CN101937248A

CN101937248A - 均质机的自动控制方法及其控制装置

Info

Publication number: CN101937248A
Application number: CN201010243464.7A
Authority: CN
Inventors: 张相胜; 潘丰; 王震
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-01-05

Abstract

本发明提供一种均质机的自动控制方法，将水溶性和油溶性原料分别加入水相锅和油相锅内，设定水相锅、油相锅内搅拌电机的转速；设定水相锅、油相锅的温度；启动水相锅、油相锅的出料泵，将初处理后的物料泵入真空乳化锅内；启动乳化锅的液压电机，垂直下降主搅拌器，手动旋紧密封阀；根据加工要求改变主搅拌电机与均质搅拌电机的转速；启动真空泵电机，使乳化锅的负压力不断变大；向乳化锅的夹套内输入蒸汽；通过夹套上的排气口减小乳化锅内负压力，打开乳化锅的出料泵，排出乳化品。本发明还提供了实现上述方法的装置。本发明可以完成实时的速度控制，稳定快速的温度控制，安全的压力控制，液压站控制，连锁保护控制。

Description

均质机的自动控制方法及其控制装置

技术领域

本发明涉及用于均质机上对需要均质的产品进行自动控制的方法以及自动控制装置。

背景技术

真空均质乳化机(简称均质机)，由乳化锅(可升降锅盖、翻转式锅体)、水相锅、油相锅、真空装置、温度控制系统、电气控制系统等组成。水溶性和油溶性原料分别在水相锅和油相锅内熔化或溶解，锅体夹套通过水蒸气加热使锅内温度达到设定值后，水相锅和油相锅内的原料通过过滤器转移至乳化锅内进行一定时间的搅拌和乳化。在此过程中可进行均质搅拌和真空脱气。然后，向夹套通入冷水，冷却到一定温度后(如45℃以下)，添加香精，继续冷却至设定温度后停止搅拌，恢复常压后即可出料。

随着控制技术的进步，目前均质机的自动化程度要求越来越高，传统的继电器控制系统的均质机对操作人员的技术和操作熟练度要求较高，会增大操作人员的操作强度，已不适应生产的要求。

发明内容

针对现有均质机的控制方法的不足，申请人经过研究改进，提供另一种均质机的自动控制方法，用于均质产品的生产控制，使得生产的均质产品有更好的颗粒和混合效果，申请人同时提供了实现该方法的控制装置。

本发明的技术方案如下：

一种均质机的自动控制方法，步骤如下：

①将水溶性和油溶性原料分别加入水相锅和油相锅内，启动水相锅、油相锅内的搅拌电机，并且设定水相锅、油相锅内搅拌电机的转速；

②设定水相锅、油相锅的温度，向水相锅、油相锅的夹套内输入蒸汽控制温度；

③对水相锅、油相锅内的原料的初处理完成后，启动水相锅、油相锅的出料泵，将初处理后的物料泵入真空乳化锅内；

④当水相锅、油相锅内的物料完全泵入乳化锅内后，出料泵停止运行，启动乳化锅的液压电机，垂直下降主搅拌器，当下降到位时，液压电机停止工作，然后手动旋紧密封阀，将真空乳化锅密封；

⑤启动主搅拌电机与均质搅拌电机，转速从零上升到用户的设定值，并根据加工要求改变主搅拌电机与均质搅拌电机的转速；

⑥启动真空泵电机，使乳化锅的负压力不断变大，当达到用户设定值时，真空泵电机自动停止；

⑦向乳化锅的夹套内输入蒸汽对乳化锅进行加热控制，乳化锅内原料被加热到用户设定温度；

⑧乳化工作完成后，通过夹套上的排气口减小乳化锅内负压力，当乳化锅压力为零时，打开乳化锅的出料泵，排出乳化品。

其进一步的技术方案为：

步骤①中，所述水相锅、油相锅内的搅拌电机的转速是通过PLC自动进行控制的。

步骤②中，所述温度控制采用模糊PID控制。

步骤③中，所述出料泵出料是通过PLC自动进行控制的，并且在出料泵出料时，水相锅、油相锅内的搅拌电机停止运转。

步骤⑦中，所述温度控制采用模糊PID控制。

本发明还提供了一种均质机的自动控制装置，包括PLC以及与所述PLC连接的HMI；PLC通过输入输出模块连接传感器、开关及控制设备；PLC通过模数转换模块连接压力传感器；PLC通过温度控制模块连接温度传感器；PLC通过速度控制模块顺序连接变频器以及电机。

