基于台达PLC的乳化机自动控制系统设计

　　引言

　　真空均质乳化机(简称乳化机)主要应用于化工、医药、生物、食品等诸多领域中非均相液一固和液一液多相体分散体系的混合。目前该设备在国内主要是采用传统的继电器控制系统构成，操作人员需要根据经验和仪表显示输入指令或数据进行手动操作，自动化程度不高，同时控制系统存在操作繁琐、温度控制超调量大、能耗高等缺点。

　　1 乳化机的工作过程

　　1.1 工作原理

　　乳化机由乳化锅、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。

　　生产工艺流程如图1所示。油溶性和水溶性原料分别在油相锅和水相锅内熔化或溶解，温度一般保持在80℃左右，将用水蒸气加热的油相和水相原料通过过滤器加至乳化锅内，以进行均质搅拌、乳化和真空脱气。

　　然后，向夹套通入冷水，冷却到一定温度后，添加香精，继续冷却至要求的温度停止搅拌，待恢复常压即可出料。

　　
图1 乳化生产工艺流程

　　1.2 工作过程

　　(1)油相锅、水相锅进料后，启动油相、水相搅拌电机，在线设定油相、水相电机的转速;

　　(2)设定油相锅、水相锅控制温度后，启动油相锅、水相锅的温度控制;

　　(3)当油相锅、水相锅内原料初处理完成后，启动油相锅、水相锅出料泵，将初处理后的物料泵入乳化锅内;

　　(4)当油相锅、水相锅内的物料完全泵入乳化锅内后，出料泵停止运行。启动液压电机，垂直下降主搅拌器与均质搅拌器，当下降到位时，液压电机停止工作，然后手动旋紧密封阀;

　　(5)当真空乳化锅密封后，启动主搅拌、均质搅拌电机。转速将从零上升到用户的设定值，并可根据不同的加工要求，在线改变主搅拌、均质搅拌电机的转速;

　　(6)启动真空泵电机，乳化锅负压力不断变大，最终将达到用户设定值;达到用户设定值后真空泵电机自动停止;

　　(7)启动乳化锅温度控制，自动对乳化锅进行加热控制，控制方法采用模糊PID恒温控制，乳化锅内原料将被加热到用户设定温度;

　　(8)当乳化工作完成后，通过排气口减小乳化锅内负压力，当乳化锅压力为零时，打开出料阀，排出乳化品。

　　2 控制系统的构成

　　2.1 控制系统的结构

　　根据系统设计要求，实现油相、水相、主搅拌、均质搅拌电机转速控制，控制范围依次是10rpm~1500rpm、10rpm~1500rpm、10rpm~80rpm、100rpm~4500rpm;实现油相锅、水相锅、乳化锅温度的智能控制，控制量范围依次是：0~100℃、0~140℃、20~140℃;实现乳化压力控制，控制范围为-100Kpa~+100Kpa和液压升降控制。

　　系统的结构如图2所示。控制系统主要由上位机、下位机两个部分组成，上位机采用台达的HMI(DOP-B)[3];下位机采用台达DVP48EH00R系列的PLC;电机的转速控制，采用台达VFD系列变频器实现。

　　
图2 乳化机控制系统结构图

　　2.2 控制系统的模块划分

　　系统的控制部分可以划分为各种模块，如图3所示。

　
　图3 乳化机控制系统模块图