近年来，我国人工工资水平大幅上涨，对比过去十年，人工成本翻倍，中国制造业的劳动力优势正在渐渐削弱，而劳动力群体正在发生代际替换，招工难成了日益凸显的劳动力供需矛盾。我们正处在“制造业”向“智造业”跨越式发展的新时期；并且如果甘蔗植物细胞水提取工艺生产线采用人工手动操作，有着加热汽源波动大，汽、水、物料的平衡性差，浓度配比仅靠经验判断、参数控制不稳或停产停机等缺陷，生产效率低，同时易造成甘蔗植物细胞水品质出现波动，不利于对甘蔗植物细胞水生产规模化、均衡生产，也不利于保证甘蔗植物细胞水产品质量和口感。所以甘蔗植物水提取生产线实现自动化是项目成功的必要条件。
本文是研究自动控制系统在甘蔗植物水提取生产过程的应用，开发出一套基于现场总线和工业以太网的分布式自动控制系统，以实现加热用蒸汽汽源参数稳定可控，及恒压恒流输送甘蔗汁、箱体罐体疏水排底、甘蔗植物水定量配比等生产过程的全程自动控制，实现日产40吨水的产业化目标。
甘蔗植物水饮料生产车间共分为六个主要工段，依次为原料提取、一次加热、前置物理过滤、二次加热、膜过滤、甘蔗植物水配兑。这六个工段提出了各自的控制目标，可以归纳为：物料均衡输送，压力、温度、流量动态平衡，精确定量配比。要达成工艺控制目标，本项目需解决以下的问题：
(1）研究甘蔗植物水提取工艺的自动控制过程中关键控制点的算法；
(2）对各工段进行控制硬件配置及组态；
(3）使用开放性通讯网络将各工段衔接为分布式自控系统。
甘蔗植物水提取过程表现出多变量、非线性、时变性的特性，使用传统的反馈控制方式不能满足控制目的，需要研究传统PID与串级控制、模糊控制相结合，实现生产过程精确控制；甘蔗汁配比，人工操作强度大，且不能根据物料浓度变化随时调整配比量来保证精度，研究甘蔗汁配比控制方法，构建精确配比模型，实现定量精确配比。
以串级PID控制方式实现甘蔗汁多级加热灭菌用汽自动调节功能。
列管式多级加热灭菌蒸汽源的压力和温度不稳定，并且受到过汁流量、初始温度的影响，需要频繁调节，人工调节方式难以获得稳定的温压值，影响加热温度进而后续生产。若采用单回路控制，由于原料、蒸汽的流量的扰动导致控制作用不及时，偏差大，控制质量差，往往不能满足生产要求。
本文采用加热器出口温度与蒸汽流量的串级控制，在加热控制流程上串接两个PID控制器构成双闭环控制系统，用温度控制器的输出作为流量控制器的设定值，由流量控制器输出去控制蒸汽加热管道的控制阀。
该甘蔗植物水提取工艺现场总线自动控制系统投入运行后，全线的设备产能得到提高，每天产量达到40吨，提升产品质量，提高生产效率，降低生产成本；提高产品质量稳定性，避免人为操作失误引起的生产事故；使用甘蔗植物水提取工艺现场总线自动控制系统，整条生产线只需要8个操作人员，就可以正常运行，达到了高效、节省人工的目标。
