白酒是我國(guó)特有的酒種,具有廣泛的消費(fèi)人群,在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)組成中占有重要地位,因此確保白酒的質(zhì)量就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的摘酒方法主要是是看花摘酒,量質(zhì)摘酒和分段摘酒,生產(chǎn)周期長(zhǎng),效率低,對(duì)摘酒工個(gè)人依賴(lài)性較強(qiáng),機(jī)械化摘酒的出現(xiàn)雖然彌補(bǔ)了部分缺點(diǎn),但是難以達(dá)到人工操作時(shí)的靈活度。與傳統(tǒng)的摘酒方法相比,近紅外光譜分析技術(shù)縮短生產(chǎn)周期、提高摘酒效率,可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)參數(shù),不損壞樣品,是一種高效綠色的檢測(cè)方式。本文采用近紅外光譜分析技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行白酒在線(xiàn)檢測(cè),采用PLC控制程序進(jìn)行在線(xiàn)控制,對(duì)白酒中酒精濃度這一指標(biāo)定量分析,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘酒,并在摘酒在線(xiàn)檢測(cè)模擬試驗(yàn)臺(tái)上模擬摘酒,主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)為實(shí)現(xiàn)白酒的在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制,從摘酒特征的提取入手,確定基于近紅外光譜分析技術(shù)的摘酒在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,采用模塊劃分法將總系統(tǒng)分為摘酒檢測(cè)模塊、摘酒質(zhì)量等級(jí)的控制模塊、摘酒質(zhì)量等級(jí)的執(zhí)行模塊,摘酒檢測(cè)模塊分為近紅外光譜采集子模塊和計(jì)算機(jī)光譜分析子模塊。其中近紅外光譜采集子模塊的功能是在線(xiàn)采集原酒的近紅外光譜圖,計(jì)算機(jī)光譜分析子模塊的功能是將采集到的光譜實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析,并將分析結(jié)果傳輸至質(zhì)量等級(jí)控制模塊;摘酒質(zhì)量等級(jí)的控制模塊主要由PLC可編程控制器完成,根據(jù)采集到的光譜及分析結(jié)果,編程后自動(dòng)控制各個(gè)電磁閥的閉合;摘酒質(zhì)量等級(jí)的執(zhí)行模塊是通過(guò)控制不同等級(jí)的電磁閥動(dòng)作控制摘酒時(shí)不同質(zhì)量等級(jí)的流向,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘酒的功能。(2)為了滿(mǎn)足摘酒在線(xiàn)檢測(cè)模擬試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)要求,從精度、量程匹配和性?xún)r(jià)比等方面考慮,對(duì)摘酒在線(xiàn)檢測(cè)模擬試驗(yàn)臺(tái)主要工作硬件進(jìn)行合理的選型,選定SE系列工作波長(zhǎng)范圍1.55～1.95μm的微型近紅外光譜傳感器為試驗(yàn)臺(tái)的核心檢測(cè)器件,可以滿(mǎn)足摘酒過(guò)程中對(duì)包括酒精濃度、己酸乙酯在內(nèi)的多化學(xué)指標(biāo)在線(xiàn)檢測(cè)的需要;光源選用美國(guó)Welch Allyn公司生產(chǎn)的997418-21型鹵鎢燈;PLC控制器選用臺(tái)達(dá)SS系列DVP14SS11R2型號(hào)作為控制元件;電磁閥選用金磁2W系列二位二通直動(dòng)式膜片式防爆型電磁閥。最后,對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的管路和容器以及空間結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行了的設(shè)計(jì)。(3)完成了白酒摘酒在線(xiàn)檢測(cè)模擬試驗(yàn)臺(tái)的部分軟件設(shè)計(jì)和編程。選用LinkSpec采集軟件完成光譜采集、NIRSA4.6化學(xué)計(jì)量方法進(jìn)行建模和PLC控制軟件實(shí)現(xiàn)控制。在LinkSpec采集軟件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了LinkSpec擴(kuò)展模塊軟件,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集模塊、在線(xiàn)檢測(cè)模塊和控制模塊的協(xié)同運(yùn)行,經(jīng)程序調(diào)試和測(cè)試證明,白酒摘酒在線(xiàn)檢測(cè)模擬試驗(yàn)臺(tái)的光譜檢測(cè)部分和原酒等級(jí)分級(jí)控制部分工作安全可靠,試驗(yàn)臺(tái)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。(4)為了驗(yàn)證白酒摘酒在線(xiàn)檢測(cè)模擬試驗(yàn)臺(tái)的在線(xiàn)檢測(cè)和原酒分級(jí)的實(shí)際工作效果,首先在離線(xiàn)的狀態(tài)下建立了酒精濃度的預(yù)測(cè)模型,分析了模型的預(yù)測(cè)效果,試驗(yàn)表明,對(duì)18個(gè)樣本,采用非插值數(shù)據(jù)經(jīng)FD預(yù)處理后,偏最小二乘回歸建立的模型預(yù)測(cè)效果優(yōu)于逐步向前回歸、主成分回歸建立的模型,其預(yù)測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差RMSECP小于0.8739。將上述最佳模型帶入到LinkSpec擴(kuò)展模塊軟件,模擬了摘酒在線(xiàn)檢測(cè)的試驗(yàn),按預(yù)先設(shè)定的3個(gè)等級(jí)原酒的酒精濃度標(biāo)準(zhǔn)(66%以上、66%～47%、47%以下)進(jìn)行摘酒試驗(yàn),模擬試驗(yàn)得到的3個(gè)等級(jí)的酒精濃度分別為69.5%、58.6%和41.8%,結(jié)果證明,模擬試驗(yàn)測(cè)量的酒精濃度都在預(yù)定的酒精濃度范圍之內(nèi),說(shuō)明試驗(yàn)臺(tái)可以完成摘酒在線(xiàn)檢測(cè)和控制的功能。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：O657.33;TS262.3
【部分圖文】：

