摘 要

制糖工業(yè)由來已久，在不斷的發(fā)展中極大地促進(jìn)了我國的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的穩(wěn)步增長。與此同時(shí)，制糖工業(yè)蓬勃發(fā)展，不斷誕生出了更高標(biāo)準(zhǔn)的制糖工藝，蔗糖得到了大批量生產(chǎn)，蔗糖的口感和純度也有了很大提高。本課題主要來源于真實(shí)的企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，即某某市夏石糖廠澄清工段，符合工程碩士的知識(shí)背景。制糖澄清工段采用了碳酸法和亞硫酸法結(jié)合的方法，集碳酸法和亞硫酸法兩種澄清工藝的優(yōu)點(diǎn)于一身。采用先進(jìn)的預(yù)灰pH值控制裝置、玻璃電極中和pH值自控裝置、硫熏強(qiáng)度測(cè)控裝置、組態(tài)軟件工控計(jì)算機(jī)。這樣，比起只使用碳酸法的糖廠減少了設(shè)備；比起亞硫酸法的糖廠，減少了糖中硫的含量，提高了糖的質(zhì)量，也減少了硫的污染和消耗。
為保證研究的科學(xué)性、規(guī)范性與實(shí)用性，本課題搜集了大量的文獻(xiàn)資料，擬采用的研究方法為文獻(xiàn)檢索、實(shí)證研究、歷史研究、比較研究。各種方法綜合運(yùn)用。本課題針對(duì)目前國內(nèi)糖廠澄清過程存在的主要問題，采用理論設(shè)計(jì)與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方案，從制糖澄清工藝流程、關(guān)鍵裝備的技術(shù)改進(jìn)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等三方面入手，探討制糖生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展方向，利用先進(jìn)的裝備、控制儀表與組態(tài)軟件工控計(jì)算機(jī)控制裝置，提高澄清效率。
制糖澄清階段過程比較繁復(fù)蕪雜，但是也是制糖工業(yè)主要的流程�，F(xiàn)在的制糖工業(yè)普遍存在操作手段過于落后、高科技成分少等問題，為了改善或者解決這些問題，筆者將全面分析嵌入型操作機(jī)，，把握此環(huán)節(jié)的酸堿值。文章將依次闡明工段的操作手法以及過程，做出操作機(jī)的整體規(guī)劃，主要鉆研操作機(jī)關(guān)于軟件部分的開發(fā)利用、硬件部分的開發(fā)利用。
對(duì)于軟件，為了達(dá)成在工作過程中的信息鏈接，設(shè)計(jì)出了實(shí)用的與硬件線路相對(duì)應(yīng)的編程，使工作過程的各個(gè)環(huán)節(jié)合理的搭配。例如，成功地將兩個(gè)程序組建起來，設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)順序等。這些都很好地將操作機(jī)與信息接收器連接了起來。對(duì)于硬件的要求，基于制糖工廠對(duì)工業(yè)上生產(chǎn)蔗糖的要求，創(chuàng)新研究合成了試驗(yàn)配備傳動(dòng)器和操作線路、電容屏線路、酸堿值數(shù)值統(tǒng)計(jì)線路、二氧化鈣開關(guān)操作線路等等。
關(guān)鍵詞： 制糖澄清工段；碳酸法；亞硫酸法；pH值自控裝置；制糖生產(chǎn)自動(dòng)化
 
