阅读说明：本技术 流化床产品温度的模糊控制方法、控制系统及流化床系统 (Fuzzy control method and system for temperature of fluidized bed product and fluidized bed system ) 是由 张天舒 朱毅 刘健 邓洋 丁经华 兰滔 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种流化床产品温度的模糊控制方法及控制系统,包括：获取流化床内的产品温度；根据产品温度与预设温度之间的偏差e以及单位时间Δt内的偏差变化率Δe/Δt,对加热单元的加热蒸汽比例调节阀的开度u进行模糊控制,以使流化床内的产品温度在恒定范围内。本发明还公开了一种流化床系统,包括流化床本体和加热单元,加热单元的输出端与流化床本体相连,加热单元包括加热器和蒸汽输入管路,蒸汽输入管路上设置有加热蒸汽比例调节阀,还包括如上所述的流化床产品温度的模糊控制系统,流化床产品温度的模糊控制系统中的控制单元分别与温度采集单元和加热蒸汽比例调节阀相连。上述方案具有温度控制精准、干燥效率高等优点。(The invention discloses a fuzzy control method and a control system for the temperature of a fluidized bed product, which comprises the following steps: obtaining the product temperature in the fluidized bed; and carrying out fuzzy control on the opening u of the heating steam proportion regulating valve of the heating unit according to the deviation e between the product temperature and the preset temperature and the deviation change rate delta e/delta t in unit time delta t so as to enable the product temperature in the fluidized bed to be in a constant range. The invention also discloses a fluidized bed system, which comprises a fluidized bed body and a heating unit, wherein the output end of the heating unit is connected with the fluidized bed body, the heating unit comprises a heater and a steam input pipeline, the steam input pipeline is provided with a heating steam proportion regulating valve, the fluidized bed system also comprises the fuzzy control system for the product temperature of the fluidized bed, and a control unit in the fuzzy control system for the product temperature of the fluidized bed is respectively connected with a temperature acquisition unit and the heating steam proportion regulating valve. Above-mentioned scheme has temperature control accuracy, drying efficiency advantage such as height.)

流化床产品温度的模糊控制方法、控制系统及流化床系统

技术领域

本发明主要涉及医药、食品包装技术领域，特指一种流化床产品温度的模糊控制方法、控制系统及流化床系统。

背景技术

流化床是用于将固体制剂生产过程中经湿法制粒机混合均匀并经湿整粒后的物料进行均匀干燥的设备。从设备容器下方通入预热空气，使流化床内的物料颗粒被吹起呈沸腾状态，从而实现物料的均匀干燥。另外，部分流化床也可以实现一步制粒。在流化床干燥过程中，由于某些物料特定的理化性质，导致其对温度极其敏感，所以，干燥过程中对流化床内物料温度的控制显得尤为重要。影响流化床物料温度的因素有很多，例如环境温度、进风温度、进风分量、加热蒸汽温度、换热器效率以及床体的散热情况等等，而且，各因素之间往往存在耦合关系，所以，要建立物料温度与这些因素之间准确的数学模型是非常困难的。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种温度控制精准、干燥效率高的流化床产品温度的模糊控制方法、控制系统及流化床系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种流化床产品温度的模糊控制方法，包括：

S01、获取流化床内的产品温度；

S02、根据产品温度与预设温度之间的偏差e以及单位时间Δt内的偏差变化率Δe/Δt，对加热单元的加热蒸汽比例调节阀的开度u进行模糊控制，以使流化床内的产品温度在恒定范围内；其中加热单元用于对进入流化床的空气进行加热。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S02中，以偏差e和偏差变化率Δe/Δt为模糊输入，加热蒸汽比例调节阀开度为模糊输出，构造模糊控制器，通过模糊控制器输出模拟量信号来控制加热蒸汽比例调节阀的开度u。

本发明还公开了一种流化床产品温度的模糊控制系统，包括

温度采集单元，用于获取流化床内的产品温度；

控制单元，用于根据产品温度与预设温度之间的偏差e以及单位时间Δt内的偏差变化率Δe/Δt，对加热器的加热蒸汽比例调节阀的开度u进行模糊控制，以使流化床内的产品温度在恒定范围内；其中加热器用于对进入流化床的空气进行加热。

