CN110069086A - 中药多糖提取温度自动控制系统、方法及中药多糖提取系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中药多糖提取技术领域，尤其涉及一种中药多糖提取温度自动控制系统、方法及中药多糖提取系统；所述中药多糖提取温度自动控制系统采用导热油进行温度调节，具有热量散失少、能耗低、温度稳定、可控、所需设备少、安全性高的特点；具有模糊PID处理功能的中央处理器控制根据实时的加热后的导热油温度、冷却后的导热油温度和待待提取液温度生成冷油流速调节指令和热油流速调节指令对冷油供液泵的泵速和热油供液泵的泵速进行调节，进而实现对重要多糖提取器内温度的自动调节，减少人工参与，提高多糖提取系统的自动化程度；减少出错率，提高多糖的提取质量和提取效率。
Description
技术领域
本发明涉及中药多糖提取技术领域，尤其涉及一种中药多糖提取温度自动控制系统、方法及中药多糖提取系统。
背景技术
中国是中药的发源地，多糖广泛地存在于药材中。中药多糖具有多方面的生物活性。大量的药理试验证明：多糖不仅能激活T细胞、B细胞、NK细胞等免疫细胞，还能促进细胞因子生成，作用于补体。对人体发挥多方面的调节作用。
现阶段中药多糖提取工段的主要设备包括多功能提取罐、泡沫分离器、冷却器、汽液分离器、油水分离器等。提取工序通常采用的溶剂是水或乙醇，溶剂不同对于提取控制的要求略有不同。由于中药生产的特殊性，原材料的利用率及产品的质量都与实际生产中的各个过程温度有着极大联系。因此，根据不同需要控制制药设备的实时温度就成了中药萃取系统中的中的重中之重。
在现阶段的各大中药生产厂家在制药的过程当中，急于增加产量、促进效益、扩大规模，往往忽视了产品的质量以及控制流程的规范性、安全性。在温度控制方面采用较落后的办法，导致药物中的有效成分很难充分的融入到药液当中，致使产品功效降低，而且在操作上，工作量大，效率并不明显。有效的控制提取罐的温度，提高生产效率、保障产品的质量是目前的中药产业的一个严峻的挑战。
目前国内绝大部分大型中药制药厂家通常的提取工段的主要工艺设备是多功能罐和冷却器，在提取温度控制方面多数大型中药厂家通过控制位于提取罐内及管壁夹套上的蒸汽进汽气动阀，通过调节蒸汽进量控制夹套蒸汽压力来加热罐内待提取溶液，按实际药液具体参数设定加热截止温度使罐内药液达到微沸后，再将提取罐内的蒸汽进汽气动阀闭。系统通过控制蒸汽气动调节阀，来调节提取罐罐壁夹套上的蒸汽进汽阀与蒸汽冷凝水排放阀，保持药液的微沸状态，按照提取工艺的需求，设定煎煮时间，进行药液的煎煮过程，保持提取罐内的压力，以维持恒定的温度。采用传统的蒸汽加热，由于系统的高压等因素，这种加热方法不仅耗能大，还极其危险。不仅如此，传统的提取工艺对提取药液进行的多次煎煮，使中药中的有效成分破坏极其严重、提取率相对较低、且能耗较高。
国内大型中药生产厂家大多采用动态提取中药，这个过程中温度的控制通常采用常规的PID(中文比例-积分-微分英文Proportion Integration Differentiation)处理与施工人员现场实际经验相结合的方法。但中药的提取过程，具有非线性、大滞后及时变性等特点，使建立精确的提取工艺的模型变得非常困难，所以如果使用传统的控制方法，则很难精确的控制提取温度，导致产品质量不稳定、提取效率低、原料消耗和能耗偏大等不良的结果。通过调研一些大型中药厂，发现在加热到设定值时，由于系统散热和进热量不平衡导致的温度偏差，会严重影响产品的质量，而且错误的操作同样会带来不必要的原料及能量损失。
现有技术存在问题如下：
1、采用蒸汽加热，虽然能满足中药提取的需要，但还是存在许多不足：能源浪费太大，蒸汽在输送过程中热量损失大，用热过程中排出水汽有带走热量，同时，锅炉排污又要损失热量；蒸汽加热所需的压力大，对系统的受压等级要求高，这不但造价高，而且不安全因素也很大。
2、采用常规PID处理加人工经验相结合的方式调节控制温度。不适用于复杂繁琐的系统，而且存在人工参与度大，自动化度低，出错率高、效率低，产品质量差等问题。
因此，针对上述问题，本发明提供一种新的中药多糖提取温度自动控制系统、方法及中药多糖提取系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种中药多糖提取温度自动控制系统、方法及中药多糖提取系统，以解决现有中药提取过程中温度不精确影响提取效果的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种中药多糖提取温度自动控制系统，包括：伸入供热液管内的热管温度传感器，用于实时获取并发送加热后的导热油温度信号；伸入供冷液管内的冷管温度传感器，用于实时获取并发送冷却后的导热油温度信号；伸入中药多糖提取器内的反应温度传感器，用于实时获取并发送待提取液温度信号；中央处理器，用于对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令；热油供液泵，用于接收热油流速调节指令，并根据该热油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送加热后的导热油的流速；冷油供液泵，用于接收冷油流速调节指令，并根据该冷油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送冷却后的导热油的流速。