ABSTRACT

The sugar industry for a long time, in constant development greatly contributed to the steady growth of China's various economic indicators. Meanwhile, the sugar industry booming, have been born out of a higher standard in sugar technology, received large quantities of sucrose, sucrose taste and purity has improved a lot. This issue mainly comes from real-world enterprise production environment, namely, Xia Shi clarification section in sugar refinery, in line with the master of engineering knowledge. Sugar clarified section using the carbonic acid and sulfite method method sets method of carbonic acid and sulfite method to clarify the advantages at the same time. Advanced pre-ash, glass electrode pH value control device and control device for the pH value and sulfur, smoked strength measurement and control equipment, configuration software in industrial control computer. In this way, rather than just use Act reduced the number of sugar mills equipment than sulfitation sugar mill, reducing sulfur content in sugar, improves the quality of sugar, sulfur also reduces the pollution and consumption.
To ensure the study's scientific, normative and practical, we collected a large number of documents, proposed method of study for document retrieval, empirical studies, historical studies, comparative studies. Using various methods. This project aiming at the main problems existing in the process of clarification in sugar refinery, using a combination of theory and experience design programme, from sugar to clarify process and key equipment of technical improvement, control system design and realization of a three-pronged, explore the development of sugar production automation, the use of advanced equipment, control instrumentation and control configuration software in industrial control computer equipment, improve the efficiency of clarification.
Sugar miscellaneous the clarified phase process is complex, but the main process is the sugar industry. Now prevailing in the sugar industry action means too far behind, less high-tech components and so on, in order to improve or solve these problems, the author will be fully analyzed in line with machine, grasp this aspect of Ph. Operation and process of the articles in order to clarify section, the overall plan of operations, mainly delving into action on the part of software development, hardware development.
For software, in order to achieve information while you work, devised a practical program corresponding to the hardware line, making all aspects of rational collocation of the working process. For example, successfully organized two programs, designed to launch sequence. These are very good operations and information receiver is connected up. For hardware requirements, based on sugar factory on the industrial production of sucrose on request, innovation research synthesis testing is equipped with actuators and operating line, capacitive touch screen line, pH value statistic lines, calcium dioxide switch operating circuits and so on.
Keywords: Sugar clarified section；Carbonation method；Sulfurous acid；PH value control device；Sugar production automation

目    錄

目    錄 1
第一章 緒論 1
1.1 研究與背景與意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3 本文研究內(nèi)容 3
第二章 碳酸-亞硫酸法制糖澄清工段生產(chǎn)工藝流程和參數(shù)的測(cè)量 4
2.1澄清工段生產(chǎn)工藝流程 4
2.2澄清工段工藝控制流程 7
2.3工藝過程參數(shù)的測(cè)量 9
2.3.1pH值的測(cè)量 9
2.3.2pH值變送器 10
2.3.3pH值溫度補(bǔ)償 11
2.3.4溫度的測(cè)量 12
2.4碳酸-亞硫酸法制糖澄清工段流程及系統(tǒng)控制方案 15
2.4.1澄清工段亞硫酸法的生產(chǎn)流程 15
2.4.2澄清工段亞硫酸法的生產(chǎn)工藝要求 17
2.4.3pH值控制器設(shè)計(jì)方案 20
第三章 碳酸-亞硫酸法制糖澄清工段pH值控制算法的設(shè)計(jì) 22
3.1專家PID控制 22
3.2仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 24
3.2.1試驗(yàn)裝置 24
3.2.2實(shí)驗(yàn)方案 26
3.2.3仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 27
第四章 碳酸-亞硫酸法制糖澄清工段pH值控制器硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 32
4.1控制器核心板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 32
4.1.1控制器核心板的要求 32
4.1.2核心板的總體結(jié)構(gòu) 32
4.1.3ARM微處理器 33
4.1.4CPLD電路部分 34
4.1.5核心板的其它外圍電路 37
4.2控制器外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)與制作 37
4.2.1D/A轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與制作 37
4.2.2A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與制作 41
4.2.3檢測(cè)裝置電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與制作 43
4.2.4觸摸屏電路的設(shè)計(jì)與制作 45
4.2.5三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與制作 46
第五章 碳酸-亞硫酸法制糖澄清工段pH值控制器軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 48
5.1嵌入式uClinux在基于S3C44B0X硬件系統(tǒng)上的移植 48
5.2基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的軟邏輯系統(tǒng)在uClinux中的移植 49
5.3外圍電路驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 50
5.5應(yīng)用程序在uClinux下的多進(jìn)程實(shí)現(xiàn) 53
第六章 總結(jié)與展望 54
參考文獻(xiàn) 55
致謝 59
 