本发明进一步公开了一种流化床系统，包括流化床本体和加热单元，所述加热单元的输出端与所述流化床本体相连，所述加热单元包括加热器和蒸汽输入管路，所述蒸汽输入管路上设置有加热蒸汽比例调节阀，还包括如上所述的流化床产品温度的模糊控制系统，所述流化床产品温度的模糊控制系统中的控制单元分别与温度采集单元和加热蒸汽比例调节阀相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括除湿单元，所述除湿单元的输出端与所述加热器的输入端相连；所述除湿单元包括冷冻水表冷除湿器、冷冻水输入管和冷冻水输出管，所述冷冻水输入管和冷冻水输出管均与冷冻水表冷除湿器相连，所述冷冻水输入管上设置有冷冻水开关阀。

还包括预热单元，所述预热单元的输出端与所述除湿单元的输入端相连；所述预热单元包括预热器、预热蒸汽输入管和冷凝水输出管，所述预热蒸汽输入管上设置有预热蒸汽开关阀，所述冷凝水输出管上设置有冷凝水排水阀。

还包括第一过滤单元，所述第一过滤单元位于所述预热单元与所述除湿单元之间。

所述第一过滤单元包括相互串联的初级过滤器和中级过滤器，所述初级过滤器的输入端与预热单元相连，输出端与中级过滤器的输入端相连，所述中级过滤器的输出端与除湿单元相连；所述初级过滤器和中级过滤器的输入端和输出端均设置有压力检测件。

所述加热器与所述流化床本体之间设置有第二过滤单元。

所述除湿器的输出端设置有湿度检测件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的流化床产品温度的模糊控制方法、控制系统及流化床系统，利用模糊控制算法，以流化床物料温度为被控对象，以进风加热管道蒸汽比例调节阀为执行器，根据物料温度与预设温度之间的的差值及其变化率来决策加热蒸汽比例调节阀的开度，进而对流化床进风温度实现实时调节，最终实现对流化床物料温度的精准控制，提高流化床干燥效率，避免由于温度控制不准确、不及时导致的物料干燥效果差甚至物料报废。另外流化床系统整体结构简单、具备预热、过滤以及除湿等功能，保证进入至流干床内气体的稳定性。

附图说明

图1为本发明的控制系统在实施例的控制框图。

图2为本发明的控制系统在实施例的结构图。

图3为本发明的流化床系统在实施例的结构图。

图4为本发明的空气处理系统在实施例的结构图。

图5为本发明的流化床本体在实施例的结构图。

图中标号表示：1、流化床；101、流化床本体；102、温度采集单元；2、进风阀；3、预热单元；301、预热器；302、预热蒸汽开关阀；303、冷凝水排水阀；4、第一过滤单元；401、初级过滤器；402、中级过滤器；403、压力检测件；5、除湿单元；501、除湿器；502、冷冻水开关阀；503、湿度检测件；6、加热单元；601、加热器；602、加热蒸汽比例调节阀；603、冷凝水排水开关；7、第二过滤单元；8、进风风量传感器；9、进风隔爆阀；10、进风温度传感器；11、进风压力传感器；12、工艺风关闭阀。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本实施例的流化床产品温度的模糊控制方法，包括：

S01、获取流化床1内的产品温度；

S02、根据产品温度与预设温度之间的偏差e以及单位时间Δt内的偏差变化率Δe/Δt，对加热单元6的加热蒸汽比例调节阀602的开度u进行模糊控制，以使流化床1内的产品温度在恒定范围内；其中加热单元6用于对进入流化床1的空气进行加热。

本实施例中，在步骤S02中，以偏差e和偏差变化率Δe/Δt为模糊输入，加热蒸汽比例调节阀602开度为模糊输出，构造模糊控制器，通过模糊控制器输出模拟量信号来控制加热蒸汽比例调节阀602的开度u。