本发明的有益技术效果是：

本发明可以完成实时的速度控制，稳定快速的温度控制，安全的压力控制，液压站控制，连锁保护控制。改善均质机的均质效果，提高操作人员的操作水平。用于化工、医药、生物、食品等诸多领域中的非均相的液一固和液一液多相体分散体系的混合。混合物的均匀度不只分散相分布均匀，而且还使分散质一步微粒化，使之具有更稳定、更细致的均匀性，含固体的悬浮液的固体颗粒微粒化，含油滴的乳化液的油滴微滴化。

附图说明

图1是均质机系统的示意图。

图2是本发明方法的流程图。

图3是本发明装置的结构框图。

图4是本发明装置PLC的模糊PID控制原理框图。

图5是本发明装置的参数设定画面图。

图6是本发明装置的出厂参数(系统关键参数)设定画面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1是均质机系统的示意图。图2是本发明方法的流程图。见图2，本发明均质机的自动控制方法的步骤如下(结合图1说明)：

步骤S01，将水溶性原料1和油溶性原料2分别加入水相锅3和油相锅4内，启动水相锅3、油相锅4内的搅拌电机5、6，并且设定水相锅3、油相锅4内搅拌电机5、6的转速；

步骤S02，设定水相锅3、油相锅4的温度，向水相锅3、油相锅4的夹套7、8内输入蒸汽12控制温度；

步骤S03，对水相锅3、油相锅4内的原料的初处理完成后，启动水相锅3、油相锅4的出料泵9、10，将初处理后的物料泵入真空乳化锅11内；

步骤S04，当水相锅3、油相锅4内的物料完全泵入乳化锅11内后，出料泵9、10停止运行，启动乳化锅11的液压电机，垂直下降主搅拌器的电机13，当下降到位时，液压电机停止工作，然后手动旋紧密封阀14，将真空乳化锅11密封；

步骤S05，启动主搅拌电机13与均质搅拌电机13a，转速从零上升到用户的设定值，并根据加工要求改变主搅拌电机13与均质搅拌电机13a的转速；

步骤S06，启动真空泵电机15，使乳化锅11的负压力不断变大，当达到用户设定值时，真空泵电机15自动停止；

步骤S07，向乳化锅11的夹套16内输入蒸汽12对乳化锅进行加热控制，乳化锅11内原料被加热到用户设定温度；

步骤S08，乳化工作完成后，通过夹套16上的排气口17减小乳化锅内负压力，当乳化锅11压力为零时，打开乳化锅11的出料泵18，排出乳化品。

如图3所示，本发明同时提供了实现上述方法的控制装置。该控制装置主要由上位机HMI(人机界面)、下位机PLC两个部分组成，上位机采用深圳人机公司的HMI(Eview的MT510TV4)。下位机采用台达DVP48EH00R系列的PLC。

输入输出模块用于和传感器、开关(如按钮、限位开关等)及控制(开/关)设备(如指示灯、报警器等)进行数据传输，典型的交流I/O信号为24～240V(AC)直流I/O信号为5～24V(DC)。

模数转换模块用于将模拟量转换为数字量。压力传感器把压力信号传送到模数转换模块，把电压或者电流信号转化成数字信号传送到PLC中，由PLC编制的程序控制真空泵的开关，压力信号的处理选用台达的模拟量输入模块--DVP-04AD。

温度控制模块由PLC编制的程序控制蒸汽或冷却水的加入。温度传感器的信号经过温度模块实现温度信号到电信号的转换，并传送到PLC中。温度的测量选用台达的温度测量模块-DVP-04PT。

