CN103901923A

CN103901923A - 膏霜乳化机的冷却自动控制方法和装置

Info

Publication number: CN103901923A
Application number: CN201210579800.4A
Authority: CN
Inventors: 林忠贵; 方墨阁
Original assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103901923B

Abstract

本发明涉及一种膏霜乳化机的冷却自动控制方法和装置。该方法包括以下步骤：根据冷却启动指令，开启该膏霜乳化机的膏霜乳化锅的出水阀，并开始一控制周期；在控制周期的初始时刻采集膏霜乳化锅内的物料的初始温度值，并在控制周期内采集物料的实时温度值；在该控制周期内，计算实时温度值与初始温度值的差值，并比较该差值与一设定的分段降温幅度，当差值小于该分段降温幅度时，开启该膏霜乳化机的膏霜乳化锅的进水阀，否则关闭该膏霜乳化机的膏霜乳化锅的进水阀；当该控制周期结束时，比较该实时温度值与该目标温度值，如果该实时温度值大于该目标温度值，开始新的控制周期，当该实时温度值小于或等于该目标温度值时，结束流程。

Description

膏霜乳化机的冷却自动控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种日化行业的自动化控制，尤其是膏霜乳化机的冷却自动控制方法和装置。

背景技术

近几年来，在日化行业中对产品质量的要求越来越高。温度控制是其中一个重要的质量工艺控制环节，尤其是降温控制过程。对于不同的产品，在不同的工艺阶段对物料降温的速度要求是不一样的。在某些工艺阶段，物料温度冷却的太快，容易使物料出现晶体析出，甚至出现产品特性的改变，而如果温度冷却的太慢又会影响生产效率。在这种工艺要求下，通常的做法是，操作工人根据经验人工控制乳化配置锅冷却水进水阀的开度，使物料冷却的速度按照工艺的要求进行冷却。但是在好几个小时的物料冷却过程中，采用人工控制冷却水进水阀开度的方法的弊端是显而易见的：首先不同的操作工人有不同的操作经验，这势必会影响产品的稳定性；其次冷却水温度受外界因素的影响很大(如室外温度变化、用水负荷变化及物料重量等)，即使是一个熟练的操作工人要完全跟着环境因素的改变而改变，这也是不可能的；再者，根据现场统计发现，采用人工控制冷却水进水阀开度的方法，其物料冷却速度与工艺要求的理想冷却速度会有较大差异，这个差异通常能达到20%以上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种膏霜乳化机的冷却自动控制方法和装置，以均匀地控制物料冷却过程。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种膏霜乳化机的冷却自动控制方法，包括以下步骤：

a.根据冷却启动指令，开启该膏霜乳化机的膏霜乳化锅的出水阀，并开始一控制周期；

b.在该控制周期的初始时刻采集该膏霜乳化锅内的物料的初始温度值，并在该控制周期内采集该膏霜乳化锅内的物料的实时温度值；

c.在该控制周期内，计算该实时温度值与该初始温度值的差值，并比较该差值与一设定的分段降温幅度，当该差值小于该分段降温幅度时，开启该膏霜乳化机的膏霜乳化锅的进水阀，当该差值大于或等于该分段降温幅度时，关闭该膏霜乳化机的膏霜乳化锅的进水阀；

d.当该控制周期达到一设定的分段降温时间而结束时，比较该实时温度值与该目标温度值，如果该实时温度值大于该目标温度值，开始新的控制周期，并回到步骤b，当该实时温度值小于或等于该目标温度值时，结束流程。

在本发明的一实施例中，在步骤a之前还包括:

a0.接收每一控制周期的分段降温时间的设定、在每一控制周期内的分段降温幅度的设定、以及目标温度值的设定。

在本发明的一实施例中，在步骤a之前还包括:

