CN206803722U - 一种基于plc的中药干燥过程在线监控装置 - Google Patents

Abstract

一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，涉及一种监控装置，所述监控装置包括监控装置外壳和监控电路。监控电路分为监测模块和控制模块；监控装置外壳的正面装有触摸屏、装置启动按键、装置停止按键、装置测试按键、通信插口、装置工作状态指示灯；监控装置外壳背面装有监测模块的干燥室进口空气温度传感器信号输入端子、干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子。该装置可以在中药干燥系统不停止工作的情况下，对过程中温度、湿度、风速以及药品重量等各个重要工况参数进行监测和调控，实现对干燥加工过程的全自动控制，降低操作成本和干燥能耗，提高药品品质。

Description

一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置

技术领域

本实用新型属于测量仪器仪表，尤其涉及一种中药干燥装置工作状态参数的在线监测和调控装置。

背景技术

目前，药材干燥过程中自动化程度不高，不能分时间段对中草药的含水率、水分活度,以及干燥介质的温度、湿度、流速等进行自动监控,都造成干燥品质不佳，最终含水率不符合要求,严重地影响中草药产品的品质。将检测、传感及控制技术结合起来应用于中药干燥过程，能够实现对中药干燥加工过程的全自动控制，降低操作成本和干燥能耗，提高药品品质，从而弥补我国在中草药干燥方面的不足。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，该装置可以在中药干燥系统不停止工作的情况下，对过程中温度、湿度、风速以及药品重量等各个重要工况参数进行监测和调控，实现对干燥加工过程的全自动控制，降低操作成本和干燥能耗，提高药品品质。

为实现上述技术目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于PLC的中药干燥系统在线监控装置，包括监控装置外壳和监控电路。监控电路分为监测模块和控制模块。监控装置外壳的正面装有触摸屏、装置启动按键、装置停止按键、装置测试按键、通信插口、装置工作状态指示灯。监控装置外壳背面装有监测模块的干燥室进口空气温度传感器信号输入端子、干燥室出口空气湿度传感器信号输入端子、蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子、干燥空气流速测定仪信号输入端子、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子；监控装置外壳底面装有控制模块的压缩机启动信号输出端子、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子、升温电磁阀开关控制信号输出端子、降温电磁阀开关控制信号输出端子。监控装置外壳内的监控电路由信号放大与隔离模块和PLC（可编程控制器）系统模块组成。所述PLC系统模块包括：西门子S7-1200 系列CPU（中央处理器）模块CPU1214C、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、存储模块、通信模块。

干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子、干蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气湿度传感器信号输入端子、干燥空气流速测定仪信号输入端子、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子分别与干燥室进口空气温度传感器、干燥室进口空气湿度传感器、干燥室出口空气温度传感器、干燥室出口空气湿度传感器、蒸发器进口空气温度传感器、蒸发器进口空气湿度传感器、蒸发器出口空气温度传感器、蒸发器出口空气湿度传感器、干燥空气流速测定仪、整个干燥过程药材称重传感器相连；分别将所述各个测量仪表所检测到的干燥室进口空气温度信号、干燥室进口空气湿度信号、干燥室出口空气温度信号、干燥室出口空气湿度信号、蒸发器进口空气温度信号、蒸发器进口空气湿度信号、蒸发器出口空气温度信号、蒸发器出口空气湿度信号、干燥空气流速信号、整个干燥过程药材重量信号通过信号线送入信号放大与隔离模块；所述信号放大与隔离模块通过信号线与监控装置内部的模拟量输入模块相连；压缩机启动信号输出端子、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子、升温电磁阀开关控制信号输出端子、降温电磁阀开关控制信号输出端子分别与压缩机启动控制中间继电器、压缩机电磁阀开关控制中间继电器线圈、升温电磁阀开关控制中间继电器线圈、降温电磁阀开关控制中间继电器线圈相连；分别将由触摸屏或CPU1214C模块发出压缩机启动信号、压缩机电磁阀开关控制信号、升温电磁阀开关控制信号、降温电磁阀开关控制信号通过数字量输出模块送至各中间继电器线圈。监控装置外壳上的装置启动按键、装置停止按键和装置测试按键通过信号线分别与监控装置内部的数字量输入模块相连；监控装置外壳上的装置工作状态指示灯通过信号线与监控装置内部的数字量输出模块相连；监控装置内部的模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通信模块和存储模块分别通过总线与CPU1214C模块相连；监控装置内部的电源模块分别与模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通信模块和存储模块通过电源线相连；所述通信模块通过监控装置外壳上的通信插口可以与外部计算机进行通信。

