基于网络的中药提取浓缩过程监控技术研究

论文摘要

我国的中药产业还存在着许多问题制约其发展。我国现阶段的中药生产技术与国际生产技术相比还有一定的差距,提取浓缩技术滞后于制剂技术。为应对这一事实,国家出台了新版的GMP,中药企业必须提高生产管理的自动化水平,因此,研究设计基于网络的中药提取浓缩过程监控系统至关重要。在了解国内外自动化领域研究现状的基础上,针对长白山制药股份有限公司的水提取车间提取过程生产线的特点和控制需求,构建了基于网络的中药提取浓缩过程监控系统。包括研究确定检测控制方案,检测单元、控制单元、执行单元的选型等。以实现提取过程“亚沸腾”状态为目标,研究提取温度控制策略。在升温阶段,提出了模糊预测的控制算法,使升温速率按照确定速率变化,减小系统的超调量,克服了热惯性影响,确保以亚沸腾状态进入保温阶段；在保温阶段,采用PID控制方法,温度控制精度控制在±0.5℃以内。结合上位机监控软件,实现了基于PLC的温度控制策略。研究网络通信技术和数据库技术。构建监控系统网络结构,实现基于以太网的网络通信技术；应用SQL数据库,通过ODBC数据接口将SQL数据库与上位机监控软件进行连接,实现了数据开放管理。为实现综合自动化奠定基础。设计PLC控制系统,研究溶媒累积量计算和控制方法、模糊预测温度控制策略的实现方法,并按中药提取、浓缩和热回流操作要求编写相应程序。采用组态软件WinCC,开发中药提取浓缩过程监控软件,实现生产过程实时及远程监控、用户管理、报警记录、生产报表的存储和查询等功能。本系统已在长白山制药股份有限公司的水提取车间实际运行,系统运行稳定；温度控制策略能够满足中药提取温度控制的要求；监控平台可实时查询历史和实时实验数据,人机界面友好；满足用户要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 中药生产及自动化现状
• 1.2 过程自动化领域发展现状
• 1.2.1 先进控制策略研究
• 1.2.2 综合自动化发展
• 1.3 自动化网络通信技术的现状与发展
• 1.4 课题研究的主要内容和组织结构
• 1.4.1 本课题研究的主要内容
• 1.4.2 本文的组织结构
• 2 中药提取浓缩过程监控系统总体设计
• 2.1 中药提取过程自控要求
• 2.1.1 水提取控制
• 2.1.2 效浓缩控制
• 2.1.3 热回流控制过程
• 2.2 基于网络的监控系统
• 2.2.1 基于以太网的监控系统
• 2.2.2 基于网络的中药提取浓缩过程监控系统构建
• 2.3 中药提取浓缩过程PLC系统硬件设计
• 2.3.1 CPU选型
• 2.3.2 模拟量输入（AI）
• 2.3.3 模拟量输出（AO）
• 2.3.4 数字量输入（DI）
• 2.3.5 数字量输出（DO）
• 2.3.6 其它功能模块
• 3 中药提取过程温度控制策略研究
• 3.1 广义预测控制概述
• 3.1.1 预测模型
• 3.1.2 滚动优化
• 3.1.3 在线识别与校正
• 3.2 基于广义预测的提取温度T-S模糊控制策略
• 3.2.1 模糊预测模型的建立
• 3.2.2 基于PLC的温度控制策略实现
• 3.3 仿真实验
• 4 中药提取PLC系统设计
• 4.1 PLC通信设置及硬件组态
• 4.2 PLC控制系统总体软件构架
• 4.3 操作过程PLC程序设计
• 4.3.1 水提取过程
• 4.3.2 双效浓缩过程
• 4.3.3 热回流过程
• 5 中药提取浓缩监控软件开发
• 5.1 基于SQL的数据开放
• 5.1.1 SQL数据库
• 5.1.2 基于ODBC的数据库的开放
• 5.2 中药提取浓缩监控软件开发
• 5.2.1 上位机监控软件设计要求
• 5.2.2 中药提取浓缩监控软件设计
• 6 结论与展望
• 7 参考文献
• 8 发表论文情况
• 9 致谢