臺達PLC在乳化機控制系統中的應用

1 序言

真空均質(zhì)乳化機（簡(jiǎn)稱(chēng)乳化機）主要應用于化工、醫藥、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。目前該設備在國內主要是采用傳統的繼電器控制系統構成，操作人員需要根據經(jīng)驗和儀表顯示輸入指令或數據進(jìn)行手動(dòng)操作，自動(dòng)化程度不高，同時(shí)控制系統存在操作繁瑣、溫度控制超調量大、能耗高等缺點(diǎn)。

2 乳化機的工作過(guò)程

2.1 工作原理

乳化機由乳化鍋、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。

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，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，繼續冷卻至要求的溫度停止攪拌，待恢復常壓即可出料。

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，在線(xiàn)設定油相、水相電機的轉速；

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

(3)當油相鍋、水相鍋內原料初處理完成后，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；

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

(5)當真空乳化鍋密封后，啟動(dòng)主攪拌、均質(zhì)攪拌電機。轉速將從零上升到用戶(hù)的設定值，并可根據不同的加工要求，在線(xiàn)改變主攪拌、均質(zhì)攪拌電機的轉速；

(6)啟動(dòng)真空泵電機，乳化鍋負壓力不斷變大，最終將達到用戶(hù)設定值；達到用戶(hù)設定值后真空泵電機自動(dòng)停止；

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

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

圖1 乳化生產(chǎn)工藝流程

3 控制系統的構成

3.1 控制系統的結構

根據系統設計要求，實(shí)現油相、水相、主攪拌、均質(zhì)攪拌電機轉速控制，控制范圍依次是10rpm~1500rpm、10rpm~1500rpm、10rpm~80rpm、100rpm~4500rpm；實(shí)現油相鍋、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)現乳化壓力控制，控制范圍為-100Kpa~+100Kpa和液壓升降控制。

系統的結構如圖2所示?？刂葡到y主要由上位機、下位機兩個(gè)部分組成，上位機采用臺達的HMI(DOP-B)[3]；下位機采用臺達DVP48EH00R系列的PLC[4]；電機的轉速控制，采用臺達VFD系列變頻器實(shí)現。

圖2 乳化機控制系統結構圖