应用于注射糖生产中的预测控制系统的制作方法

本发明属于控制系统领域，尤其涉及一种应用于注射糖生产中的预测控制系统。

背景技术：

葡萄糖是人类不可缺少的碳水化合物，是所需热能的主要来源，是淀粉行业最主要的基本产品，也是医药、食品和相关产业的重要原辅料。随着国民经济的发展和进步，葡萄糖的重要地位更加突出和明显，无论是产量增长还是技术进步都是极快的，回眸和展望数十年的发展有许多值得发扬和重视的，也有不少需要改进和提高的，有益于促使葡萄糖工业健康、持续地发展,葡萄糖除工业应用外，主要用作食用及药用，特别是注射用葡萄糖，关系到人的生命安全，而葡萄糖注射液在市场上一直还是紧缺商品，随着我国经济的发展和生活水平的提高，人民医疗保健水平也得到了提高，葡萄糖注射液的发展和消费量将会大幅增长。但是，注射糖生产的自动化水平仍然较低,原料能源消耗大、设备利用率低,产品收率不稳定。尤其是生产过程的总体自动化技术落后,使注射糖生产的主要工序得不到有效的监控。

技术实现要素：

本发明提供一种应用于注射糖生产中的预测控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供一种应用于注射糖生产中的预测控制系统,包括集散控制系统，所述的集散控制系统由pa总线、西门子plc400组成，pa总线和西门子plc400控制若干台计算机并分散应用于制备注射糖的生产过程中，通过通信网络由上位管理计算机进行监控，集中控制全部的处理单元控制系统，同时将预测控制应用于生产过程中，对采集、监控到的信息进行汇总、处理、分析。

所述的集散控制系统包括淀粉上料pa控制系统、淀粉浸泡控制系统、淀粉破碎控制系统、淀粉精磨控制系统、淀粉肤质分离控制系统、淀粉旋转洗涤控制系统、淀粉胚芽烘干控制系统、淀粉纤维预干燥控制系统、淀粉纤维干燥控制系统和淀粉蛋白粉干燥控制系统。

所述的西门子plc400控制温度计、流量计、流量开关、液位计、雷达物位计仪表，实现测量功能；压力传感器、流量计测量设备，实现对过程水、新酸、压缩空气公辅设施的检测；相应的气动阀门，实现阀门自动控制；将浸泡罐的循环泵和玉米输送泵电气控制柜预留控制接口，实现泵的自动控制。

一种注射糖的生产方法，生产过程如下：a、将玉米清洗后进行浸泡，在一定浓度亚硫酸及温度的作用下，破坏和削弱玉米颗粒中各组成部分之间的联系，分散胚体细胞中蛋白质网，将淀粉和非淀粉部分分开，并溶解出大部分可溶物质，使玉米颗粒软化，抑制杂菌繁殖，满足后段生产工序所需原料要求；b、然后利用凸齿磨将浸泡好的玉米进行粗碎，以便提取出完好的胚芽，最大限度的降低淀粉乳的脂肪含量，利用针磨离心撞击的原理，破坏玉米糊细胞组织，使淀粉与非淀粉分离，并进行精磨；c、用机械分离法除去粗淀粉乳中所含大部分蛋白质及残余可溶物质，制造出较纯的淀粉精致，通过旋流洗涤器，进一步分离脱水，最大限度除去残留在淀粉乳中的蛋白质和可溶物，精制成浓度较高成品玉米淀粉，为满足成品淀粉质量要求提供原料；d、利用离心脱水机尽可能的除去湿淀粉中的水份，利用热空气将湿淀粉干燥成接近指标要求水份的合格玉米淀粉；e、使用合格玉米淀粉进行调浆操作，然后进行液化，同时加入a-淀粉酶，液化处理后过滤并进行糖化操作，在糖化的过程中加入糖化酶，糖化后将产品进行脱色，此时需要加入活性炭进行催化；f、将脱色后的产品浆进行过滤，过滤后进行离子交换处理后进行浓缩；g、浓缩后的浆液进行结晶操作，并需要干燥处理，处理后的晶体进行粉碎，即完成注射糖成品。

本发明的有益效果为：1、采用集散控制系统（dcs），由pa总线、西门子plc400组成,通过预测控制方法达到了较好的控制效果，提高了生产效率、产品质量。

2．使用全自动浸泡，通过智能仪表采集数据，计算机与智能仪表通讯获取数据，并完成自动控制与数据管理功能，提高了浸泡指标控制精度。

3．将预测控制应用于管束烘干机全自动控制，利用变频器、plc和监控软件实现干燥设备自动化控制，能够稳定的、高精度的完成烘干过程中水分的控制。

附图说明

图1预测控制算法dmc在线控制流程图。

图2预测控制系统结构框图。

图3注射糖生产工艺过程框图。

具体实施方式

参照附图，一种应用于注射糖生产中的预测控制系统,包括集散控制系统，所述的集散控制系统由pa总线、西门子plc400组成，pa总线和西门子plc400控制若干台计算机并分散应用于制备注射糖的生产过程中，通过通信网络由上位管理计算机进行监控，集中控制全部的处理单元控制系统，同时将预测控制应用于生产过程中，对采集、监控到的信息进行汇总、处理、分析。

