均質機的自動控制方法及其控制裝置的製作方法
2023-05-19 11:12:56
專利名稱：均質機的自動控制方法及其控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於均質機上對需要均質的產品進行自動控制的方法以及自動控制
直O
背景技術：
真空均質乳化機(簡稱均質機)，由乳化鍋(可升降鍋蓋、翻轉式鍋體)、水相鍋、 油相鍋、真空裝置、溫度控制系統、電氣控制系統等組成。水溶性和油溶性原料分別在水相 鍋和油相鍋內熔化或溶解，鍋體夾套通過水蒸氣加熱使鍋內溫度達到設定值後，水相鍋和 油相鍋內的原料通過過濾器轉移至乳化鍋內進行一定時間的攪拌和乳化。在此過程中可進 行均質攪拌和真空脫氣。然後，向夾套通入冷水，冷卻到一定溫度後(如45°C以下)，添加 香精，繼續冷卻至設定溫度後停止攪拌，恢復常壓後即可出料。隨著控制技術的進步，目前均質機的自動化程度要求越來越高，傳統的繼電器控 制系統的均質機對操作人員的技術和操作熟練度要求較高，會增大操作人員的操作強度， 已不適應生產的要求。
發明內容
針對現有均質機的控制方法的不足，申請人經過研究改進，提供另一種均質機的 自動控制方法，用於均質產品的生產控制，使得生產的均質產品有更好的顆粒和混合效果， 申請人:同時提供了實現該方法的控制裝置。本發明的技術方案如下一種均質機的自動控制方法，步驟如下①將水溶性和油溶性原料分別加入水相鍋和油相鍋內，啟動水相鍋、油相鍋內的 攪拌電機，並且設定水相鍋、油相鍋內攪拌電機的轉速；②設定水相鍋、油相鍋的溫度，向水相鍋、油相鍋的夾套內輸入蒸汽控制溫度；③對水相鍋、油相鍋內的原料的初處理完成後，啟動水相鍋、油相鍋的出料泵，將 初處理後的物料泵入真空乳化鍋內；④當水相鍋、油相鍋內的物料完全泵入乳化鍋內後，出料泵停止運行，啟動乳化鍋 的液壓電機，垂直下降主攪拌器，當下降到位時，液壓電機停止工作，然後手動旋緊密封閥， 將真空乳化鍋密封；⑤啟動主攪拌電機與均質攪拌電機，轉速從零上升到用戶的設定值，並根據加工 要求改變主攪拌電機與均質攪拌電機的轉速；⑥啟動真空泵電機，使乳化鍋的負壓力不斷變大，當達到用戶設定值時，真空泵電 機自動停止；⑦向乳化鍋的夾套內輸入蒸汽對乳化鍋進行加熱控制，乳化鍋內原料被加熱到用 戶設定溫度；⑧乳化工作完成後，通過夾套上的排氣口減小乳化鍋內負壓力，當乳化鍋壓力為零時，打開乳化鍋的出料泵，排出乳化品。其進一步的技術方案為步驟①中，所述水相鍋、油相鍋內的攪拌電機的轉速是通過PLC自動進行控制的。步驟②中，所述溫度控制採用模糊PID控制。步驟③中，所述出料泵出料是通過PLC自動進行控制的，並且在出料泵出料時，水 相鍋、油相鍋內的攪拌電機停止運轉。步驟⑦中，所述溫度控制採用模糊PID控制。本發明還提供了一種均質機的自動控制裝置，包括PLC以及與所述PLC連接的 HMI ；PLC通過輸入輸出模塊連接傳感器、開關及控制設備；PLC通過模數轉換模塊連接壓力 傳感器；PLC通過溫度控制模塊連接溫度傳感器；PLC通過速度控制模塊順序連接變頻器以 及電機。 本發明的有益技術效果是本發明可以完成實時的速度控制，穩定快速的溫度控制，安全的壓力控制，液壓站 控制，連鎖保護控制。改善均質機的均質效果，提高操作人員的操作水平。用於化工、醫藥、 生物、食品等諸多領域中的非均相的液一固和液一液多相體分散體系的混合。混合物的均 勻度不只分散相分布均勻，而且還使分散質一步微粒化，使之具有更穩定、更細緻的均勻 性，含固體的懸浮液的固體顆粒微粒化，含油滴的乳化液的油滴微滴化。
