本發(fā)明屬于控制系統(tǒng)領域，尤其涉及一種應用于注射糖生產(chǎn)中的預測控制系統(tǒng)。

背景技術：

葡萄糖是人類不可缺少的碳水化合物，是所需熱能的主要來源，是淀粉行業(yè)最主要的基本產(chǎn)品，也是醫(yī)藥、食品和相關產(chǎn)業(yè)的重要原輔料。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和進步，葡萄糖的重要地位更加突出和明顯，無論是產(chǎn)量增長還是技術進步都是極快的，回眸和展望數(shù)十年的發(fā)展有許多值得發(fā)揚和重視的，也有不少需要改進和提高的，有益于促使葡萄糖工業(yè)健康、持續(xù)地發(fā)展,葡萄糖除工業(yè)應用外，主要用作食用及藥用，特別是注射用葡萄糖，關系到人的生命安全，而葡萄糖注射液在市場上一直還是緊缺商品，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人民醫(yī)療保健水平也得到了提高，葡萄糖注射液的發(fā)展和消費量將會大幅增長。但是，注射糖生產(chǎn)的自動化水平仍然較低,原料能源消耗大、設備利用率低,產(chǎn)品收率不穩(wěn)定。尤其是生產(chǎn)過程的總體自動化技術落后,使注射糖生產(chǎn)的主要工序得不到有效的監(jiān)控。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種應用于注射糖生產(chǎn)中的預測控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的問題。

本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)：本發(fā)明提供一種應用于注射糖生產(chǎn)中的預測控制系統(tǒng),包括集散控制系統(tǒng)，所述的集散控制系統(tǒng)由pa總線、西門子plc400組成，pa總線和西門子plc400控制若干臺計算機并分散應用于制備注射糖的生產(chǎn)過程中，通過通信網(wǎng)絡由上位管理計算機進行監(jiān)控，集中控制全部的處理單元控制系統(tǒng)，同時將預測控制應用于生產(chǎn)過程中，對采集、監(jiān)控到的信息進行匯總、處理、分析。

所述的集散控制系統(tǒng)包括淀粉上料pa控制系統(tǒng)、淀粉浸泡控制系統(tǒng)、淀粉破碎控制系統(tǒng)、淀粉精磨控制系統(tǒng)、淀粉膚質(zhì)分離控制系統(tǒng)、淀粉旋轉洗滌控制系統(tǒng)、淀粉胚芽烘干控制系統(tǒng)、淀粉纖維預干燥控制系統(tǒng)、淀粉纖維干燥控制系統(tǒng)和淀粉蛋白粉干燥控制系統(tǒng)。

所述的西門子plc400控制溫度計、流量計、流量開關、液位計、雷達物位計儀表，實現(xiàn)測量功能；壓力傳感器、流量計測量設備，實現(xiàn)對過程水、新酸、壓縮空氣公輔設施的檢測；相應的氣動閥門，實現(xiàn)閥門自動控制；將浸泡罐的循環(huán)泵和玉米輸送泵電氣控制柜預留控制接口，實現(xiàn)泵的自動控制。

