煮糖工序中分散控制集中管理系统的研究

论文摘要

在制糖工业中，煮糖属于最后一道生产环节，也是最为重要的环节。经过对国内糖厂的生产现状的初步了解，特别是在中小企业仍存在着许多问题，制糖设备落后，自动化程度不高，严重影响了生产效率和原糖的质量。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。对中小企业来说，引进国外这样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，不能有效的利用现有的设备和发挥我国劳动力低廉的优势。因此，在原有设备上实现生产的自动化，获得一种对煮糖过程实行在线检测和动态调整是非常必要而有意义的。本课题针对现有国内情况，就煮糖工序中分散管理集中控制(DCS)系统进行研究，实现连续煮糖控制系统的设计。连续煮糖系统具有节省热量、全自动控制、缩短煮糖时间、提高糖膏的质量、晶粒均匀等特点，可减轻劳动强度、节省劳力、工作环境较好、投入低、减少维修费用等。本论文的主要研究内容是建立一套可行的煮糖DCS过程控制系统。在甘蔗煮糖机理和煮糖的基本要素和经验的基础上，通过分析煮糖过程中各要素对煮糖质量的影响并阅读了大量国内外文献资料，综合传统控制与先进的智能控制手段，运用模糊控制理论和PID理论，对甘蔗煮糖这一复杂的物理化学过程实施控制，并对煮糖DCS控制系统进行总体方案设计。重点设计了煮糖过程中最重要的参数—过饱和度的模糊控制及对它进行的优化、对煮糖DCS系统的控制方式、控制系统网络通讯等进行了研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 制糖工业发展状况
• 1.2 选题的目的和意义
• 1.3 国内外研究综述
• 1.4 本文研究的基本内容
• 第2章 甘蔗煮糖过程机理
• 2.1 煮糖过程的基本原理
• 2.1.1 煮糖使用的名词解释
• 2.1.2 煮糖过程的分析
• 2.1.3 煮糖的基本要素和经验
• 2.2 控制结晶罐的理论依据和测量
• 2.2.1 煮糖的理论依据
• 2.2.2 结晶罐的控制根据
• 2.3 结晶罐相关参数的选择
• 2.3.1 过饱和度的测量
• 2.3.2 糖膏温度的测量
• 2.3.3 糖膏液位的测量
• 第3章 DCS 过程控制理论基础
• 3.1 概论
• 3.2 数字 PID 算法
• 3.2.1 理想的数字 PID 控制算法
• 3.2.2 数字 PID 控制算法的改进
• 3.3 顺序控制
• 3.3.1 顺序控制概述
• 3.4 可编程控制器系统设计
• 3.4.1 可编程控制器应用场合
• 3.4.2 可编程控制器系统设计
• 3.5 DCS 控制系统
• 第4章 煮糖工序 DCS 控制系统总体方案
• 4.1 控制要求和控制方案
• 4.1.1 煮糖罐控制系统
• 4.1.1.1 煮糖罐工艺流程
• 4.1.1.2 煮糖工艺要求
• 4.1.2 分蜜机控制系统
• 4.2 DCS 控制系统设计
• 4.2.1 测点配置
• 4.2.2 控制站设计
• 4.2.3 关键控制回路设计
• 4.2.3.1 过饱和度控制
• 4.2.3.2 液位 PI 控制系统
• 4.3 监控软件
• 第5章 控制系统网络通信分析与设计
• 5.1 通信网络的选型与设计
• 5.2 PROFIBUS 现场总线和工业以太网技术分析
• 5.2.1 过程现场总线 PROFIBUS
• 5.2.2 PROFIBUS-DP 在工业控制系统中的应用
• 5.2.3 工业以太网
• 5.2.4 西门子工业以太网在控制系统中的应用
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录