圖1是均質機系統的示意圖。圖2是本發明方法的流程圖。圖3是本發明裝置的結構框圖。圖4是本發明裝置PLC的模糊PID控制原理框圖。圖5是本發明裝置的參數設定畫面圖。圖6是本發明裝置的出廠參數(系統關鍵參數)設定畫面圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。圖1是均質機系統的示意圖。圖2是本發明方法的流程圖。見圖2，本發明均質機 的自動控制方法的步驟如下(結合圖1說明)步驟S01，將水溶性原料1和油溶性原料2分別加入水相鍋3和油相鍋4內，啟動 水相鍋3、油相鍋4內的攪拌電機5、6，並且設定水相鍋3、油相鍋4內攪拌電機5、6的轉速；步驟S02，設定水相鍋3、油相鍋4的溫度，向水相鍋3、油相鍋4的夾套7、8內輸入 蒸汽12控制溫度；步驟S03，對水相鍋3、油相鍋4內的原料的初處理完成後，啟動水相鍋3、油相鍋4 的出料泵9、10，將初處理後的物料泵入真空乳化鍋11內；步驟S04，當水相鍋3、油相鍋4內的物料完全泵入乳化鍋11內後，出料泵9、10停 止運行，啟動乳化鍋11的液壓電機，垂直下降主攪拌器的電機13，當下降到位時，液壓電機 停止工作，然後手動旋緊密封閥14，將真空乳化鍋11密封；
步驟S05，啟動主攪拌電機13與均質攪拌電機13a，轉速從零上升到用戶的設定 值，並根據加工要求改變主攪拌電機13與均質攪拌電機13a的轉速；步驟S06，啟動真空泵電機15，使乳化鍋11的負壓力不斷變大，當達到用戶設定值 時，真空泵電機15自動停止；步驟S07，向乳化鍋11的夾套16內輸入蒸汽12對乳化鍋進行加熱控制，乳化鍋 11內原料被加熱到用戶設定溫度；步驟S08，乳化工作完成後，通過夾套16上的排氣口 17減小乳化鍋內負壓力，當乳 化鍋11壓力為零時，打開乳化鍋11的出料泵18，排出乳化品。如圖3所示，本發明同時提供了實現上述方法的控制裝置。該控制裝置主要由上 位機HMI (人機界面)、下位機PLC兩個部分組成，上位機採用深圳人機公司的HMI (Eview的 MT510TV4)。下位機採用臺達DVP48EH00R系列的PLC。輸入輸出模塊用於和傳感器、開關(如按鈕、限位開關等)及控制(開/關)設備 (如指示燈、報警器等)進行數據傳輸，典型的交流I/O信號為24 240V(AC)直流I/O信 號為5 24V (DC)。模數轉換模塊用於將模擬量轉換為數字量。壓力傳感器把壓力信號傳送到模數轉 換模塊，把電壓或者電流信號轉化成數位訊號傳送到PLC中，由PLC編制的程序控制真空泵 的開關，壓力信號的處理選用臺達的模擬量輸入模塊一DVP-04AD。溫度控制模塊由PLC編制的程序控制蒸汽或冷卻水的加入。溫度傳感器的信號經 過溫度模塊實現溫度信號到電信號的轉換，並傳送到PLC中。溫度的測量選用臺達的溫度 測量模塊-DVP-04PT。速度控制模塊採用臺達VFD-M系列的變頻器。根據人機界面上控制的轉速設定， 輸出4 20mA的信號以調節電機的速度，變頻器的運行需要和PLC進行MODBUS通信來確 定是否啟動可停止。電機的轉速控制，採用臺達VFD系列變頻器實現。上述各電路模塊均為市售商品，各電路模塊間的連接方式及工作過程均採用現有 技術。圖4是本發明裝置PLC的模糊PID控制原理框圖。本發明採用臺達公司的DVP48EH00R系列的PLC為核心部件，實現恆溫控制，控制 系統的原理框圖如圖4所示。PLC根據採集的信號計算出偏差e(t)和偏差變化率ec(t)， 按照模糊PID的控制規則計算控制量u (t)，並輸出控制量u (t)。經過PLC的D/A轉換，變 成4 20mA的電流信號，送到調節閥來調節蒸汽或者冷卻水的流量，實現系統溫度的智能 控制。圖5是本發明裝置的參數設定畫面圖。實現溫度控制參數壓力保護參數及密碼設置。如斜率，設置值0.90-1. 10，供用戶調節溫度顯示用。注同零點結合使用。零點，設置值-99. 9-99. 9，供用戶調節溫度顯示用。注同斜率功能結合使用。採樣時間(ms)，反映系統對溫度變化反映的速度，出廠值一般的設為500ms。一般 情況下不要更改。P參數，通過調整P參數，可以調整溫度控制系統對溫度控制的靈敏度。當溫度調 整的速度過緩，可以加大P;當溫度調整時的過衝較大時可以適當減小P值。P值的設定範圍為0 30000，出廠設定值為600。D參數，當溫度控制的反映速度過慢時可以加大D值，如果振蕩過大，可以適當減 小D值。出廠值為50。輸出上限和下限，一般的情況下不要更改出廠值。乳化鍋的上限值為300，下限值 為-300 ；水相油相鍋上限為300，下限為0。