臺(tái)達(dá)PLC在乳化機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 序言

真空均質(zhì)乳化機(jī)（簡(jiǎn)稱乳化機(jī)）主要應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、生物、食品等諸多領(lǐng)域中非均相液一固和液一液多相體分散體系的混合。目前該設(shè)備在國(guó)內(nèi)主要是采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)構(gòu)成，操作人員需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和儀表顯示輸入指令或數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)操作，自動(dòng)化程度不高，同時(shí)控制系統(tǒng)存在操作繁瑣、溫度控制超調(diào)量大、能耗高等缺點(diǎn)。

2 乳化機(jī)的工作過(guò)程

2.1 工作原理

乳化機(jī)由乳化鍋、水相鍋、油相鍋、真空裝置、溫度控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。

生產(chǎn)工藝流程如圖1所示[1，2]。油溶性和水溶性原料分別在油相鍋和水相鍋內(nèi)熔化或溶解，溫度一般保持在80℃左右，將用水蒸氣加熱的油相和水相原料通過(guò)過(guò)濾器加至乳化鍋內(nèi)，以進(jìn)行均質(zhì)攪拌、乳化和真空脫氣。然后，向夾套通入冷水，冷卻到一定溫度后，添加香精，繼續(xù)冷卻至要求的溫度停止攪拌，待恢復(fù)常壓即可出料。

2.2 工作過(guò)程

(1)油相鍋、水相鍋進(jìn)料后，啟動(dòng)油相、水相攪拌電機(jī)，在線設(shè)定油相、水相電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

(2)設(shè)定油相鍋、水相鍋控制溫度后，啟動(dòng)油相鍋、水相鍋的溫度控制；

(3)當(dāng)油相鍋、水相鍋內(nèi)原料初處理完成后，啟動(dòng)油相鍋、水相鍋出料泵，將初處理后的物料泵入乳化鍋內(nèi)；

(4)當(dāng)油相鍋、水相鍋內(nèi)的物料完全泵入乳化鍋內(nèi)后，出料泵停止運(yùn)行。啟動(dòng)液壓電機(jī)，垂直下降主攪拌器與均質(zhì)攪拌器，當(dāng)下降到位時(shí)，液壓電機(jī)停止工作，然后手動(dòng)旋緊密封閥；

(5)當(dāng)真空乳化鍋密封后，啟動(dòng)主攪拌、均質(zhì)攪拌電機(jī)。轉(zhuǎn)速將從零上升到用戶的設(shè)定值，并可根據(jù)不同的加工要求，在線改變主攪拌、均質(zhì)攪拌電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

(6)啟動(dòng)真空泵電機(jī)，乳化鍋負(fù)壓力不斷變大，最終將達(dá)到用戶設(shè)定值；達(dá)到用戶設(shè)定值后真空泵電機(jī)自動(dòng)停止；

(7)啟動(dòng)乳化鍋溫度控制，自動(dòng)對(duì)乳化鍋進(jìn)行加熱控制，控制方法采用模糊PID恒溫控制，乳化鍋內(nèi)原料將被加熱到用戶設(shè)定溫度；

(8)當(dāng)乳化工作完成后，通過(guò)排氣口減小乳化鍋內(nèi)負(fù)壓力，當(dāng)乳化鍋壓力為零時(shí)，打開(kāi)出料閥，排出乳化品。

圖1 乳化生產(chǎn)工藝流程

3 控制系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)油相、水相、主攪拌、均質(zhì)攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，控制范圍依次是10rpm~1500rpm、10rpm~1500rpm、10rpm~80rpm、100rpm~4500rpm；實(shí)現(xiàn)油相鍋、水相鍋、乳化鍋溫度的智能控制，控制量范圍依次是：0~100℃、0~140℃、20~140℃；實(shí)現(xiàn)乳化壓力控制，控制范圍為-100Kpa~+100Kpa和液壓升降控制。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。控制系統(tǒng)主要由上位機(jī)、下位機(jī)兩個(gè)部分組成，上位機(jī)采用臺(tái)達(dá)的HMI(DOP-B)[3]；下位機(jī)采用臺(tái)達(dá)DVP48EH00R系列的PLC[4]；電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，采用臺(tái)達(dá)VFD系列變頻器實(shí)現(xiàn)。

圖2 乳化機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