pn 的光譜圖，經(jīng)化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件的處理，確定這組訓(xùn)練集樣本的光譜圖同函數(shù)關(guān)系（模型），只要采集到未知樣本 x1 的光譜譜圖，通過(guò)模型的函數(shù)出 x1 的含量或組分，這個(gè)過(guò)程即為近紅外光譜分析技術(shù)的基本原理，如圖

為最終能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)奠定可行的技術(shù)儲(chǔ)備；的工作場(chǎng)景，采用模塊化設(shè)計(jì)的理念，將光譜采集、校正析和管理等工作由計(jì)算機(jī)完成，摘酒的各個(gè)執(zhí)行工作的實(shí) PLC 承擔(dān)，二者僅僅需要完成的是計(jì)算機(jī)摘酒質(zhì)量等級(jí)的LC 收到二進(jìn)制代表質(zhì)量等級(jí)的代碼執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作即可；產(chǎn)的強(qiáng)制規(guī)定的要求，但考慮到實(shí)驗(yàn)室搭建的是模擬摘酒、設(shè)計(jì)試驗(yàn)等環(huán)節(jié)中使用安全性較高的電磁閥作為執(zhí)行元測(cè)系統(tǒng)將采用氣動(dòng)閥作為執(zhí)行元件。設(shè)計(jì)為了適應(yīng)實(shí)用化的需要，盡量做到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，疊加設(shè)計(jì)模式。變化特征.1

摘酒檢測(cè)模塊主要由微型近紅外光譜傳感器和計(jì)算機(jī)組成，微型近紅外光譜傳感管道內(nèi)獲得實(shí)時(shí)原酒光譜，交由計(jì)算機(jī)處理，即由計(jì)算機(jī)分析并獲得原酒質(zhì)量等級(jí)，并將信息反饋至摘酒質(zhì)量等級(jí)控制模塊，即 PLC，由 PLC 進(jìn)行邏輯判斷，控制各口電磁閥的閉合，即摘酒質(zhì)量等級(jí)執(zhí)行模塊。圖 2.2 為系統(tǒng)模塊關(guān)系圖。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2865381