偏差不作用值，當實時溫度和設定溫度的差值的絕對值小於偏差不作用的設定值 時，蒸汽閥門和冷卻水閥門都將不動作。出廠設定為30秒。現在輸出值，是供技術人員調整用，不能進行修改。圖6是本發明裝置的出廠參數(系統關鍵參數)設定畫面圖。主要是設置密碼及轉速和時鐘設置窗口可以在一級密碼設定和二級密碼設定的窗口中設定和顯示一級密碼和二級 密碼。設定的範圍為0 99999999。攪拌和均質攪拌的最高轉速設定，這個速度要根據聚具體的使用的電動機和減速 機的情況確定。PLC內部時鐘設定，可以在對應的位置輸入要設定的PLC時鐘，必須要完整的輸入 (包括年、月、日、時、分、秒、星期)，再安確定按鈕後才有效。頻率設定可以根據需要設定電壓的頻率。PLC內部時鐘顯示是顯示現在時刻PLC內部時鐘。軟體有效期，是出廠的時間設定的。當PLC時鐘到了軟體有限期後，所有的設備都 不不能啟動，這個時候就需要二級密碼，進入出廠參數設定畫面更改軟體有效期。表1是PLC與變頻器進行RS485通訊的參數設置表表1變頻器參數表
權利要求
一種均質機的自動控制方法，其特徵在於步驟如下①將水溶性和油溶性原料分別加入水相鍋和油相鍋內，啟動水相鍋、油相鍋內的攪拌電機，並且設定水相鍋、油相鍋內攪拌電機的轉速；②設定水相鍋、油相鍋的溫度，向水相鍋、油相鍋的夾套內輸入蒸汽控制溫度；③對水相鍋、油相鍋內的原料的初處理完成後，啟動水相鍋、油相鍋的出料泵，將初處理後的物料泵入真空乳化鍋內；④當水相鍋、油相鍋內的物料完全泵入乳化鍋內後，出料泵停止運行，啟動乳化鍋的液壓電機，垂直下降主攪拌器，當下降到位時，液壓電機停止工作，然後手動旋緊密封閥，將真空乳化鍋密封；⑤啟動主攪拌電機與均質攪拌電機，轉速從零上升到用戶的設定值，並根據加工要求改變主攪拌電機與均質攪拌電機的轉速；⑥啟動真空泵電機，使乳化鍋的負壓力不斷變大，當達到用戶設定值時，真空泵電機自動停止；⑦向乳化鍋的夾套內輸入蒸汽對乳化鍋進行加熱控制，乳化鍋內原料被加熱到用戶設定溫度；⑧乳化工作完成後，通過夾套上的排氣口減小乳化鍋內負壓力，當乳化鍋壓力為零時，打開乳化鍋的出料泵，排出乳化品。
2.根據權利要求1所述均質機的自動控制方法，其特徵在於步驟①中，所述水相鍋、 油相鍋內的攪拌電機的轉速是通過PLC自動進行控制的。
3.根據權利要求1所述均質機的自動控制方法，其特徵在於步驟②中，所述溫度控制 採用模糊PID控制。
4.根據權利要求1所述均質機的自動控制方法，其特徵在於步驟③中，所述出料泵出 料是通過PLC自動進行控制的，並且在出料泵出料時，水相鍋、油相鍋內的攪拌電機停止運轉。
5.根據權利要求1所述均質機的自動控制方法，其特徵在於步驟⑦中，所述溫度控制 採用模糊PID控制。
6.一種均質機的自動控制裝置，其特徵在於包括PLC以及與所述PLC連接的HMI ；PLC 通過輸入輸出模塊連接傳感器、開關及控制設備；PLC通過模數轉換模塊連接壓力傳感器； PLC通過溫度控制模塊連接溫度傳感器；PLC通過速度控制模塊順序連接變頻器以及電機。
全文摘要
本發明提供一種均質機的自動控制方法，將水溶性和油溶性原料分別加入水相鍋和油相鍋內，設定水相鍋、油相鍋內攪拌電機的轉速；設定水相鍋、油相鍋的溫度；啟動水相鍋、油相鍋的出料泵，將初處理後的物料泵入真空乳化鍋內；啟動乳化鍋的液壓電機，垂直下降主攪拌器，手動旋緊密封閥；根據加工要求改變主攪拌電機與均質攪拌電機的轉速；啟動真空泵電機，使乳化鍋的負壓力不斷變大；向乳化鍋的夾套內輸入蒸汽；通過夾套上的排氣口減小乳化鍋內負壓力，打開乳化鍋的出料泵，排出乳化品。本發明還提供了實現上述方法的裝置。本發明可以完成實時的速度控制，穩定快速的溫度控制，安全的壓力控制，液壓站控制，連鎖保護控制。
文檔編號B01F15/06GK101937248SQ20101024346
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月30日 優先權日2010年7月30日
發明者張相勝, 潘豐, 王震 申請人:江南大學