优选地，所述中央处理器包括温差计算模块、模糊PID处理模块、模糊清晰化模块和PWM输出模块；所述温差计算模块将接收到的待提取液温度信号与预设目标温度进行对比得到温度差值和偏差变化率，并将该温度差值和偏差变化率发送至所述模糊PID处理模块；所述模糊PID处理模块根据接收到的温度差值、偏差变化率、进行模糊PID处理得到比例系数、积分系数和微分系数，并将该比例系数、积分系数和微分系数发送至所述模糊清晰化模块；所述模糊清洗化模块根据接收到的加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号对比例系数、积分系数和微分系数进行清晰化处理，得到清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数，并将该清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数发送至所述PWM输出模块；所述PWM输出模块根据清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数计算出比例输出、积分输出、微分输出，再根据比例输出、积分输出、微分输出得出输出参数，并将该输出参数与预设的温度控制参数进行对比，根据对比结果生成热油流速控制指令发送至所述热油供液泵，同时生成冷油流速控制指令发送至所述冷油供液泵。
优选地，所述反应温度传感器和所述模糊PID处理模块分别与所述温差计算模块电连接，所述热管温度传感器、所述冷管温度传感器、所述模糊PID处理模块和所述PWM输出模块分别与所述模糊清晰化模块电连接；所述热油供液泵和所述冷油供液泵分别与所述PWM输出模块电连接。
本发明还提供的一种应用上所述中药多糖提取温度自动控制系统实现的温度自动控制方法，包括以下步骤：用伸入供热液管内的热管温度传感器实时获取并发送加热后的导热油温度信号；用伸入供冷液管内的冷管温度传感器实时获取并发送冷却后的导热油温度信号；用伸入中药多糖提取器内的反应温度传感器实时获取并发送待提取液温度信号；用中央处理器对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令；用热油供液泵接收热油流速调节指令，并根据该热油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送加热后的导热油的流速；用冷油供液泵接收冷油流速调节指令，并根据该冷油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送冷却后的导热油的流速。
优选地，所述用中央处理器对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令的具体步骤为：用温差计算模块将接收到的待提取液温度信号与预设目标温度进行对比得到温度差值和偏差变化率，并将该温度差值和偏差变化率发送至模糊PID处理模块；用所述模糊PID处理模块根据接收到的温度差值、偏差变化率、进行模糊PID处理得到比例系数、积分系数和微分系数，并将该比例系数、积分系数和微分系数发送至模糊清晰化模块；用所述模糊清洗化模块根据接收到的加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号对比例系数、积分系数和微分系数进行清晰化处理，得到清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数，并将该清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数发送至PWM输出模块；用所述PWM输出模块根据清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数计算出比例输出、积分输出、微分输出，再根据比例输出、积分输出、微分输出得出输出参数，并将该输出参数与预设的温度控制参数进行对比，根据对比结果生成热油流速控制指令发送至所述热油供液泵，同时生成冷油流速控制指令发送至所述冷油供液泵。