一種注射糖的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)過程如下：a、將玉米清洗后進行浸泡，在一定濃度亞硫酸及溫度的作用下，破壞和削弱玉米顆粒中各組成部分之間的聯(lián)系，分散胚體細胞中蛋白質(zhì)網(wǎng)，將淀粉和非淀粉部分分開，并溶解出大部分可溶物質(zhì)，使玉米顆粒軟化，抑制雜菌繁殖，滿足后段生產(chǎn)工序所需原料要求；b、然后利用凸齒磨將浸泡好的玉米進行粗碎，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，利用針磨離心撞擊的原理，破壞玉米糊細胞組織，使淀粉與非淀粉分離，并進行精磨；c、用機械分離法除去粗淀粉乳中所含大部分蛋白質(zhì)及殘余可溶物質(zhì)，制造出較純的淀粉精致，通過旋流洗滌器，進一步分離脫水，最大限度除去殘留在淀粉乳中的蛋白質(zhì)和可溶物，精制成濃度較高成品玉米淀粉，為滿足成品淀粉質(zhì)量要求提供原料；d、利用離心脫水機盡可能的除去濕淀粉中的水份，利用熱空氣將濕淀粉干燥成接近指標要求水份的合格玉米淀粉；e、使用合格玉米淀粉進行調(diào)漿操作，然后進行液化，同時加入a-淀粉酶，液化處理后過濾并進行糖化操作，在糖化的過程中加入糖化酶，糖化后將產(chǎn)品進行脫色，此時需要加入活性炭進行催化；f、將脫色后的產(chǎn)品漿進行過濾，過濾后進行離子交換處理后進行濃縮；g、濃縮后的漿液進行結晶操作，并需要干燥處理，處理后的晶體進行粉碎，即完成注射糖成品。

本發(fā)明的有益效果為：1、采用集散控制系統(tǒng)（dcs），由pa總線、西門子plc400組成,通過預測控制方法達到了較好的控制效果，提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量。

2．使用全自動浸泡，通過智能儀表采集數(shù)據(jù)，計算機與智能儀表通訊獲取數(shù)據(jù)，并完成自動控制與數(shù)據(jù)管理功能，提高了浸泡指標控制精度。

3．將預測控制應用于管束烘干機全自動控制，利用變頻器、plc和監(jiān)控軟件實現(xiàn)干燥設備自動化控制，能夠穩(wěn)定的、高精度的完成烘干過程中水分的控制。

附圖說明

圖1預測控制算法dmc在線控制流程圖。

圖2預測控制系統(tǒng)結構框圖。

圖3注射糖生產(chǎn)工藝過程框圖。

具體實施方式

參照附圖，一種應用于注射糖生產(chǎn)中的預測控制系統(tǒng),包括集散控制系統(tǒng)，所述的集散控制系統(tǒng)由pa總線、西門子plc400組成，pa總線和西門子plc400控制若干臺計算機并分散應用于制備注射糖的生產(chǎn)過程中，通過通信網(wǎng)絡由上位管理計算機進行監(jiān)控，集中控制全部的處理單元控制系統(tǒng)，同時將預測控制應用于生產(chǎn)過程中，對采集、監(jiān)控到的信息進行匯總、處理、分析。

所述的集散控制系統(tǒng)包括淀粉上料pa控制系統(tǒng)、淀粉浸泡控制系統(tǒng)、淀粉破碎控制系統(tǒng)、淀粉精磨控制系統(tǒng)、淀粉膚質(zhì)分離控制系統(tǒng)、淀粉旋轉洗滌控制系統(tǒng)、淀粉胚芽烘干控制系統(tǒng)、淀粉纖維預干燥控制系統(tǒng)、淀粉纖維干燥控制系統(tǒng)和淀粉蛋白粉干燥控制系統(tǒng)。

所述的西門子plc400控制溫度計、流量計、流量開關、液位計、雷達物位計儀表，實現(xiàn)測量功能；壓力傳感器、流量計測量設備，實現(xiàn)對過程水、新酸、壓縮空氣公輔設施的檢測；相應的氣動閥門，實現(xiàn)閥門自動控制；將浸泡罐的循環(huán)泵和玉米輸送泵電氣控制柜預留控制接口，實現(xiàn)泵的自動控制。

