于測溫距離較遠(yuǎn)的場合。Pt100 的鉑電阻溫度分度表，可以向 Pt100 的廠商索要，考慮到單片機(jī)的程序存儲空間資源和實際的測量精度要求，并不需要每隔一攝氏度就取一個標(biāo)定點(diǎn)，根據(jù)精度要求選擇適當(dāng)?shù)臏囟乳g隔。因此找到使結(jié)晶操作相對良好的平衡點(diǎn)就是果糖結(jié)晶工藝研究的關(guān)鍵。在恒速冷卻降溫的同時，注意觀察糖漿渾濁度的變化，在出現(xiàn)晶核的瞬間，果糖漿由透 明突 變?yōu)闇啙?，記錄此時的溫度，這個溫度即為超飽和溫度。 (3)過濾去除活 性炭：以硅藻土作為助濾劑去除活性炭。 (10)洗蜜：將糖膏轉(zhuǎn)入乙醇中，清洗去除晶體表面的雜質(zhì)，并稀釋糖膏，利于后續(xù)的 離心操作。 實驗中發(fā)現(xiàn)兩種方法的結(jié)果差別不大，而旋光法操作簡單，故采用旋光法測定果糖 成品的純度。在水中結(jié)晶時，果糖漿粘度很大，傳質(zhì)擴(kuò)散很慢，因此結(jié)晶速率也很低。將一系列不同溫度的飽和果糖漿以 1℃ /h 的速率等速降溫，同時以肉眼觀察果糖漿，當(dāng)果糖漿由澄清突變?yōu)闇啙釙r認(rèn)為達(dá)到了極限過飽和度。測取介穩(wěn)區(qū)寬度就是要求能通過試驗測取較為確切的△ Cmax 或△θ max 值，作為設(shè)計中選 擇適宜過飽和度的依據(jù)；它也作為界限，以防止操作進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，使產(chǎn)品質(zhì)量惡化。如此高的粘度主要是由果糖在水中極高的溶解度導(dǎo)致的，而果糖在乙醇等有機(jī)溶劑中的溶解度則低得多，這使得通過添加乙醇等有機(jī)溶劑來降低果糖漿粘度成為可能。很有必要對冷卻結(jié)晶工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。溶液的狀態(tài)一旦越過溶解度曲線，晶種便開始長大，而由于溶質(zhì)結(jié)晶出來，在介穩(wěn)區(qū)溶液中的質(zhì)量濃度有所下降。 圖 34 冷卻速率及加晶種對結(jié)晶操作的影響 圖 35 晶種添加量對提糖率的影響曲線 由圖 35 可見， 2%%的晶種添加量是合適的。 圖 36 加乙醇前降溫速率對提糖率的影響曲線 降溫速率越快，結(jié)晶過程中糖漿的過飽和度就越大，結(jié)晶推動力就越大，超過介穩(wěn)區(qū)而進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)的風(fēng)險也越高。 WinCC是一個現(xiàn)代化的系統(tǒng)，有設(shè)計 獨(dú)特而頗富吸引力的用戶界面，可用于辦公環(huán)境和制造業(yè)，以提供成熟和可靠的運(yùn)行機(jī)制及高效的組態(tài)。應(yīng)用范圍廣泛的圖形對象（它在幾個工具選項板上提供），您可以方便和快 速地建立復(fù)雜的過程畫面。以相同的方式，您可同時改變幾個選擇 的對象的特性。如果希望一群對象有相同的屬性，可以將其編組，通過設(shè)置組的屬性來實現(xiàn)。 OLE的原始形式代表 的是 在復(fù)合文檔中嵌入對象機(jī)制 。 因而， 0PC為自動化層的典型現(xiàn)場設(shè)備連接工業(yè)應(yīng)用程序和生產(chǎn)管理程序提供了一個理想的方法。 S7200 OPC Server 是西門子 公司推出的專為解決上位機(jī)監(jiān)控 S7200 系列 PLC控制系統(tǒng)的 OPC服務(wù)器軟件，內(nèi)嵌 PPI 協(xié)議， 最多可以同時讀取 8臺 S7200 PLC 目標(biāo)系統(tǒng) 的過程 數(shù)據(jù) 。在 Access Point of the Application 中選擇Micro/ WIN PC/PPI Cable。然后在新添加的連接中新建變量。 （ 1）打開變量記錄編輯器。這里只講述趨勢的形式顯示。 ，實驗室制備的結(jié)晶果糖的純度超過了 購自某公司的結(jié)晶果糖，但粒徑特征較差，平均粒徑偏小，為 m，粒徑分布較寬。 ，深入研究自動控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)對控制系統(tǒng)的影響，熟悉實驗控制 過程。按照向?qū)е械恼f明寫入歸檔名稱和類型，選擇歸檔要?dú)w檔的變量。應(yīng)用場合：用于低速、實時性要求不高以及系統(tǒng)投資資金有限的系統(tǒng)。 天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 26 4） WinCC 的設(shè)置 在 WinCC變量管理器中添加一個新的驅(qū)動程序，新的驅(qū)動程序選擇 。 ② PC／ PPI電纜。采用 OPC標(biāo)準(zhǔn)后，由硬件開發(fā)商提供統(tǒng)一的 OPC接口程序，從而避免了開發(fā)重復(fù)性，使開發(fā)費(fèi)用大大降低。 OPC體系結(jié)構(gòu)是一個客戶機(jī)一服務(wù)器模型，在 Microsoft技術(shù)術(shù)語中，服務(wù)器是提供服務(wù)的元件。 