a1.接收对该目标温度值的设定，每一控制周期的分段降温时间的设定、以及总降温时间的设定。

在本发明的一实施例中，在步骤a1和b之间还包括：

a2.采集该膏霜乳化锅内的物料的当前温度值；

a3.根据该当前温度值、该目标温度值、该分段降温时间以及总降温时间，计算在每一控制周期内的分段降温幅度。

本发明还提出一种膏霜乳化机的冷却自动控制装置，包括出水阀、进水阀、温度传感器、信号采集单元以及数据运算单元。出水阀设于该膏霜乳化锅的冷却出水管路上，根据一第一开启信号和一第一关闭信号控制该冷却出水管路的通和断。进水阀设于该膏霜乳化机的膏霜乳化锅的冷却进水管路上，根据一第二开启信号和一第二关闭信号控制该冷却进水管路的通和断。温度传感器设于该膏霜乳化锅上。信号采集单元连接该温度传感器，在一控制周期的初始时刻采集该膏霜乳化锅内的物料的初始温度值，并在该控制周期内采集该膏霜乳化锅内的物料的实时温度值。数据运算单元连接该进水阀、该出水阀及该信号采集单元，该数据运算单元根据冷却启动指令发出该第一开启信号至该出水阀，开始一控制周期并将该该控制周期的初始时刻通知该信号采集单元。其中在该控制周期内，该数据运算单元计算该实时温度值与该初始温度值的差值，并比较该差值与一设定的分段降温幅度，当该差值小于该分段降温幅度时，该数据运算单元根据发出该第二开启信号，当该差值大于或等于该分段降温幅度时，该数据运算单元发出该第二关闭信号；当该控制周期达到一设定的分段降温时间而结束时，该数据运算单元比较该实时温度值与该目标温度值，当该实时温度值大于该目标温度值时，开始新的控制周期，当该实时温度值小于或等于该目标温度值时，发出该第一关闭信号及该第二关闭信号。

在本发明的一实施例中，上述的膏霜乳化机的冷却自动控制装置还包括一人机接口，连接该信号采集单元，用以接收每一控制周期的分段降温时间的设定、在每一控制周期内的分段降温幅度的设定、以及该目标温度值的设定。

在本发明的一实施例中，上述的膏霜乳化机的冷却自动控制装置还包括一人机接口，连接该信号采集单元，用以接收对该目标温度值的设定、每一控制周期的分段降温时间的设定、以及总降温时间的设定。

在本发明的一实施例中，上述的信号采集单元还在冷却开始前采集该膏霜乳化锅内的物料的当前温度值，该数据运算单元还根据该当前温度值、该目标温度值、该总降温时间以及该分段降温时间，计算每一控制周期的分段降温幅度。

在本发明的一实施例中，上述的数据运算单元包括：减法器，用以计算该实时温度值与该初始温度值的差值；第一比较器，用以比较该差值与该分段降温幅度，当该差值小于该分段降温幅度时，该第一比较器根据发出该第二开启信号，当该差值大于或等于该分段降温幅度时，该第一比较器发出该第二关闭信号；第二比较器，用以比较该实时温度值与该目标温度值，当该实时温度值小于或等于该目标温度值时，该第二比较器发出该第一关闭信号及该第二关闭信号；以及定时器，用以对每一控制周期计时，并在控制周期结束时重置。

在冷却水流量以及冷却水水温能满足极端工艺需求的前提下，采用本发明的梯度冷却控制方法和装置，可以非常均匀的控制物料冷却过程，而且冷却速度完全可以满足工艺的需求。另外该控制方式采用自动控制，无需人工干预，受外界环境因素变化的影响小，这就直接提升了产品的稳定性。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出根据本发明一实施例的膏霜乳化机冷却系统示意图。

图2示出根据本发明一实施例的膏霜乳化机冷却自动控制装置结构图。

图3示出根据本发明一实施例的膏霜乳化机冷却自动控制方法流程图。

图4示出根据本发明一实施例的数据运算单元的结构图。

具体实施方式

针对目前日化膏霜行业中普遍采用的人工温度冷却控制方法中所面临的一些弊端，本发明的实施例提出了一种新的温度冷却控制方法，称之为梯度冷却控制法。

图1示出根据本发明一实施例的膏霜乳化机冷却系统示意图。参照图1所示，膏霜乳化机冷却系统100包括膏霜乳化锅101、冷却进水管路102、冷却出水管路103、进水阀104、出水阀105、温度传感器106、控制器107以及人机接口108。膏霜乳化锅101用以储存物料。冷却进水管路102和冷却出水管路103分别安装在膏霜乳化锅101上。进水阀104安装在冷却进水管路102上。出水阀105安装在冷却出水管路103上。温度传感器106设于膏霜乳化机101内部，例如锅底，以检测膏霜乳化锅101的物料温度。

在该系统中，出水阀105通过硬接线与控制器107连接。进水阀104通过硬接线与控制器107连接。温度传感器106通过硬接线与控制器107连接。另外，人机接口108与控制器107之间通过MPI通讯电缆进行连接。