一種注射糖的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)過程如下：a、將玉米清洗后進行浸泡，在一定濃度亞硫酸及溫度的作用下，破壞和削弱玉米顆粒中各組成部分之間的聯(lián)系，分散胚體細胞中蛋白質(zhì)網(wǎng)，將淀粉和非淀粉部分分開，并溶解出大部分可溶物質(zhì)，使玉米顆粒軟化，抑制雜菌繁殖，滿足后段生產(chǎn)工序所需原料要求；b、然后利用凸齒磨將浸泡好的玉米進行粗碎，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，利用針磨離心撞擊的原理，破壞玉米糊細胞組織，使淀粉與非淀粉分離，并進行精磨；c、用機械分離法除去粗淀粉乳中所含大部分蛋白質(zhì)及殘余可溶物質(zhì)，制造出較純的淀粉精致，通過旋流洗滌器，進一步分離脫水，最大限度除去殘留在淀粉乳中的蛋白質(zhì)和可溶物，精制成濃度較高成品玉米淀粉，為滿足成品淀粉質(zhì)量要求提供原料；d、利用離心脫水機盡可能的除去濕淀粉中的水份，利用熱空氣將濕淀粉干燥成接近指標要求水份的合格玉米淀粉；e、使用合格玉米淀粉進行調(diào)漿操作，然后進行液化，同時加入a-淀粉酶，液化處理后過濾并進行糖化操作，在糖化的過程中加入糖化酶，糖化后將產(chǎn)品進行脫色，此時需要加入活性炭進行催化；f、將脫色后的產(chǎn)品漿進行過濾，過濾后進行離子交換處理后進行濃縮；g、濃縮后的漿液進行結晶操作，并需要干燥處理，處理后的晶體進行粉碎，即完成注射糖成品。

參照圖1，首先，通過一定的方法獲取對象的模型，根據(jù)現(xiàn)在和過去的控制、輸出信息，預計未來的有限步的輸出，由于實際輸出與預計輸出存在誤差，將此誤差加進預計輸出形成系統(tǒng)的預測輸出yp，然后把此預測值與參考軌跡作用后的參考輸入yr(k)，引入目標函數(shù)，通過優(yōu)化的方法，計算使目標函數(shù)最小的未來一步或多步控制量，并實施一步控制，使系統(tǒng)的預測輸出接近實際輸出，實際輸出跟蹤給定輸入。獲得下一刻的輸出之后，重新進行下一時刻的預測、優(yōu)化和實施，這樣周而復始地進行下去。

參照圖2，圖2中w-設定值、yr（k）-參考軌跡、y（k）-系統(tǒng)輸出、yn（k）-模型輸出、u(k)-控制律、e（k）-預測誤差、yp（k）-預測輸出，設定值w是玉米的水分，y(k)是濕度，經(jīng)過反復滾動輸出使輸出達到或接近預定值，其控制時間等于生產(chǎn)過程的滯后。如何根據(jù)干燥機入口玉米淀粉含水率的變化來自動調(diào)節(jié)管束烘干機的操作參數(shù)是干燥機自動控制系統(tǒng)的關鍵。在采用預測控制的自動控制系統(tǒng)中有如下輸入?yún)?shù)：淀粉初始水分含量、淀粉的目標干燥水分、干燥空氣的溫度，熱風的風速，需要優(yōu)化控制的參數(shù)為排料速度。在建造干燥過程模型中，要知道淀粉物料距離干燥機出口的距離，可以得到淀粉的出機含水率及整個干燥段內(nèi)淀粉含水率分布情況。我們將對排料速度進行優(yōu)化計算，可以采用零平均誤差法或其他的方法進行優(yōu)化，如果在采樣周期中，實際的排料速度與理想的排料速度不相等時，就表示淀粉的最終水分與目標水分會有誤差。我們可以首先算出玉米淀粉單元層的實際排料速度與理想排料速度的誤差，那么可以進而得到整個管束烘干機中的淀粉的排料速度誤差，令此誤差為零即可求出優(yōu)化后的實際排料速度。模型預測控制集前饋控制、反饋控制、最優(yōu)控制和模型控制mbc(或智能控制)等多種控制方法于一體，克服了應用單一控制方法的不足，同時它綜合了多種控制方法的優(yōu)勢，更適用于復雜過程的控制。

利用本發(fā)明所述的技術方案，或本領域的技術人員在本發(fā)明技術方案的啟發(fā)下，設計出類似的技術方案，而達到上述技術效果的，均是落入本發(fā)明的保護范圍。