本实用新型的工作原理如下：

干燥室进口空气温度传感器信号输入端子、干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子、干燥室出口空气湿度传感器信号输入端子、蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器进口空气湿度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气湿度传感器信号输入端子、干燥空气流速测定仪信号输入端子、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子分别将干燥室进口空气温度传感器、干燥室进口空气湿度传感器、干燥室出口空气温度传感器、干燥室出口空气湿度传感器、蒸发器进口空气温度传感器、蒸发器进口空气湿度传感器、蒸发器出口空气温度传感器、蒸发器出口空气湿度传感器、干燥空气流速测定仪、整个干燥过程药材称重传感器所采集到的干燥室进口空气温度信号、干燥室进口空气湿度信号、干燥室出口空气温度信号、干燥室出口空气湿度信号、蒸发器进口空气温度信号、蒸发器进口空气湿度信号、蒸发器出口空气温度信号、蒸发器出口空气湿度信号、干燥空气流速信号、整个干燥过程药材重量信号分别送模拟量输入模块进行模数转换，转换后所得到的干燥室进口空气温度数据、干燥室进口空气湿度数据、干燥室出口空气温度数据、干燥室出口空气湿度数据、蒸发器进口空气温度数据、蒸发器进口空气湿度数据、蒸发器出口空气温度数据、蒸发器出口空气湿度数据、干燥空气流速数据、整个干燥过程药材重量数据经总线送入CPU1214C模块进行分析处理，得到中药干燥系统工作状态数据。CPU1214C模块将中药干燥过程的状态数据送存储模块存储外，还送入触摸屏进行显示。当中药干燥系统温度、湿度等工作状态数据超出正常值时，CPU1214C模块会发送报警信号到触摸屏上各报警状态指示灯，使相应的报警状态指示灯点亮，提示操作者中药干燥系统工作数据异常。

压缩机启动信号输出端子、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子、升温电磁阀开关控制信号输出端子、降温电磁阀开关控制信号输出端子分别与压缩机启动控制中间继电器线圈、压缩机电磁阀开关控制中间继电器线圈、升温电磁阀开关控制中间继电器线圈、降温电磁阀开关控制中间继电器线圈相连；分别将由触摸屏或CPU1214C模块发出压缩机启动信号、压缩机电磁阀开关控制信号、升温电磁阀开关控制信号、降温电磁阀开关控制信号经由总线送至数字量输出模块，由数字量输出模块送至各中间继电器，最终控制各执行部件。系统启动时，压缩机电磁阀打开，启动压缩机，若中药干燥系统温度低于要求温度，升温电磁阀打开，降温电磁阀关闭，被干燥空气流经冷凝器，温度升高；若中药干燥系统温度高于要求温度，降温电磁阀打开，升温电磁阀关闭，被干燥空气在流经蒸发室时被冷却降温并除湿。

监控装置外壳上的装置启动按键、装置停止按键和装置测试按键分别通过信号线与监控装置内部的数字量输入模块相连，所述数字量输入模块接收装置启动按键、装置停止按键和装置测试按键的按键信息并通过总线将该信息传送至CPU1214C模块，实现监控装置的启动、停止和测试。监控装置外壳上的装置工作状态指示灯通过信号线与监控装置内部的数字量输出模块相连，当监控装置工作异常时，CPU1214C模块会通过数字量输出模块输出信号给装置工作状态指示灯，使装置工作状态指示灯点亮，提示操作者当前监控装置工作异常；监控装置外壳上的通信插口可以与外部计算机相连，实现本监控装置与外部计算机的通信。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

由于采用CPU1214C模块作为监控电路的核心部件，因此，本监控装置抗干扰能力较强、稳定性较好。又由于本装置实时采集现场干燥室进口空气温度信号、干燥室进口空气湿度信号、干燥室出口空气温度信号、干燥室出口空气湿度信号、蒸发器进口空气温度信号、蒸发器进口空气湿度信号、蒸发器出口空气温度信号、蒸发器出口空气湿度信号、干燥空气流速信号、整个干燥过程药材重量信号进行计算、分析中药干燥系统当前工作状态，因此该装置可以实现自动在线监测，能真实反映中药干燥系统的工作状态，并对干燥温度进行实时的控制。