在本发明的实施例中，控制器107可以是可编程逻辑控制器（PLC）。人机接口108可以是带有各种输入接口，例如鼠标、键盘、麦克风、触摸屏等的设备。

概要地说，本发明实施例的梯度冷却控制的构思是：将某一时间段内有相同冷却速度需求的工艺段，划分为若干个以具有控制周期的工艺段，每个细分的工艺段依次独立控制，以达到最终工艺需求的冷却速度控制。例如：根据工艺要求，物料从80℃冷却到60℃需要用时40min，也即1分钟（分段降温幅度，作为控制周期）需要冷却0.5℃（分段降温幅度）；因此在每分钟的独立控制中，在当前1分钟内物料温度冷却的幅度小于0.5℃，则把进水阀104打开；当物料温度冷却的幅度大于0.5℃，则把进水阀104关闭；后面的每一分钟都重复该控制方式，直至完成最终的温度控制要求。

图2示出根据本发明一实施例的膏霜乳化机冷却自动控制装置结构图。参照图2所示，本实施例的冷却自动控制装置包括进水阀104、出水阀105、温度传感器106、控制器107以及人机接口108。控制器107进一步包括信号采集单元201和数据运算单元202。信号采集单元201用于负责采集数据运算处理单元202所需要的原始数据。一方面，信号采集单元201接收从人机接口108传送过来的控制参数，例如在每一控制周期内的分段降温幅度T_设，每一控制周期的分段降温时间t_设（即控制周期长度），目标温度值T_目。另一方面，信号采集单元201接收从温度传感器106传送的实时参数，例如实时温度值T_实、初始温度值T_初。在分段降温幅度T_设、分段降温时间t_设由系统预设或其它方式确定的情况下，这些参数可不必由人机接口108输入。无论是否输入了上述设定，人机接口108可接收一冷却启动指令。数据运算单元202作为运算及控制核心。图3示出根据本发明一实施例的膏霜乳化机冷却自动控制方法流程图。结合参照图2和图3所示，冷却控制流程如下：

在步骤301，信号采集单元202接收各种参数设定，例如降温幅度T_设，降温时间t_设，目标温度值T_目。

在步骤302，根据冷却启动指令，数据运算单元202开启出水阀105，进入冷却工艺段，设定周期计时t=0，开始一个控制周期。在控制周期内，t会不断累加。开启出水阀105可通过数据运算单元202发出第一开启信号来实现。

同时，数据运算单元202会将周期计时t=0的初始时刻通知信号采集单元202，使后者知道在每一控制周期开始采集的时刻。

在步骤303，信号采集单元202在t=0的时刻开始采集初始温度值T_初，并在控制周期内采集实时温度值T_实。

在步骤304，在控制周期内，数据运算单元202开始运算，即计算该实时温度值T_实与该初始温度值T_初的差值。

在步骤305，数据运算单元202比较该差值与设定的降温幅度T_设，据此决定输出给进水阀的指令。当该差值小于该降温幅度T_设时，数据运算单元202在步骤306开启进水阀104，当该差值大于或等于该降温幅度T_设时，数据运算单元202在步骤307关闭进水阀104。开启和关闭进水阀104可分别通过第二开启信号和第二关闭信号来实现。

在步骤306，当控制周期达到一设定的降温时间而结束，即t=t_设时，数据运算单元202比较实时温度值T_实与该目标温度值T_目，如果实时温度值T_实大于目标温度值T_目，进入步骤307，数据运算单元202设定t=0，开始新的控制周期，这样，数据运算单元202会重新按照步骤303-305进行处理；而当实时温度值T_实小于或等于目标温度值T_目时，表明冷却完成，在步骤308，数据运算单元202结束冷却流程。数据运算单元202可发出第一关闭信号和第二关闭信号，以分别关闭出水阀105和进水阀104。

在上述流程中，出水阀105在整个冷却过程中一直处于常开状态，进水阀104则根据温度的变化实现开/关动作，最终来实现对物料温度的控制。

在上述实施例中，信号采集单元201采集的数据包括包括t_设(分段降温时间)、T_设(分段降温幅度)、T_目（目标温度值）、T_实(实时温度值)、T_初(初始温度值)。但可以理解的是，分段降温幅度也可以根据物料目标温度值、物料当前温度值、总降温时间以及分段降温时间计算得出。例如，物料80℃冷却到60℃需要用时40min，也即1分钟（分段降温时间）需要冷却0.5℃。在此，分段降温幅度不必由信号采集单元201采集而是经数据运算单元202计算得出。另外，这里的分段降温时间代表了控制的精细度，可由系统预设或者由操作者设定。另外，计算分段降温幅度所需的物料当前温度值以及总降温时间，可由信号采集单元201在冷却开始前采集，并输入给数据运算单元202。