本发明利用模糊控制算法，以流化床物料温度为被控对象，以进风加热蒸汽比例调节阀602为执行器，根据物料温度与预设温度之间的的差值及其变化率来决策加热蒸汽比例调节阀602的开度，进而对流化床进风温度实现实时调节，最终实现对流化床物料温度的精准控制，提高流化床干燥效率，避免由于温度控制不准确、不及时导致的物料干燥效果差甚至物料报废。

如图1和图2所示，本发明还公开了一种流化床产品温度的模糊控制系统，包括温度采集单元102，用于获取流化床1内的产品温度；控制单元，用于根据产品温度与预设温度之间的偏差e以及单位时间Δt内的偏差变化率Δe/Δt，对加热器601的加热蒸汽比例调节阀602的开度u进行模糊控制，以使流化床1内的产品温度在恒定范围内；其中加热器601用于对进入流化床1的空气进行加热。本发明的流化床产品温度的模糊控制系统，用于执行如上所述的方法，同样具有如上方法所述的优点，而且结构简单、操作简便。

如图3至图5所示，本发明还公开了一种流化床系统，包括流化床本体101和空气处理系统，空气处理系统包括加热单元6，加热单元6的输出端与流化床本体101相连，加热单元6包括加热器601、蒸汽输入管路和冷凝水排水管，蒸汽输入管路上设置有加热蒸汽比例调节阀602，冷凝水排水管上设有冷凝水排水开关603，还包括如上所述的流化床产品温度的模糊控制系统，流化床产品温度的模糊控制系统中的控制单元分别与温度采集单元102和加热蒸汽比例调节阀602相连。

具体地，温度采集单元102(温度传感器)反馈给控制单元(如控制器PLC)当前物料温度实际值T1，将温度实际值T1与温度设定值T0(T0可在人机界面HMI上由用户根据物料特性或工艺要求进行自定义输入)求差得到偏差e＝T1-T0，设置合适的采样时间求得偏差e的变化率Δe/Δt。偏差e反映当前状态实际温度与设定温度的差距，偏差变化率Δe/Δt反映当前偏差变化的趋势，即偏差存在变大还是变小的趋势以及程度。以偏差e和偏差变化率Δe/Δt为模糊输入，加热蒸汽比例调节阀602开度为模糊输出，构造模糊控制器，在PLC内部编写程序进行实现，输出一个模拟量信号来控制加热蒸汽比例调节阀602的开度u，最终迅速地将物料温度控制在比较准确和稳定的状态。

本实施例中，空气处理系统包括依次布置的预热单元3、第一过滤单元4、除湿单元5、加热单元6和第二过滤单元7。预热单元3的输入端设有进风阀2，输出端与第一过滤单元4的输入端相连；预热单元3包括预热器301、预热蒸汽输入管和冷凝水输出管，预热蒸汽输入管上设置有预热蒸汽开关阀302，冷凝水输出管上设置有冷凝水排水阀303。第一过滤单元4位于预热单元3与除湿单元5之间，第一过滤单元4包括相互串联的初级过滤器401和中级过滤器402，初级过滤器401的输入端与预热单元3相连，输出端与中级过滤器402的输入端相连，中级过滤器402的输出端与除湿单元5相连；初级过滤器401和中级过滤器402的输入端和输出端均设置有压力检测件403，防止堵塞。除湿单元5的输出端与加热器601的输入端相连；除湿单元5包括冷冻水表冷除湿器501、冷冻水输入管和冷冻水输出管，冷冻水输入管和冷冻水输出管均与冷冻水表冷除湿器501相连，冷冻水输入管上设置有冷冻水开关阀502，除湿器501的输出端设置有湿度检测件503，用于检测除湿后的空气湿度是否符合工艺要求。第二过滤单元7位于加热器601与流化床本体101之间，两端同样设置有压差检测件。另外，第二过滤单元7与流化床本体101之间依次设置有进风风量传感器8、进风隔爆阀9、进风温度传感器10、进风压力传感器11和工艺风关闭阀12。常规空气经过前端的预热器301进行预热后、再依次经过初级过滤器401和中级过滤器402进行过滤后，再经过冷冻水表冷除湿器501除湿后，得到较为洁净且湿度适宜的空气，再进入加热器601进行加热，再经第二过滤单元7过滤后，进入流化床本体101内，实现物料的沸腾干燥。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。