速度控制模块采用台达VFD-M系列的变频器。根据人机界面上控制的转速设定，输出4～20mA的信号以调节电机的速度，变频器的运行需要和PLC进行MODBUS通信来确定是否启动可停止。电机的转速控制，采用台达VFD系列变频器实现。

上述各电路模块均为市售商品，各电路模块间的连接方式及工作过程均采用现有技术。

图4是本发明装置PLC的模糊PID控制原理框图。

本发明采用台达公司的DVP48EH00R系列的PLC为核心部件，实现恒温控制，控制系统的原理框图如图4所示。PLC根据采集的信号计算出偏差e(t)和偏差变化率ec(t)，按照模糊PID的控制规则计算控制量u(t)，并输出控制量u(t)。经过PLC的D/A转换，变成4～20mA的电流信号，送到调节阀来调节蒸汽或者冷却水的流量，实现系统温度的智能控制。

图5是本发明装置的参数设定画面图。

实现温度控制参数压力保护参数及密码设置。如：

斜率，设置值0.90-1.10，供用户调节温度显示用。注：同零点结合使用。

零点，设置值-99.9-99.9，供用户调节温度显示用。注：同斜率功能结合使用。

采样时间(ms)，反映系统对温度变化反映的速度，出厂值一般的设为500ms。一般情况下不要更改。

P参数，通过调整P参数，可以调整温度控制系统对温度控制的灵敏度。当温度调整的速度过缓，可以加大P；当温度调整时的过冲较大时可以适当减小P值。P值的设定范围为0～30000，出厂设定值为600。

D参数，当温度控制的反映速度过慢时可以加大D值，如果振荡过大，可以适当减小D值。出厂值为50。

输出上限和下限，一般的情况下不要更改出厂值。乳化锅的上限值为300，下限值为-300；水相油相锅上限为300，下限为0。

偏差不作用值，当实时温度和设定温度的差值的绝对值小于偏差不作用的设定值时，蒸汽阀门和冷却水阀门都将不动作。出厂设定为30秒。

现在输出值，是供技术人员调整用，不能进行修改。

图6是本发明装置的出厂参数(系统关键参数)设定画面图。

主要是设置密码及转速和时钟设置

窗口可以在一级密码设定和二级密码设定的窗口中设定和显示一级密码和二级密码。设定的范围为0～99999999。

搅拌和均质搅拌的最高转速设定，这个速度要根据聚具体的使用的电动机和减速机的情况确定。

PLC内部时钟设定，可以在对应的位置输入要设定的PLC时钟，必须要完整的输入(包括年、月、日、时、分、秒、星期)，再安确定按钮后才有效。

频率设定可以根据需要设定电压的频率。

PLC内部时钟显示是显示现在时刻PLC内部时钟。

软件有效期，是出厂的时间设定的。当PLC时钟到了软件有限期后，所有的设备都不不能启动，这个时候就需要二级密码，进入出厂参数设定画面更改软件有效期。

表1是PLC与变频器进行RS485通讯的参数设置表

表1 变频器参数表

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种均质机的自动控制方法，其特征在于步骤如下：

2.根据权利要求1所述均质机的自动控制方法，其特征在于：步骤①中，所述水相锅、油相锅内的搅拌电机的转速是通过PLC自动进行控制的。

3.根据权利要求1所述均质机的自动控制方法，其特征在于：步骤②中，所述温度控制采用模糊PID控制。

4.根据权利要求1所述均质机的自动控制方法，其特征在于：步骤③中，所述出料泵出料是通过PLC自动进行控制的，并且在出料泵出料时，水相锅、油相锅内的搅拌电机停止运转。

5.根据权利要求1所述均质机的自动控制方法，其特征在于：步骤⑦中，所述温度控制采用模糊PID控制。

6.一种均质机的自动控制装置，其特征在于：包括PLC以及与所述PLC连接的HMI；PLC通过输入输出模块连接传感器、开关及控制设备；PLC通过模数转换模块连接压力传感器；PLC通过温度控制模块连接温度传感器；PLC通过速度控制模块顺序连接变频器以及电机。