所述的集散控制系统包括淀粉上料pa控制系统、淀粉浸泡控制系统、淀粉破碎控制系统、淀粉精磨控制系统、淀粉肤质分离控制系统、淀粉旋转洗涤控制系统、淀粉胚芽烘干控制系统、淀粉纤维预干燥控制系统、淀粉纤维干燥控制系统和淀粉蛋白粉干燥控制系统。

所述的西门子plc400控制温度计、流量计、流量开关、液位计、雷达物位计仪表，实现测量功能；压力传感器、流量计测量设备，实现对过程水、新酸、压缩空气公辅设施的检测；相应的气动阀门，实现阀门自动控制；将浸泡罐的循环泵和玉米输送泵电气控制柜预留控制接口，实现泵的自动控制。

一种注射糖的生产方法，生产过程如下：a、将玉米清洗后进行浸泡，在一定浓度亚硫酸及温度的作用下，破坏和削弱玉米颗粒中各组成部分之间的联系，分散胚体细胞中蛋白质网，将淀粉和非淀粉部分分开，并溶解出大部分可溶物质，使玉米颗粒软化，抑制杂菌繁殖，满足后段生产工序所需原料要求；b、然后利用凸齿磨将浸泡好的玉米进行粗碎，以便提取出完好的胚芽，最大限度的降低淀粉乳的脂肪含量，利用针磨离心撞击的原理，破坏玉米糊细胞组织，使淀粉与非淀粉分离，并进行精磨；c、用机械分离法除去粗淀粉乳中所含大部分蛋白质及残余可溶物质，制造出较纯的淀粉精致，通过旋流洗涤器，进一步分离脱水，最大限度除去残留在淀粉乳中的蛋白质和可溶物，精制成浓度较高成品玉米淀粉，为满足成品淀粉质量要求提供原料；d、利用离心脱水机尽可能的除去湿淀粉中的水份，利用热空气将湿淀粉干燥成接近指标要求水份的合格玉米淀粉；e、使用合格玉米淀粉进行调浆操作，然后进行液化，同时加入a-淀粉酶，液化处理后过滤并进行糖化操作，在糖化的过程中加入糖化酶，糖化后将产品进行脱色，此时需要加入活性炭进行催化；f、将脱色后的产品浆进行过滤，过滤后进行离子交换处理后进行浓缩；g、浓缩后的浆液进行结晶操作，并需要干燥处理，处理后的晶体进行粉碎，即完成注射糖成品。

参照图1，首先，通过一定的方法获取对象的模型，根据现在和过去的控制、输出信息，预计未来的有限步的输出，由于实际输出与预计输出存在误差，将此误差加进预计输出形成系统的预测输出yp，然后把此预测值与参考轨迹作用后的参考输入yr(k)，引入目标函数，通过优化的方法，计算使目标函数最小的未来一步或多步控制量，并实施一步控制，使系统的预测输出接近实际输出，实际输出跟踪给定输入。获得下一刻的输出之后，重新进行下一时刻的预测、优化和实施，这样周而复始地进行下去。

参照图2，图2中w-设定值、yr（k）-参考轨迹、y（k）-系统输出、yn（k）-模型输出、u(k)-控制律、e（k）-预测误差、yp（k）-预测输出，设定值w是玉米的水分，y(k)是湿度，经过反复滚动输出使输出达到或接近预定值，其控制时间等于生产过程的滞后。如何根据干燥机入口玉米淀粉含水率的变化来自动调节管束烘干机的操作参数是干燥机自动控制系统的关键。在采用预测控制的自动控制系统中有如下输入参数：淀粉初始水分含量、淀粉的目标干燥水分、干燥空气的温度，热风的风速，需要优化控制的参数为排料速度。在建造干燥过程模型中，要知道淀粉物料距离干燥机出口的距离，可以得到淀粉的出机含水率及整个干燥段内淀粉含水率分布情况。我们将对排料速度进行优化计算，可以采用零平均误差法或其他的方法进行优化，如果在采样周期中，实际的排料速度与理想的排料速度不相等时，就表示淀粉的最终水分与目标水分会有误差。我们可以首先算出玉米淀粉单元层的实际排料速度与理想排料速度的误差，那么可以进而得到整个管束烘干机中的淀粉的排料速度误差，令此误差为零即可求出优化后的实际排料速度。模型预测控制集前馈控制、反馈控制、最优控制和模型控制mbc(或智能控制)等多种控制方法于一体，克服了应用单一控制方法的不足，同时它综合了多种控制方法的优势，更适用于复杂过程的控制。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。