BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  22,397,215
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Kỹ thuật đồ uống

Trần Lê Hải(2), Nguyễn Sĩ Xuân Ân, Nguyễn Thị Như Ngọc(1), Nguyễn Hồng Hải, Lý Khắc Tòng, Bùi Ngọc Pha(3)

Tự động hóa quá trình cô đặc gián đoạn dung dịch đường quy mô pilot

Automation of sugar fed-batch evaporation process: a pilot study

Tạp chí Khoa học - Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh

2021

12

2147-2161

1859-3100

Tự động hóa, Matlab /Simulink, Điều khiển quá trình, Cô đặc chân không, Ziegler-Nichols

Automation, Matlab/Simulink, Process control, Vacuum evaporation, Ziegler-Nichols

Cô đặc chân không hoạt động gián đoạn là một quá trình khó điều khiển tự động. Trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu tự động hóa quá trình cô đặc đường của hệ thống cô đặc chân không gián đoạn quy mô pilot. Để phát triển hệ thống tự động hóa, bốn vòng điều khiển đơn độc lập đã được sử dụng nhằm điều khiển lần lượt mức lỏng khi nhập liệu, áp suất chân không trong thiết bị cô đặc, nhiệt độ của dung dịch trong buồng đốt và nhiệt độ của nước giải nhiệt trong thiết bị ngưng tụ. Dựa trên nghiên cứu thực nghiệm và sử dụng mô hình bậc nhất có trễ (FOPDT), hàm truyền của điều khiển quá trình đã được xây dựng thành công. Từ đó, các hệ số thuật toán điều khiển PID bao gồm KP; KI và KD để lập trình cho bộ điều khiển đã được xác định thông qua phương pháp Ziegler-Nichols I. Kết quả đánh giá bằng thực nghiệm và mô phỏng Matlab/Simulink dựa trên các hệ số thu được cho thấy kết quả mô phỏng phản ảnh sự tương đồng với hành vi của quá trình thực tế, chứng minh rằng mô hình hàm truyền là đáng tin cậy. Mô phỏng máy tính được sử dụng để hiệu chỉnh các hệ số điều khiển nhằm tối ưu chất lượng điều khiển quá trình dựa trên hàm truyền thu được cho kết quả Kp = 71,5; KI = 4,5 và KD = 0 ứng với thời gian đáp ứng 1200 s, độ lọt vố POT khoảng 0,625% và sai số gần bằng không. Kết quả của nghiên cứu đã thiết lập một phương pháp để xác định các hệ số hoạt động điều khiển để tự động hóa quá trình cô đặc chân không hoạt động gián đoạn có thể áp dụng cho nhiều loại dịch nước trái cây và các sản phẩm có hoạt tính sinh học khác nhau.

Fed-batch vacuum evaporation is considered a difficult process for automation. In the present work, we studied the automation of sugar concentration in a pilot study using a fed-batch vacuum evaporator. For the development of an automatic controlling system, the four individual-controlling loops were used to control the liquid-feeding level, the vacuum pressure in the evaporator, the temperature of the liquid in the heating element, and the temperature of the liquid in the condenser, respectively. Based on the study using the First order plus dead-time model (FOPDT), a transfer function of the process was successfully developed. Accordingly, the operational parameters for PID control, including KP; KI and KD to program the controller were determined based on the Ziegler-that the simulation results reflect similar behavior of the actual process, indicating that the obtained transfer function is reliable. The computational simulation is utilized to adjust the operational parameters for an optimization of the controlling quality using the derived transfer function and obtaining the KP = 71,5; KI = 4,5 and KD = 0, with the response time of 1200 s, the percentage of overshoot (POT) of 0,625%, and the error of nearly zero. The studyhas developed an approach to determine the operating parameters for automatation of the evaporation process which can be applied to different types of fruit juices and bio-active products.

TTKHCNQG, CTv 138

Xem toàn văn
  • [1] Yucelen, T., Kaymakci, O., & Kurtulan, S. (2006), Self-Tuning PID Controller Using ZieglerNichols for Programmable Logic Controllers.,IFAC Proceedings Volumes, 39(14), 11-16.
  • [2] Wetzel, L. E. (1996), Optimizing vacuum systems for energy-efficient operation,Chemical Processing, 1-3.
  • [3] Tran, V. H. (2016), Tu dong hoa PLC S7-300 voi Tia Portal [Automating PLC S7-300 with Tia Portal].,
  • [4] Scherlozer, A., Orsini, M., & Patole, S. (2016), Simulation and Numerical Analysis and Comparative Study of a PID Controller Based on Ziegler-Nichols and Auto Turning Method,International Conference on Control and Automation, 1-16.
  • [5] Roy, A., & Iqbal, K. (2005), PID controller tuning for the first-order-plus-dead-time process model via Hermite-Biehler theorem,ISA Transactions, 363-378.
  • [6] Pham, V. B., & Nguyen, D. T. (2010), Qua trinh va thiet bị truyen nhiet – Truyen nhiet on dinh [Heat transfer process and equipment].,
  • [7] Nguyen, N. (2011), Cong nghe duong mia [Sugar Cane Production Technology].,
  • [8] Nguyen, M. T., Tran, T. T. T., Dinh, C. D., Nguyen, A. T., & Nguyen, T. M. T. (2014), Anh huong cua ap suat va thoi gian co dac chan khong, chat chong oxy hoa va che do thanh trung den chat luong nuoc khom co dac [Effect of vacuum processing, color stabilizers and pasteurization on concentrated pineapple juice quality].,Can Tho University Journal of Science, 31, 12-20.
  • [9] Nguyen, D. P., Phan, X. M., & Vu, V. H. (2007), Tu dong hoa voi Siematic S7-300 [Use of Siematic S7-300 for automatic control].,
  • [10] Muresan, C. I., & Ionescu, C. M. (2020), Generalization of the FOPDT Model for Identification and Control Purposes,Processes, 8(682), 1-17.
  • [11] Le, T. T., & Le, T. T. D. (2018), Che bien jam (mut) so ri va su bien doi ham luong vitamin C va polyphenol trong qua trinh che bien va bao quan [Processing acerola jam and changes in concentrations of vitamin C and polyphenolic compounds during processing and storage].,The Journal of Agriculture and Development, 2, 87-92.
  • [12] Hoang, M. S. (2009), Co so he thong dieu khien qua trinh [Principles of Process Control].,
  • [13] Hackett, B. W. (2018), The Essentials of Continous Evaporation,American Institue of Chemical Engineers (AIChE) Journal, 24-28.
  • [14] Elhaq, S. L., Giri, F., & Unbehauen, H. (1999), Modelling, identification and control of sugar evaporation - theoretical design and experimental evaluation,Control Engineering Practice, 7, 931-942.
  • [15] Díaz-Rodríguez, I. D., Han, S., Keel, L.H., & Bhattac-haryya, S.P. (2017), Advanced Tuning for Ziegler-Nichols Plants.,IFAC PapersOnLine, 50(1), 1805-1810.
  • [16] Dang, T. Y., & Dang, Q. T. (2018), Nghien cuu quy trinh san xuat tra but giam hoa tan [Research on production of instant roselle tea].,Journal of science technology & food, 15, 95-105.