《中药逆流提取机组控制系统的研究与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中药逆流提取机组控制系统的研究与开发（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中科技大学 硕士学位论文 中药逆流提取机组控制系统的研究与开发 姓名：刘雄 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：王平江 20090518 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘摘 要要 中药提取是中药生产线上最关键的和排在最前一道工序，是决定中药生产中收得率 和水电气能耗的关键，提取设备的自动化是中药生产现代化的关键环节。当前工厂使用 的中药提取设备自动化程度低，提取速度和质量无法保证，研制高效可靠的自动提取设 备就显得十分必要。 本文从实际应用需求出发，开发了基于中药逆流提取机组的控制系统，实现了罐组 式动态逆流提取
2、机组的自动化。 主要研究内容包括中药生产过程和动态逆流提取工艺的 研究、机组控制系统的总体方案的设计、提取过程关键参数的控制方法研究以及系统软 硬件平台的开发和实现。 首先，分析了中药生产主要过程、连续逆流提取技术的主要原理和罐组式逆流提取 机组的生产工艺；根据提取机组的工艺要求得到过程控制中的关键参数，并设计了控制 方法；在此基础上，提出了基于工业控制计算机和 WINDOWS 操作系统的总体控制方 案。其次，设计开发了系统的硬件平台，包括中药提取机组专用基于 ISA 总线的控制板 卡的设计制作、传感器的选型及工控机系统的配置。再次，使用 Visual C+ 6.0 完成控 制系统软件的开发，
3、包括根据浓度反馈控制系统提取速度的 PID 控制模块、查表法温度 控制模块、传感器标定模块、手自动控制模块、系统自动运行流程调度模块以及友好的 人机交互模块的设计和实现。最后，完成系统调试和实验，验证了整机系统设计的合理 性和可靠性。 本文所设计开发的中药逆流提取机组具有提取效率高、能耗低、全自动化等特点， 在中药生产行业有广泛的应用前景。 关键字：关键字：中药生产过程 动态逆流提取 过程控制 分散控制系统 人机交互 I 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract Chinese Traditional Medicines
4、(CTM) extraction, which is the key to yield and energy consumption, is the first and the most important process in CTMs production line. So CTMs extraction equipment automation is the key to the modernization of CTMs production line. Because of the low automation level and extraction speed of curren
5、t CTMs extraction equipment, the extraction quality can not been guaranteed. So it is very necessary to develop highly efficient and reliable automatic extraction equipment. According to the needs of practical applications, a CTMs counter-current extraction control system, which is used for a dynami
6、c counter-current extraction equipment of CTM, is researched and designed in the thesis. The main contents are the CTMs production process, CTMs counter-current extraction process, the overall design of control system, key parameters of the extraction process control and system hardware and software
7、 platform. First of all, the analysis of the CTMs production line, the main principles of continuous counter-current extraction, the production process of tank-type counter-current extraction equipment and the control method of key parameters in accordance with the production process are introduced
8、in the thesis. Then the overall control scheme based on Industrial Personal Computer (IPC) and WINDOWS operating system is proposed. Second, this thesis analyses the design and development of the systems hardware platform, including the printed circuit board based on ISA-bus especially for CTMs extr
9、action equipment, selection of sensors and the configuration of IPC. Third, the control system software development using Visual C+ 6.0 is introduced, including the extracting speed control method module according to the concentration of extracted medicine, the temperature control module of extracti
10、ng pots, sensor calibration module,manual and automatic control module, the system automatically processes scheduling module and friendly human-machine interface module. Finally, the system testing and extracting experiments are finished. The practical results show that the CTMs counter-current extr
11、action equipment has the properties of high extraction efficiency, low consumption, fully automated features and so on. It has a wide application prospect in CTMs production industry. Keywords: CTMs production, dynamic counter-current extraction, process control, Distributed Control System, human-ma
12、chine interface. II 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部
13、或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 不保密。 本论文属于 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 绪绪 论论 1.1 课题来源、背景及意义课题来源、背景及意义 本课题来源于国家科技支撑计划项目 “中药提取浓缩干燥成套设备及自动化控制技 术研究” （编号：2006BAI06A08） 。 中医药是中华民族的宝贵财富，为中华民族的繁衍昌盛做出了巨大贡献。
14、传统医学 的治疗理念正逐渐为世界所接受，传统医药受到国际社会越来越多的关注，世界范围内 对中医药的需求日益增长，这为中医药的发展提供了广阔的空间1。 中药产业是我国的传统民族产业，又是当今快速发展的新兴产业，是我国医药经济 中独具特色的重要组成部分。我国中药产业规模不断发展壮大，据有关部门提供的权威 数据显示，截至 2008 年，已有中药企业近 1500 家，已有中成药品种 9000 余个，剂型 40 多种，产业经济规模突破千亿元。但中药产业作为一个传统的民族产业，目前其市场 竞争能力还很弱，2007 年出口只有 10 亿美元左右，占国际植物药市场份额不足 10%， 与我国天然药物的大国地位相
15、差甚远。 随着国外对中医药的全面认识和经济全球化趋势 的快速发展，以及我国对中药产业化的政策支持，中药产业的发展遇到了前所未有的机 遇和严峻的挑战1,2。 天然产物的提取物可被广泛地用于医药、食品、化妆品、保健品及生物制品等产品 中，近年来，受到特别的重视和青睐，尤其是植物药。植物药在全世界的应用历史相当 久远。随着科技的大力发展，化学药物的出现曾一度将植物药挤入市场的边缘。而今， 人们在衡量、取舍化学药物速效和严重毒副作用所带来的痛苦时，植物药又一次以其回 归自然的理念走到药物学家和患者的面前。植物药市场发展迅速，全球的市场规模在 2008 年突破 300 亿美元，前景十分看好。作为中医药发
16、源地的中国，天然植物药产品 只占国际市场 3%，而且绝大多数还是原料初级品，其主要原因是我国中药产业在生产 工艺技术、设备现代化和产业工程化等方面存在很大问题，解决问题的出路只有中药产 业化。可喜的是，国家“十五”重大科技专项“创新药物和中药现代化”已经付诸实施，国 家科技部也在 2015 年发展规划中，将中药列为重点研究领域，中药现代化在国家政策 的引导下稳步前进。除了中草药的种植、质量监控和新药研制外，中药产业化最主要的 是中药的提取、浓缩、分离、干燥、造粒等生产过程，其中最关键的技术是中草药的提 取、分离过程。能否生产出好的天然产物提取物产品，提高产品品质和收得率，提取技 术及设备十分重要。 1 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 图 1.1 渗漉装置 提取是中药生产线中最关键的和排在最前一道工序， 是决定中药生产中水电气能耗 和收得率的关键，提取设备的自动化是中药生产现代化的关键环节。但由于目前国内大 部分的中药生产企业还停留在人工