图4示出根据本发明一实施例的数据运算单元的结构图。参照图4所示，在本发明的一实施例中，数据运算单元202可进一步包括减法器401、第一比较器402、第二比较器403以及定时器404。减法器401用以计算实时温度值T_实与初始温度值T_初的差值。第一比较器402用以比较该差值与分段降温幅度T_设，当该差值小于分段降温幅度T_设时，第一比较器402可发出第二开启信号至进水阀104，当差值大于或等于该分段降温幅度T_设时，第一比较器402可发出第二关闭信号至进水阀104。第二比较器用以比较实时温度值T_实与目标温度值T_目，当实时温度值T_实小于或等于目标温度值T_目时，第二比较器403分别发出第一关闭信号及该第二关闭信号至出水阀105及进水阀104。当实时温度值T_实大于目标温度值T_目时，开始新的控制周期，第二比较器不必进行处理。定时器404则用以对每一控制周期计时，并在控制周期结束时重置。

在冷却水流量以及冷却水水温能满足极端工艺需求的前提下，采用本发明的上述梯度冷却控制方法及装置，可以非常均匀的控制物料冷却过程，而且冷却速度完全可以满足工艺的需求。另外该控制方式采用自动控制，无需人工干预，受外界环境因素变化的影响小，这就直接提升了产品的稳定性。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims

1.一种膏霜乳化机的冷却自动控制方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的膏霜乳化机的冷却自动控制方法，其特征在于，在步骤a之前还包括:

3.如权利要求1所述的膏霜乳化机的冷却自动控制方法，其特征在于，在步骤a之前还包括:

4.如权利要求3所述的膏霜乳化机的冷却自动控制方法，其特征在于，在步骤a1和b之间还包括：

a2.采集该膏霜乳化锅内的物料的当前温度值；

5.一种膏霜乳化机的冷却自动控制装置，包括：

出水阀，设于该膏霜乳化锅的冷却出水管路上，根据一第一开启信号和一第一关闭信号控制该冷却出水管路的通和断；

进水阀，设于该膏霜乳化锅的冷却进水管路上，根据一第二开启信号和一第二关闭信号控制该冷却进水管路的通和断；

温度传感器，设于该膏霜乳化锅上；

信号采集单元，连接该温度传感器，在一控制周期的初始时刻采集该膏霜乳化锅内的物料的初始温度值，并在该控制周期内采集该膏霜乳化锅内的物料的实时温度值；

数据运算单元，连接该进水阀、该出水阀及该信号采集单元，该数据运算单元根据冷却启动指令发出该第一开启信号至该出水阀，开始一控制周期并将该该控制周期的初始时刻通知该信号采集单元，其中：

在该控制周期内，该数据运算单元计算该实时温度值与该初始温度值的差值，并比较该差值与一设定的分段降温幅度，当该差值小于该分段降温幅度时，该数据运算单元根据发出该第二开启信号，当该差值大于或等于该分段降温幅度时，该数据运算单元发出该第二关闭信号；

当该控制周期达到一设定的分段降温时间而结束时，该数据运算单元比较该实时温度值与该目标温度值，当该实时温度值大于该目标温度值时，开始新的控制周期，当该实时温度值小于或等于该目标温度值时，发出该第一关闭信号及该第二关闭信号。

6.如权利要求5所述的膏霜乳化机的冷却自动控制装置，其特征在于，还包括一人机接口，连接该信号采集单元，用以接收每一控制周期的分段降温时间的设定、在每一控制周期内的分段降温幅度的设定、以及该目标温度值的设定。

7.如权利要求5所述的膏霜乳化机的冷却自动控制装置，其特征在于，还包括一人机接口，连接该信号采集单元，用以接收对该目标温度值的设定、每一控制周期的分段降温时间的设定、以及总降温时间的设定。

8.如权利要求7所述的膏霜乳化机的冷却自动控制装置，其特征在于，该信号采集单元还在冷却开始前采集该膏霜乳化锅内的物料的当前温度值，该数据运算单元还根据该当前温度值、该目标温度值、该总降温时间以及该分段降温时间，计算每一控制周期的分段降温幅度。

9.如权利要求5所述的膏霜乳化机的冷却自动控制装置，其特征在于，该数据运算单元包括：

减法器，用以计算该实时温度值与该初始温度值的差值；

第一比较器，用以比较该差值与该分段降温幅度，当该差值小于该分段降温幅度时，该第一比较器根据发出该第二开启信号，当该差值大于或等于该分段降温幅度时，该第一比较器发出该第二关闭信号；

第二比较器，用以比较该实时温度值与该目标温度值，当该实时温度值小于或等于该目标温度值时，该第二比较器发出该第一关闭信号及该第二关闭信号；

定时器，用以对每一控制周期计时，并在控制周期结束时重置。