第一章 緒論

1.1 研究與背景與意義
中國是世界上主要產(chǎn)糖國之一，廣西是全國的主要產(chǎn)糖基地，是我國最大的機(jī)制白糖生產(chǎn)省區(qū)，擁有近百家糖廠，產(chǎn)量占全國的50%以上。廣西食糖產(chǎn)量連續(xù)十幾年穩(wěn)居全國第一，制糖業(yè)已成為廣西經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支柱之一。目前國內(nèi)生產(chǎn)白砂糖的甘蔗糖廠，按采用的澄清處理方法， 基本可分為亞硫酸法和碳酸法兩大類。用石灰和二氧化硫作為澄清劑的蔗汁澄清方法，叫做亞硫酸法；而用石灰和二氧化碳作為澄清劑來澄清蔗汁的方法，則叫做碳酸法。
課題在分析某某市夏石糖廠澄清工段工藝流程及控制過程的基礎(chǔ)上，研究碳酸-亞硫酸法澄清工段裝備與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，擬采用更先進(jìn)的裝備、控制儀表與計(jì)算機(jī)控制裝置，以優(yōu)化碳酸-亞硫酸法澄清工段自動(dòng)控制。
甘蔗制糖工序包括提汁、澄清、蒸發(fā)、結(jié)晶、分蜜和干燥。在甘蔗制糖生產(chǎn)中，最能直接反映制糖綜合技術(shù)的指標(biāo)就是產(chǎn)糖率。影響產(chǎn)糖率的因素很多，除甘蔗蔗糖分外，制糖生產(chǎn)過程的糖分損失是一個(gè)重要方面。要降低轉(zhuǎn)化損失，提高產(chǎn)糖率，關(guān)鍵是抓好澄清管理，嚴(yán)格控制澄清過程中的pH值，這樣，清凈以及隨后的蒸發(fā)和煮糖過程中的轉(zhuǎn)化作用都可減到最低限度。澄清工段是整個(gè)制糖過程的關(guān)鍵工序，它關(guān)系到后序工段煮糖工藝條件的確定，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和糖分的回收，對(duì)提高甘蔗產(chǎn)糖率，增加糖廠的經(jīng)濟(jì)效益，具有十分重要的意義。采用先進(jìn)合理的澄清工藝和控制裝置，是提高澄清效率的必要條件。
本課題針對(duì)目前國內(nèi)糖廠澄清過程主要存在的問題，即澄清過程中甘蔗清汁品質(zhì)穩(wěn)定性差、生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度不高、操作主觀性強(qiáng)和人為因素影響較大等等，擬從澄清工藝流程、關(guān)鍵裝備的技術(shù)改進(jìn)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等三方面入手，探討制糖生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展方向，利用先進(jìn)的裝備、控制儀表與計(jì)算機(jī)控制裝置，以利于改善澄清工段勞動(dòng)條件，提高澄清效率。

第六章 總結(jié)與展望

當(dāng)今社會(huì)科技的發(fā)展使我們的日常生活對(duì)于糖類的攝取也越來越多，但是為了更好的滿足人們的要求，必須提高生產(chǎn)過程中糖類產(chǎn)品的供出總量，解決目前的困境。因此在生產(chǎn)過程中如何調(diào)控好酸堿值的大小決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。為了使制糖業(yè)更好的發(fā)展，我們必須憑借當(dāng)前發(fā)達(dá)的科技技術(shù)和合理的制作工序以及適用的方法。因此制作嵌入式的酸堿值控制器將會(huì)有效地提高我國目前的制糖水平，為我國制糖業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的前提。

研究主要解決下面的問題：
（1） 建立用于記錄酸堿值的調(diào)控的控制程序，電池兩極的酸堿值大小的記錄程序，普通信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的程序，以及手動(dòng)顯示屏的程序的建立。
（2） 根據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的中心要求，把u-boot的開始程序和uClenus運(yùn)行程序。
（3） 要在flash的中心安裝jffs2的運(yùn)行程序，要隨時(shí)記錄下檢測(cè)時(shí)的各種情況，為下面計(jì)算做好保證。
（4） 把更新的非硬思維運(yùn)轉(zhuǎn)程序建立到uClinus的的程序中。
（5） 建立A/D,D/A和酸堿值的驗(yàn)證設(shè)備的運(yùn)行程序。
（6） 建立依靠于IEC 61131-3 基礎(chǔ)的A/D,D/A的運(yùn)行系統(tǒng)，然后使uClinus在運(yùn)行時(shí)可以多次進(jìn)行操作，使非硬思維操作程序作為運(yùn)行工序，增添信息交流程序，使得操作中心的信息能迅速傳送到驅(qū)動(dòng)中心，迅速處理出現(xiàn)的情況。
仍需處理的問題：
（1）加工過程酸堿值控制器的驅(qū)動(dòng)程序的更新和發(fā)展。
（2）根據(jù)運(yùn)行程序，使得A/D,D/A和酸堿值驗(yàn)證裝置系統(tǒng)的進(jìn)一步完善。
（3）依靠生產(chǎn)過程，設(shè)立調(diào)控方案。

本文編號(hào)：169321