附图说明

图1为中药干燥系统工作状态在线监控装置的正面和底面结构示意图；

图2为中药干燥系统工作状态在线监控装置的背面结构示意图；

图3为中药干燥系统工作状态在线监控装置的电路方框图。

图1中标号说明：1、触摸屏，2、监控装置外壳，3、装置启动按键，4、装置停止按键，5、装置测试按键，6、通信插口，7、装置工作状态指示灯，8、压缩机启动信号输出端子，9、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子，10、升温电磁阀开关控制信号输出端子，11、降温电磁阀开关控制信号输出端子。

图2中标号说明：12、干燥室进口空气温度传感器信号输入端子，13、干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子，14、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子，15、干燥室出口空气湿度传感器信号输入端子，16、蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子，17、蒸发器进口空气湿度传感器信号输入端子，18、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子，19、蒸发器出口空气湿度传感器信号输入端子，20、干燥空气流速测定仪信号输入端子，21、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。

见图1和图2，本实用新型包括：触摸屏1、监控装置外壳2、装置启动按键3、装置停止按键4、装置测试按键5、通信插口6、装置工作状态指示灯7、压缩机启动信号输出端子8、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子9、升温电磁阀开关控制信号输出端子10、降温电磁阀开关控制信号输出端子11、干燥室进口空气温度传感器信号输入端子12、干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子13、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子14、干燥室出口空气湿度传感器信号输入端子15、蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子16、蒸发器进口空气湿度传感器信号输入端子17、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子18、蒸发器出口空气湿度传感器信号输入端子19、干燥空气流速测定仪信号输入端子20、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子21。

见图3，本实用新型监控装置外壳内的测量电路包括：信号放大与隔离模块和PLC系统模块。所述PLC系统模块包括：CPU1214C模块、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、存储模块、通信模块。

干燥室进口空气温度传感器信号输入端子12、干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子13、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子14、干燥室出口空气湿度传感器信号输入端子15、蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子16、蒸发器进口空气湿度传感器信号输入端子17、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子18、蒸发器出口空气湿度传感器信号输入端子19、干燥空气流速测定仪信号输入端子20、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子21分别将干燥室进口空气温度传感器、干燥室进口空气湿度传感器、干燥室出口空气温度传感器、干燥室出口空气湿度传感器、蒸发器进口空气温度传感器、蒸发器进口空气湿度传感器、蒸发器出口空气温度传感器、蒸发器出口空气湿度传感器、干燥空气流速测定仪、整个干燥过程药材称重传感器所采集到的干燥室进口空气温度信号、干燥室进口空气湿度信号、干燥室出口空气温度信号、干燥室出口空气湿度信号、蒸发器进口空气温度信号、蒸发器进口空气湿度信号、蒸发器出口空气温度信号、蒸发器出口空气湿度信号、干燥空气流速信号、整个干燥过程药材重量信号经信号放大与隔离模块进行信号放大、光/电隔离处理。经信号放大与隔离处理后的所述干燥室进口空气温度信号、干燥室进口空气湿度信号、干燥室出口空气温度信号、干燥室出口空气湿度信号、蒸发器进口空气温度信号、蒸发器进口空气湿度信号、蒸发器出口空气温度信号、蒸发器出口空气湿度信号、干燥空气流速信号、整个干燥过程药材重量信号分别送模拟量输入模块进行模数转换，转换后所得到的干燥室进口空气温度数据、干燥室进口空气湿度数据、干燥室出口空气温度数据、干燥室出口空气湿度数据、蒸发器进口空气温度数据、蒸发器进口空气湿度数据、蒸发器出口空气温度数据、蒸发器出口空气湿度数据、干燥空气流速数据、整个干燥过程药材重量数据经总线送入CPU1214C进行分析处理，得到中药干燥系统工作状态数据。CPU1214C将中药干燥系统工作状态数据送存储模块存储外，还在触摸屏1上进行显示。监控装置外壳2上的启动按键3、停止按键4和测试按键5分别通过信号线与监控装置内部的数字量输入模块相连，所述数字量输入模块接收启动按键3、停止按键4和测试按键5的按键信息并通过总线将该信息传送至CPU1214C模块，实现监控装置的启动、停止和测试。监控装置外壳2上的装置工作状态指示灯7通过信号线与监控装置内部的数字量输出模块相连，当监控装置工作异常时，CPU1214C模块会通过数字量输出模块输出信号给工作状态指示灯7，使工作状态指示灯7点亮，提示操作者当前监控装置工作异常；当中药干燥系统工作状态数据超出正常值时，CPU1214C模块会将报警信号送入触摸屏1，使各报警状态指示灯点亮，提示操作者当前中药干燥系统工作数据异常。