本发明还提供一种中药多糖提取系统，包括如上任一所述中药多糖提取温度自动控制系统。
优选地，还包括加热炉、制冷罐、中药多糖提取器；所述中药多糖提取器的调温进液口通过供热液管与所述加热炉连通，所述中药多糖提取器的调温进液口还通过供冷液管与所述制冷罐连通；所述加热炉和所述制冷罐并联设置；所述供热液管上安装热管温度传感器和热油供液泵，该热油供液泵的进液端与所述加热炉的出液端连通，该热油供液泵的出液端与所述中药多糖提取器的调温进液口连通；所述供冷液管上安装冷管温度传感器和冷油供液泵，该冷油供液泵的进液端与所述制冷罐的出液端连通，该冷油供液泵的出液端与所述中药多糖提取器的调温进液口连通；所述中药多糖提取器内设反应温度传感器，所述热管温度传感器、所述反应温度传感器和所述冷管温度传感器分别与中央处理器电连接，所述热油供液泵和所述冷油供液泵分别与中央处理器电连接。
优选地，所述中药多糖提取器的调温出液口分别通过第一回油管和第二回油管与所述加热炉的进液口和所述制冷罐的进液口对应连通；所述第一回油管和所述第二回油管上分别设有第一进液阀和第二进液阀。
优选地，所述中药多糖提取器为醇沉罐，该醇沉罐包括内部蒸馏腔和包覆于该反应腔外部的调温夹层腔，所述调温进液口和所述调温出液口分别与所述调温夹层腔连通；所述反应温度传感器伸入所述内部蒸馏腔。
优选地，还包括显示器，设置于所述供热液管上的热管流量变送器，设置于所述供冷液管上的冷管流量变送；所述热管流量变送器和所述冷管流量变送器分别与所述中央处理器电连接；所述中央处理器与所述显示器电连接。本发明与现有技术相比具有以下的优点：
1、本发明提供的中药多糖提取温度自动控制系统采用导热油进行温度调节，具有热量散失少、能耗低、温度稳定、可控、所需设备少、安全性高的特点；具有模糊PID处理功能的中央处理器控制根据实时的加热后的导热油温度、冷却后的导热油温度和待待提取液温度生成冷油流速调节指令和热油流速调节指令对冷油供液泵的泵速和热油供液泵的泵速进行调节，进而实现对重要多糖提取器内温度的自动调节，减少人工参与，提高多糖提取系统的自动化程度；减少出错率，提高多糖的提取质量和提取效率。
2、本发明提供中药多糖提取系统采用导热油进行加热，具有热量散失少、能耗低、温度稳定、可控、所需设备少、安全性高，还能够将热量循环使用，可大大节省费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中所述中药多糖提取温度自动控制系统的示意图；
图2为本发明中所述方法的步骤框图；
图3为本发明中所述中药多糖提取系统的电器连接框图；
图4为应用本发明进行中药多糖提取和应用常规PID处理进行中药多糖提取的待提取液温度变化仿真曲线图；
其中：曲线a为应用本发明所述中药多糖提取温度自动控制系统的待提取液温度变化曲线图；
曲线b为理想的待提取液温度变化曲线图；
曲线c为应用常规PID处理进行中药多糖提取的待提取液温度变化曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参加图1所示，本实施例提供的一种中药多糖提取温度自动控制系统，
伸入供热液管内的热管温度传感器，用于实时获取并发送加热后的导热油温度信号；
伸入供冷液管内的冷管温度传感器，用于实时获取并发送冷却后的导热油温度信号；
伸入中药多糖提取器内的反应温度传感器，用于实时获取并发送待提取液温度信号；
中央处理器，用于对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令；
热油供液泵，用于接收热油流速调节指令，并根据该热油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送加热后的导热油的流速；
冷油供液泵，用于接收冷油流速调节指令，并根据该冷油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送冷却后的导热油的流速。
本实施例中所述模糊PID处理的中文名称为：参数自整定的模糊PID，英文名称为：parameters self-turning fuzzy PID
