中药生产过程控制系统的设计与实现

作     者：何伟 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗安

授予年度：2008年

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 10[医学] 

主      题：中药生产 智能控制系统 DCS结构 模糊自适应PID 多模型预测 DMC预测-PID TCP/IP协议 

摘      要：我国的中医中药正在逐渐被世界认可,但国内多数制药厂的中成药生产都是完全依靠操作人员的观察进行手动调节,只有部分厂家实现了单个工艺过程的自动化,生产效率较低而且很难实现对质量的严格控制,严重限制了中成药的推广。本文结合国家计委重点科技攻关项目,研制了一套综合智能控制系统,实现了中药生产全过程的自动化操作。 本文是围绕该中药生产智能控制系统展开的,涵盖了生产工艺流程介绍、系统总体方案的确定、系统采集及输出模块的设计与实现、控制方案分析及管理级软件与通讯模块的设计与实现等内容。 本文首先介绍了传统中药生产的工艺流程及各工段的操作流程,根据系统的功能需求确定了DCS结构式的系统构架,并选定了系统的控制器、软件的运行环境和开发环境。然后阐述了控制系统中采集模块与输出模块的设计与实现,包括硬件选型和软件实现过程。在控制方案方面,鉴于中药生产过程多工段、非线性及大滞后的特点,针对各工段的特点及控制难点,为它们分别制定了模糊自适应PID、多模型预测和DMC预测-PID的复合控制策略,实现对生产过程中温度及压力的控制,仿真及现场运行结果均达到了满意的控制效果。最后详细介绍了管理级各功能模块的实现方式,并阐述了通讯模块的设计与实现情况,所采用的基于TCP/IP协议的工业以太网保证了系统通讯的实时性与可靠性。 现场运行结果表明:本文研发的系统的可靠性高,控制效果良好,有效地控制了中药产品质量的一致性,提高了中药生产的工作效率。