压缩机启动信号输出端子8、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子9、升温电磁阀开关控制信号输出端子10、降温电磁阀开关控制信号输出端子11、分别与压缩机启动控制中间继电器线圈、压缩机电磁阀开关控制中间继电器线圈、升温电磁阀开关控制中间继电器线圈、降温电磁阀开关控制中间继电器线圈相连；分别将由触摸屏或CPU1214C模块发出压缩机启动信号、压缩机电磁阀开关控制信号、升温电磁阀开关控制信号、降温电磁阀开关控制信号经由总线送至数字量输出模块，由数字量输出模块送至各中间继电器，最终控制各执行部件。系统启动时，压缩机电磁阀打开，启动压缩机，若中药干燥系统温度低于要求温度，升温电磁阀打开，降温电磁阀关闭，被干燥空气流经冷凝器，温度升高；若中药干燥系统温度高于要求温度，降温电磁阀打开，升温电磁阀关闭，被干燥空气在流经蒸发室时被冷却降温并除湿。

Claims (7)

1.一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，其特征在于，所述监控装置包括监控装置外壳和监控电路；监控电路分为监测模块和控制模块；监控装置外壳的正面装有触摸屏、装置启动按键、装置停止按键、装置测试按键、通信插口、装置工作状态指示灯；监控装置外壳背面装有监测模块的干燥室进口空气温度传感器信号输入端子、干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子、干燥室出口空气湿度传感器信号输入端子、蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器进口空气湿度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气湿度传感器信号输入端子、干燥空气流速测定仪信号输入端子、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子；监控装置外壳底面装有控制模块的压缩机启动信号输出端子、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子、升温电磁阀开关控制信号输出端子、降温电磁阀开关控制信号输出端子；监控装置外壳内的监控电路由信号放大与隔离模块和PLC系统模块组成；PLC系统模块包括西门子S7-1200 系列CPU模块、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、存储模块、通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，其特征在于，所述干燥室进口空气温度传感器信号输入端子、干燥室进口空气湿度传感器信号输入端子、干燥室出口空气温度传感器信号输入端子、干燥室出口空气湿度传感器信号输入端子、蒸发器进口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器进口空气湿度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气温度传感器信号输入端子、蒸发器出口空气湿度传感器信号输入端子、干燥空气流速测定仪信号输入端子、整个干燥过程药材称重传感器信号输入端子分别与干燥室进口空气温度传感器、干燥室进口空气湿度传感器、干燥室出口空气温度传感器、干燥室出口空气湿度传感器、蒸发器进口空气温度传感器、蒸发器进口空气湿度传感器、蒸发器出口空气温度传感器、蒸发器出口空气湿度传感器、干燥空气流速测定仪、整个干燥过程药材称重传感器相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，其特征在于，所述信号放大与隔离模块通过信号线与监控装置内部的模拟量输入模块相连；压缩机启动信号输出端子、压缩机电磁阀开关控制信号输出端子、升温电磁阀开关控制信号输出端子、降温电磁阀开关控制信号输出端子分别与压缩机启动控制中间继电器、压缩机电磁阀开关控制中间继电器线圈、升温电磁阀开关控制中间继电器线圈、降温电磁阀开关控制中间继电器线圈相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，其特征在于，所述监控装置外壳上的装置启动按键、装置停止按键和装置测试按键通过信号线分别与监控装置内部的数字量输入模块相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，其特征在于，所述监控装置外壳上的装置工作状态指示灯通过信号线与监控装置内部的数字量输出模块相连。

6.根据权利要求1所述的一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，其特征在于，所述监控装置内部的模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通信模块和存储模块分别通过总线与CPU1214C模块相连。

7.根据权利要求1所述的一种基于PLC的中药干燥过程在线监控装置，其特征在于，所述监控装置内部的电源模块分别与模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通信模块和存储模块通过电源线相连。