参见图1所示，本实施例中所述中央处理器包括温差计算模块、模糊PID处理模块、模糊清晰化模块和PWM输出模块；所述温差计算模块将接收到的待提取液温度信号与预设目标温度进行对比得到温度差值和偏差变化率，并将该温度差值和偏差变化率发送至所述模糊PID处理模块；所述模糊PID处理模块根据接收到的温度差值、偏差变化率、进行模糊PID处理得到比例系数、积分系数和微分系数，并将该比例系数、积分系数和微分系数发送至所述模糊清晰化模块；所述模糊清洗化模块根据接收到的加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号对比例系数、积分系数和微分系数进行清晰化处理，得到清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数，并将该清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数发送至所述PWM输出模块；所述PWM输出模块根据清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数计算出比例输出、积分输出、微分输出，再根据比例输出、积分输出、微分输出得出输出参数，并将该输出参数与预设的温度控制参数进行对比，根据对比结果生成热油流速控制指令发送至所述热油供液泵，同时生成冷油流速控制指令发送至所述冷油供液泵。
参见图1所示，本实施例中所述反应温度传感器和所述模糊PID处理模块分别与所述温差计算模块电连接，所述热管温度传感器、所述冷管温度传感器、所述模糊PID处理模块和所述PWM输出模块分别与所述模糊清晰化模块电连接；所述热油供液泵和所述冷油供液泵分别与所述PWM输出模块电连接。
本发明提供的中药多糖提取温度自动控制系统采用导热油进行温度调节，具有热量散失少、能耗低、温度稳定、可控、所需设备少、安全性高的特点；具有模糊PID处理功能的中央处理器控制根据实时的加热后的导热油温度、冷却后的导热油温度和待待提取液温度生成冷油流速调节指令和热油流速调节指令对冷油供液泵的泵速和热油供液泵的泵速进行调节，进而实现对重要多糖提取器内温度的自动调节，减少人工参与，提高多糖提取系统的自动化程度；减少出错率，提高多糖的提取质量和提取效率。
参见图2所示，本实施例提供的一种应用如上所述中药多糖提取温度自动控制系统实现的温度自动控制方法，包括以下步骤：
用伸入供热液管内的热管温度传感器实时获取并发送加热后的导热油温度信号；
用伸入供冷液管内的冷管温度传感器实时获取并发送冷却后的导热油温度信号；
用伸入中药多糖提取器内的反应温度传感器实时获取并发送待提取液温度信号；
用中央处理器对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令；
用热油供液泵接收热油流速调节指令，并根据该热油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送加热后的导热油的流速；
用冷油供液泵接收冷油流速调节指令，并根据该冷油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送冷却后的导热油的流速。
本实施例中所述用中央处理器对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令的具体步骤为：
用温差计算模块将接收到的待提取液温度信号与预设目标温度进行对比得到温度差值和偏差变化率，并将该温度差值和偏差变化率发送至模糊PID处理模块；此处的计算公式为温度差值E(k)＝T0-T3；偏差变化率Ec(k)＝dE/dt，其中：T3为待提取液温度，T0为预设目标温度；
用所述模糊PID处理模块根据接收到的温度差值、偏差变化率、进行模糊PID处理得到比例系数、积分系数和微分系数，并将该比例系数、积分系数和微分系数发送至模糊清晰化模块；此过程的公式为：
其中，△Kp、△Ki、△Kd分别为比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的输出修正量；Kp′为比例系数Kp的变化率，Ki′为积分系数Ki的变化率，Kd′为微分系数Kd的变化率；
用所述模糊清洗化模块根据接收到的加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号对比例系数、积分系数和微分系数进行清晰化处理，得到清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数，并将该清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数发送至PWM输出模块；此过程的公式为：
清晰化的比例系数kp＝Kp*(T2-T1)；
清晰化的积分系数ki＝Ki*(T2-T1)；
清晰化的微分系数kd＝Kd*(T2-T1)；
其中，T2为加热后的导热油温度,T1为冷却后的导热油温度
用所述PWM输出模块根据清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数计算出比例输出、积分输出、微分输出，再根据比例输出、积分输出、微分输出得出输出参数，并将该输出参数与预设的温度控制参数(通常为0)进行对比，根据对比结果生成热油流速控制指令发送至所述热油供液泵，同时生成冷油流速控制指令发送至所述冷油供液泵；此处输出参数OUT＝Up+Ui+Ud；
