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研究生:范兆龍
研究生(外文):Chao-Lung Fan
論文名稱:殺菌設備監控系統之建立與功能提昇
論文名稱(外文):The establishment and function enhancement of the monitoring and control system for the sterilization
指導教授:陳和賢陳和賢引用關係
指導教授(外文):Ho-Hsien Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:食品科學系
學門:農業科學學門
學類:食品科學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:115
中文關鍵詞:可程式邏輯控制器模糊控制F0值灰預測
外文關鍵詞:PLCFuzzy controlF0 valueGrey prediction
相關次數:
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罐頭食品之殺菌作業為罐頭製造流程中最具關鍵性的一環,殺菌中最重要的參數為殺菌溫度及時間。本研究在溫度控制方面:實驗提出以可程式控制器(PLC)根據模糊控制器所求出之查表方法來設定控制模式,來降低溫度誤差值可將誤差值降至±0.4℃以內。殺菌時間方面:傳統是以殺菌值(F0值)來決定所需殺菌時間,實驗結果顯示會有過度殺菌的現象;同時本研究提出以PC-based結合灰預測的方式,將所得之預測值作為殺菌結束的依據,此舉可以改善過度殺菌的現象。另一方面本研究嘗試將F0值以查表方式寫入PLC階梯圖內,並以PLC之查表法對F0值做線上即時計算,所計算之結果與離線計算結果做比較,由統計分析顯示兩者無顯著性差異。本研究可提昇小型PLC功能,使其具備有精確控制能力並改善殺菌製程。同時在監控上,建立PC與PLC的溝通連結及PLC內部網路,將所得資料以網頁方式呈現,並結合網路CCD,達到遠端監控的目的。
關鍵字:可程式邏輯控制器、模糊控制、F0值、灰預測
The sterilization of the canned food is a crucial operation for the canning. The criterions in sterilization are temperature and time. In this study, a PLC-based fuzzy controller was designed for decreasing temperature error. The result showed that it could reduce its error within ± 0.4℃ and sterilization time would be adjusted determined by sterilization value (F0 value). In order to avoid over sterilization on the canned food, grey prediction method was proposed to predict proper F0 value to end the sterilization. The calculation of F0 value had been coded into the ladder diagram of PLC, in the way of lookup table. The result showed that using fuzzy temperature control could obtain the better sterilization quality. By statistical analysis, there is no significant difference for the calculated results both obtained from PLC on-line and PC off-line. Accordingly, the function of small size PLC has been enhanced not only for its control precision but also for improving sterilization process. Meanwhile the communication protocol between PLC and PC and intranet between PLCs were constructed, and displayed on website by associating with network camera to monitor the whole process.
Key words: PLC、 Fuzzy control、F0 value、Grey prediction
目 錄
中文摘要------------------------------------------------------I
英文摘要----------------------------------------------------III
誌謝---------------------------------------------------------IV
目錄--------------------------------------------------------- V
圖索引-----------------------------------------------------VIII
表索引-----------------------------------------------------XIII
第一章 前言---------------------------------------------------1
第二章 文獻回顧-----------------------------------------------3
2.1殺菌原理及介紹---------------------------------------------3
2.1.1罐頭之殺菌---------------------------------------------3
2.1.2殺菌程序介紹---------------------------------------------4
2.1.3 D值(9成滅菌時間)與Z值(耐熱性指標)-----------------------6
2.1.4 殺菌值(F0)之介紹----------------------------------------7
2.2 模糊邏輯理論---------------------------------------------11
2.3灰色系統理論----------------------------------------------16
2.4可程式控制器----------------------------------------------19
第三章 理論基礎----------------------------------------------25
3.1 模糊控制器的基本設計方法---------------------------------25
3.2灰預測模型之建立------------------------------------------30
3.2.1 灰色理論-----------------------------------------------30
3.2.2灰微分方程式--------------------------------------------33
3.2.3 灰預測模型之建立---------------------------------------34
3.2.4模型精度檢驗--------------------------------------------36
第四章 試驗設備與方法----------------------------------------38
4.1 測定F0值之材料-------------------------------------------38
4.2設備與元件------------------------------------------------38
4.3軟體設備--------------------------------------------------43
4.4試驗方法--------------------------------------------------44
4.4.1殺菌流程控制方法----------------------------------------44
4.4.2測定F0值方法--------------------------------------------47
第五章 研究方法----------------------------------------------52
5.1 模糊理論─查表法的制備-----------------------------------52
5.2 監控系統之建立-------------------------------------------55
5.2.1 PC與PLC的串列通訊--------------------------------------55
5.2.2 PLC網路系統之建立--------------------------------------60
5.2.3 TCP/IP 轉換器------------------------------------------64
5.3 F0值查表之制備-------------------------------------------65
第六章 結果與討論--------------------------------------------68
6.1 殺菌過程監控系統之建立-----------------------------------68
6.2 殺菌過程溫度控制之探討-----------------------------------73
6.3 灰預測於殺菌值(F0)之探討---------------------------------89
6.4 以查表法線上計算F0值-------------------------------------98
第七章 結論-------------------------------------------------104
參考文獻----------------------------------------------------105
附錄一 模糊查表法之PLC階梯圖--------------------------------111
附錄二 F0值查表法之PLC階梯圖--------------------------------112
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