天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 24 WinCC 與西門子可編程邏輯器 S7200 之間的通訊 設(shè)計 WinCC 的 OPC 協(xié)議和通訊診斷 技術(shù)術(shù)語 OPC(OLE for Process Contro1)是指嵌入式過程控制標(biāo)準(zhǔn)，是用于服務(wù)器／客戶端鏈接的統(tǒng)一而開放的接口標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。 1）放置畫面對象 打開一個新畫面，通過“對象選項板”中“標(biāo)準(zhǔn)”選項中選取基本的畫面對象，如“按鈕”、輸入 /輸出域，像電機(jī)、 PLC的對象可通過工具欄中的“庫”選項中找到，在線趨勢曲線圖可從“對象選項板”中“控件”中找到，可利用界面左下方的“圖層選項板”改變對象所 在圖層。要求完全靈活性， 可將任何事情包括在一個腳本（操作）內(nèi)。 組態(tài)畫面的制作與編輯 WinCC圖形編輯器 WinCC Graphics Designer是一種面向矢量的制圖程序。 WinCC是一種按照價格和性能分級， 能高效控制自動化過程的過程可視化系統(tǒng) ,它集成了數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng) SCADA（ Supervisory Control and Data Acqu isition）、組態(tài)、腳本（ Script）語言和 OPC(OLE for Process Control)等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了 在 Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。 在本研究采取的冷卻結(jié)晶工藝中，添加乙醇后的降溫操作的重要性高于添加乙醇前 的降溫操作。因為溶液不致進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)，所以不會發(fā)生初級成核現(xiàn)象。 (B)表示不加晶種而緩慢冷卻的情形。乙醇的加入大大降低了粘 度，這對結(jié)晶操作是有利的。這種現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)盡量避免，因為含結(jié)晶水的果糖晶體的熔點(diǎn)很低（接近室溫），吸潮性很強(qiáng)。 在 AB 與 CD 線之間 稱為介穩(wěn)區(qū)，在這個區(qū)域中，不會自發(fā)地產(chǎn)生晶核，但如果溶液中已加了晶種，這些晶種就會長大。常用的有機(jī)溶劑有乙醇、甲醇、異丙 醇及它們的混合物 。自發(fā)成核產(chǎn)生的極小的晶 體可以透過濾布，因此提糖率除了可以指示結(jié)晶的產(chǎn)率外，還可以在一定程度上間接反映自發(fā)成核的嚴(yán)重程度，即結(jié)晶質(zhì)量的好壞。 (12)真空干燥： 60℃， 真空度下干燥至恒重。 (6)添加晶種：緩慢均勻添加晶種，盡量使晶種在糖漿中分散均勻。 糖膏的制備 在表面活性劑對結(jié)晶的影響實驗中，以配制的果糖膏為實驗原料。在一定溫度下攪拌 8h，再靜置 12h 使果糖晶體充分沉降，以 45μ m 纖維濾膜過濾上清液以除去微晶的干擾，以阿貝折射儀測定上清濾液的可溶性固形物含量。 目前結(jié)晶果糖的生產(chǎn)中面臨的最大問題是產(chǎn)率低及產(chǎn)品的粒度特征不佳，而這兩者又往往是一對難以兩全的矛盾。這種方法就是數(shù)字濾波。兩種方案的區(qū)別只在于信號獲取電路的不同，其原理上基本一致。s? 39。s? ，按表 34 計算參數(shù)。給系統(tǒng)一個 10%的階躍信號，細(xì)心觀察過渡過程，最后再根據(jù)此過程曲線加以修正，直到過渡過程達(dá)到滿意為止。臨界比例度法亦稱等幅振蕩比例度法，其特點(diǎn)是不需要求得控制對象的特性，直接在閉合的控制系統(tǒng)中進(jìn)行整定。 （ 3） 實驗子程序（ SBR_2） 該部分是 根據(jù)實驗選擇變量的值決定執(zhí)行的算法，讀取測量值，刷新輸出緩沖區(qū)，等待定時中斷的發(fā)生。 24 dT 雙字 實數(shù) 輸入 微分時間 ，單位為分鐘，必須為正數(shù) 。S7200 的 PID 指令引用一個包含回路參數(shù)的回路表 ， 此表起初的長度為 36 個字節(jié)。 PID回路操作取決于存儲在 36 個字節(jié)回路表中的 9個參數(shù)。 研究內(nèi)容 本論文采取冷卻結(jié)合溶析的方法制備結(jié)晶果糖，意在解決果糖結(jié)晶工藝中存在的產(chǎn)率低、產(chǎn)品質(zhì)量差等問題，得到一條較優(yōu)的果糖冷卻結(jié)晶工藝。但目前有些糖廠的煮糖連真空計、溫度計都?xì)埲辈蝗２⒏鶕?jù)實際情況研究蔗糖結(jié)晶過程控制算法的更有效方法，利用符合煮搪實際過程的模糊PID 調(diào)節(jié)器，以提高果 糖結(jié)晶的速度、縮短煮糖時間、節(jié)約能源和提高產(chǎn)品質(zhì)量。 