其中，比例输出Up、积分输出Ui、微分输出Ud。
本实施例中所述输出参数OUT与预设的温度控制参数(通常为0)进行对比，根据对比结果生成热油流速控制指令发送至所述热油供液泵，同时生成冷油流速控制指令发送至所述冷油供液泵的具体步骤为：
①当输出参数OUT<温度控制参考量，调大向所述热油供液泵发送的PWM占空比信号，并不断对比输出参数与温度控制参考量，至输出参数OUT＝温度控制参考量时，停止向所述热油供液泵发送PWM占空比信号；
②当输出参数OUT>温度控制参考量，调整向所述冷油供液泵发送的PWM占空比信号，并不断对比输出参数与温度控制参考量，至输出参数OUT＝温度控制参考量时，停止向所述冷油供液泵发送PWM占空比信号。
参见图3所示，本实施例提供的一种中药多糖提取系统，包括如上所述中药多糖提取温度自动控制系统；还包括加热炉2、制冷罐3、中药多糖提取器1；所述中药多糖提取器内设有用于感应待提取液温度的反应温度传感器411；所述醇沉罐的调温进液口与混合进液管11连通，所述混合进液管11分别通过供冷液管31和供热液管21与所述制冷罐和所述加热炉连通；所述供热液管上安装有热油供液泵211和热管温度传感器421，所述热油供液泵的进液端与所述加热炉的出液端连通，所述热油供液泵的出液端与所述混合进液管连通；所述供冷液管上安装有冷油供液泵311和冷管温度传感器431，该冷油供液泵的进液端与所述制冷罐的出液端连通，所述冷油供液泵的出液端与所述混合进液管连通；所述中药多糖提取器的调温出液口与总出液管12连通，所述总出液管的出液端连通第一回油管22和第二回油管32，所述第一回油管与所述加热炉的进液口连通，所述第二回油管与所述制冷罐的进液口连通；所述第一回油管和所述第二回油管上分别设有第一进液阀221和第二进液阀231
参见图3所示，本实施例中所述热油供液泵211包括第一离心泵和输出端与该第一离心泵的输入端连接的第一变频器；所述冷油供液泵311包括第二离心泵和输出端与该第二离心泵的输入端连接的第二变频器；所述第一变频器和所述第二变频器分别与所述中央处理器的PWM输出模块电连接；由离心泵和变频器组成供液泵为现有技术，其结构和功能均是公知的，此处不再过多赘述。
参见图3所示，本实施例中所述中药多糖提取器为醇沉罐，该醇沉罐包括内部蒸馏腔13和包覆于该反应腔外部的调温夹层腔14，所述调温进液口和所述调温出液口均分别与所述调温夹层腔连通；所述反应温度传感器伸入所述内部蒸馏腔。所述调温进液口设置于所述调温夹层腔的下部，所述调温出液口设置于所述调温夹层腔的上部，以使进入所述调温夹层腔的导热油充分与所述内部蒸馏腔内的待提取液进行热交换；所述内部蒸馏腔内设有搅拌机构15，所述醇沉罐是现有技术，其结构是公知的，此处不再过多赘述。利用醇沉罐将加热后的导热油和冷却后的导热油混合后对待提取液进行温度调节，混合后温度调节更稳定，均匀，与待反应液接触更充分。
参见图3所示，本实施例还包括显示器，设置于所述供热液管上的热管流量变送器422，设置于所述供冷液管上的冷管流量变送432；所述热管流量变送器和所述冷管流量变送器分别与所述显示器电连接，实时显示供冷液管和供热液管内导热油的流速，当醇沉罐内待提取液实时温度与预设目标温度差别较大时，便于操作人员根据经验人为调节所述热油供液泵和所述冷油供液泵的流速，加快对所述醇沉罐内待提取液温度的调节速率。
参见图3所示，本实施例中所述供冷液管上设有供冷液管电动阀312和所述供热液管上设有供热液管电控阀212；所述供冷液管和所述供热液管上均设有单向阀。
本发明提供中药多糖提取系统采用导热油进行加热，具有热量散失少、能耗低、温度稳定、可控、所需设备少、安全性高，还能够将热量循环使用，可大大节省费用。
本实施例中所述中央处理器为STM32F103ZET6型控制器。
下面以中药提取液、乙醇和碱的混合溶液进行多糖提取为例，对其过程进行简单描述：
向所述中央处理器中输入预设目标温度值T0，同时，所述反应温度传感器、所述热管温度传感器和所述冷管温度传感器分别实时向所述中央处理器发送待提取液温度信号、加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号
所述中央处理器的温差计算模块将待提取液温度T3与预设预设目标温度值T0进行对比，得到取温度差值E(k)和偏差变化率Ec(k)，
所述温差计算模块将温度差值E(k)和偏差变化率Ec(k)发送至所述模糊PID处理模块进行计算得到比例参数Kp、积分参数Ki、微分参数Kd，再将比例参数Kp、积分参数Ki、微分参数Kd发送至所述模糊清晰化模块，