在制糖工業(yè)中，煮糖屬于最后一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由制糖工藝學(xué)可知 ，煮糖工藝關(guān)鍵就是控制糖液的 溫度 ，使其保持在適當(dāng)?shù)姆秶咕ЯＤ芫鶆?、整齊地生長。采用智能控制技術(shù)，實現(xiàn) 結(jié)晶 的自動化控制。 Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計 果糖臥式結(jié)晶自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 天津工程師范學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 果糖臥式結(jié)晶自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 Design of the Automatic Control System of Fructose Horizontal Crystallization 專業(yè)班級： 電氣 0402 學(xué)生姓名： 曹紅彥 指導(dǎo)教師： 儲 健 教授 系 別：自動化與電氣工程學(xué)院 2020 年 6 月 摘 要 目前， 果 糖生產(chǎn)過程中除 結(jié)晶工序外的其它工序，如壓榨、清凈等都己經(jīng)基本實現(xiàn)了自動化。 三 :根據(jù)實際情況研究果 糖結(jié)晶過程控制算法的更有效方法，針對 果糖 控制系統(tǒng)具有非線性、時變性以及不確定性的特點(diǎn)，本文充分利用 PID 控制精度高的特點(diǎn)，將 PID 控制和 PLC 控制相結(jié)合，設(shè)計符合果 糖 結(jié)晶 實際過程的 自控系統(tǒng) ，以提高蔗糖結(jié)晶的速度、縮短煮糖時間、節(jié)約能源和提高產(chǎn)品質(zhì)量。但在實際生產(chǎn)過程中，物料的純度和濃度在不斷地變化，生產(chǎn)工藝條件如真空或蒸汽壓力經(jīng)常波動，這些因素都直接地影響了糖液的過飽和度。而煮糖質(zhì)量的好壞，關(guān)鍵是控制糖液的過飽和度，并保持在適當(dāng)?shù)姆秶? 國內(nèi)外 控制研究近況 綜觀國際制糖工業(yè)，從原料預(yù)處理、提汁、澄清到蒸發(fā)階段，早已實現(xiàn)了連續(xù)化天津工程師范學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 2 和自動化生產(chǎn)，唯獨(dú)結(jié)晶工段大多數(shù)仍沿用間歇法生產(chǎn)，自動控制的實現(xiàn)比較復(fù)雜。有些煮糖師傅對自己使用的原料純度和錘度都重視不夠。 本論文的研究內(nèi)容包括： ，說明 了果糖的研究的內(nèi)容、目的以及研究意義。 PID 算法 在穩(wěn)定狀態(tài)操作中， PID 控制器管理輸出數(shù)值，以便將偏差 e 驅(qū)動為零。在增加了 PID 自動調(diào)諧后，回路表現(xiàn)已擴(kuò)展到 80 個字節(jié)， PID 回路表如表 21 所 2示。 28 MX 雙字 實數(shù) 輸入 /輸出 積分和數(shù)值，在 和 之間。 （ 4）輸入模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序（ SCALE） 用 EM235 測量的模擬值，在 PLC 中的范圍為 0～ 32020，而 PLC中的 PID 回路表PV 值的范圍為 0～ 1 的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，所以要利用 PID 指令，必須將工程實際值標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)系統(tǒng)投運(yùn)以后，在純比例調(diào)節(jié)作用下，從大到小逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，得到臨界振蕩過程即等幅振蕩。 比例度法的局限性： 生產(chǎn)過程有時不允許出現(xiàn)等 幅振蕩，或者無法產(chǎn)生正常操作范圍內(nèi)的等幅振蕩，不能利用此法整定。 5） 將比例度放在比計算值大 20%的數(shù)值上，加上積分時間、微分時間，再加一次階躍干擾，根據(jù)曲線，調(diào)整參數(shù)。s? 響應(yīng)曲線法是從對象特性入手，作對象的階躍響應(yīng)曲線，求出時間常數(shù)、滯后時間，靜態(tài)放大倍數(shù)，然后在根據(jù)經(jīng)驗公式求出調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)組合比。 3. 提高 Pt100 測溫精度的方案 通過改善 Pt100 接線方式對誤差進(jìn)行補(bǔ)償 鉑熱電阻的使用，一般有三種接法，分別是二線制接法、三線制接法和四線制接法 ，不同的接法適應(yīng)于不同的精度要 求。 通過插值算法校正