所述模糊清洗化模块根据接收到的加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号对比例系数、积分系数和微分系数进行清晰化处理，得到清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数，并将该清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数发送至PWM输出模块；
所述PWM输出模块根据清晰化的积分参数、清晰化的微分参数得到比例输出Up、积分输出Ui、微分输出Ud；计算出输出OUT＝Up+Ui+Ud，再将OUT与温度控制参考量(0)进行比较，
①当输出OUT<温度控制参考量，调大向所述热油供液泵发送的PWM占空比信号，并不断对比输出OUT与温度控制参考量，至输出OUT＝温度控制参考量时，停止向所述热油供液泵发送PWM占空比信号；
②当OUT>温度控制参考量，调整向所述冷油供液泵发送的PWM占空比信号，并不断对比输出OUT与温度控制参考量，至输出OUT＝温度控制参考量时停止向所述冷油供液泵发送PWM占空比信号。
重复上述步骤，直至E(k)＝0。
根据本实施例提供的具有中药多糖提取温度自动控制系统的中药多糖提取系统进行中药多糖提取的待提取液温度情况如图4中曲线a所示，常规PID处理进行中药多糖提取的待提取液温度情况图4中曲线c所示，两曲线对应实验过程为：在0s时向中药多糖提取器中加入0摄氏度、同质量的待提取液后，分别立即用两种方式进行中药多糖提取器；在进行提取200s时，同时向两中药多糖提取器中补入同质量同温度(约120摄氏度)的待提取液。
可以看出，常规PID处理的延时滞后较严重，要经过很长一段时间的调整才能达到稳态值，基本能达到控制要求；在相同的条件下本发明提供中药多糖提取温度自动控制系统无超调量，上升时间和调节时间快，较常规PID处理具有更好的性能，更接近待提取液的理想温度变化状态(图4中曲线b)；再同时受到外界条件干扰(补入待提取液等)的情况下，本发明提供中药多糖提取温度自动控制系统较常规PID处理可以更快速的调节待提取液温度到目标提取温度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种中药多糖提取温度自动控制系统，其特征在于，包括：
伸入供热液管内的热管温度传感器，用于实时获取并发送加热后的导热油温度信号；
伸入供冷液管内的冷管温度传感器，用于实时获取并发送冷却后的导热油温度信号；
伸入中药多糖提取器内的反应温度传感器，用于实时获取并发送待提取液温度信号；
中央处理器，用于对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令；
热油供液泵，用于接收热油流速调节指令，并根据该热油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送加热后的导热油的流速；
冷油供液泵，用于接收冷油流速调节指令，并根据该冷油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送冷却后的导热油的流速。
2.根据权利要求1所述中药多糖提取温度自动控制系统，其特征在于，所述中央处理器包括温差计算模块、模糊PID处理模块、模糊清晰化模块和PWM输出模块；
所述温差计算模块将接收到的待提取液温度信号与预设目标温度进行对比得到温度差值和偏差变化率，并将该温度差值和偏差变化率发送至所述模糊PID处理模块；
所述模糊PID处理模块根据接收到的温度差值、偏差变化率、进行模糊PID处理得到比例系数、积分系数和微分系数，并将该比例系数、积分系数和微分系数发送至所述模糊清晰化模块；
所述模糊清洗化模块根据接收到的加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号对比例系数、积分系数和微分系数进行清晰化处理，得到清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数，并将该清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数发送至所述PWM输出模块；
所述PWM输出模块根据清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数计算出比例输出、积分输出、微分输出，再根据比例输出、积分输出、微分输出得出输出参数，并将该输出参数与预设的温度控制参数进行对比，根据对比结果生成热油流速控制指令发送至所述热油供液泵，同时生成冷油流速控制指令发送至所述冷油供液泵。
3.根据权利要求2所述中药多糖提取温度自动控制系统，其特征在于，所述反应温度传感器和所述模糊PID处理模块分别与所述温差计算模块电连接，所述热管温度传感器、所述冷管温度传感器、所述模糊PID处理模块和所述PWM输出模块分别与所述模糊清晰化模块电连接；所述热油供液泵和所述冷油供液泵分别与所述PWM输出模块电连接。
4.一种应用权利要求1所述中药多糖提取温度自动控制系统实现的温度自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
用伸入供热液管内的热管温度传感器实时获取并发送加热后的导热油温度信号；
用伸入供冷液管内的冷管温度传感器实时获取并发送冷却后的导热油温度信号；
用伸入中药多糖提取器内的反应温度传感器实时获取并发送待提取液温度信号；
用中央处理器对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令；
用热油供液泵接收热油流速调节指令，并根据该热油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送加热后的导热油的流速；
用冷油供液泵接收冷油流速调节指令，并根据该冷油流速调节指令调整向所述中药多糖提取器泵送冷却后的导热油的流速。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述用中央处理器对接收的加热后的导热油温度信号、冷却后的导热油温度信号和待提取液温度信号进行模糊PID处理，并根据处理结果生成热油流速调节指令和冷油流速调节指令的具体步骤为：
用温差计算模块将接收到的待提取液温度信号与预设目标温度进行对比得到温度差值和偏差变化率，并将该温度差值和偏差变化率发送至模糊PID处理模块；
用所述模糊PID处理模块根据接收到的温度差值、偏差变化率、进行模糊PID处理得到比例系数、积分系数和微分系数，并将该比例系数、积分系数和微分系数发送至模糊清晰化模块；
用所述模糊清洗化模块根据接收到的加热后的导热油温度信号和冷却后的导热油温度信号对比例系数、积分系数和微分系数进行清晰化处理，得到清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数，并将该清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数发送至PWM输出模块；
用所述PWM输出模块根据清晰化的比例系数、清晰化的积分系数和清晰化的微分系数计算出比例输出、积分输出、微分输出，再根据比例输出、积分输出、微分输出得出输出参数，并将该输出参数与预设的温度控制参数进行对比，根据对比结果生成热油流速控制指令发送至所述热油供液泵，同时生成冷油流速控制指令发送至所述冷油供液泵。
6.一种中药多糖提取系统，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一所述中药多糖提取温度自动控制系统。
7.根据权利要求6所述中药多糖提取系统，其特征在于，还包括加热炉、制冷罐、中药多糖提取器；
所述中药多糖提取器的调温进液口通过供热液管与所述加热炉连通，所述中药多糖提取器的调温进液口还通过供冷液管与所述制冷罐连通；所述加热炉和所述制冷罐并联设置；所述供热液管上安装热管温度传感器和热油供液泵，该热油供液泵的进液端与所述加热炉的出液端连通，该热油供液泵的出液端与所述中药多糖提取器的调温进液口连通；所述供冷液管上安装冷管温度传感器和冷油供液泵，该冷油供液泵的进液端与所述制冷罐的出液端连通，该冷油供液泵的出液端与所述中药多糖提取器的调温进液口连通；所述中药多糖提取器内设反应温度传感器，所述热管温度传感器、所述反应温度传感器和所述冷管温度传感器分别与中央处理器电连接，所述热油供液泵和所述冷油供液泵分别与中央处理器电连接。
8.根据权利要求7所述中药多糖提取系统，其特征在于，所述中药多糖提取器的调温出液口分别通过第一回油管和第二回油管与所述加热炉的进液口和所述制冷罐的进液口对应连通；所述第一回油管和所述第二回油管上分别设有第一进液阀和第二进液阀。
9.根据权利要求8所述中药多糖提取系统，其特征在于，所述中药多糖提取器为醇沉罐，该醇沉罐包括内部蒸馏腔和包覆于该反应腔外部的调温夹层腔，所述调温进液口和所述调温出液口分别与所述调温夹层腔连通；所述反应温度传感器伸入所述内部蒸馏腔。
10.根据权利要求9所述中药多糖提取系统，其特征在于，还包括显示器，设置于所述供热液管上的热管流量变送器，设置于所述供冷液管上的冷管流量变送；所述热管流量变送器和所述冷管流量变送器分别与所述中央处理器电连接；所述中央处理器与所述显示器电连接。
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