一種基于plc的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器，其與變頻器、電動調(diào)節(jié)閥、流量變送器、壓力變送器、控制管道進氣開關(guān)的電磁閥及排氣開關(guān)的電磁閥電連接，變頻器與空壓機電機組電連接，空壓機電機組通過管道連接至膨化加熱倉，膨化加熱倉內(nèi)部有壓力變送器，管道上裝有流量變送器，壓力信號一路送至變頻器，控制空壓機電機組的第二空壓機電機的轉(zhuǎn)速，另一路作為第一信號處理單元的輸入設(shè)定值，與流量變送器檢測到的進氣管道反饋信號進行比較后，所得偏差經(jīng)第一信號處理單元處理后輸出至電動調(diào)節(jié)閥，以控制進氣管道閥門開度大小，實現(xiàn)對膨化加熱倉內(nèi)壓力的自動控制，提高生產(chǎn)效率及膨化產(chǎn)品質(zhì)量，具有反饋靈敏、控制精確的特點。
【專利說明】一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在果蔬變溫壓差膨化加工過程中，對膨化加熱倉內(nèi)壓力的精確控制是影響膨化產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。壓力越高，膨化加熱倉與真空膨化罐之間的壓差愈大，果蔬膨化效果愈明顯，但壓力也不宜過高，否則會造成一些易破碎的果蔬過度膨化而裂開，破壞其外觀形態(tài)；壓力若太小，則果蔬膨化效果不明顯。
[0003]目前國內(nèi)采用的間歇式膨化機，壓縮空氣進氣管道閥門由人工控制，無法實現(xiàn)管道進氣流量與膨化壓力的隨動變化，工藝參數(shù)壓力控制精度低，上下限變化范圍大，自動化程度低，造成工廠化生產(chǎn)的果蔬膨化產(chǎn)品穩(wěn)定性、一致性差；有些雖然也采用數(shù)字顯示、計算機控制，但是由于現(xiàn)場的高濕、高溫環(huán)境造成的電磁干擾使得控制系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，成熟的工藝難以實現(xiàn)，使得果蔬膨化產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，生產(chǎn)效率低，果蔬物料浪費嚴重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提出一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對膨化加熱倉內(nèi)壓力的自動控制，提高生產(chǎn)效率及膨化產(chǎn)品質(zhì)量，具有反饋靈敏、快速性好、穩(wěn)定性高等特點。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器I，可編程邏輯控制器I模擬量輸出端與變頻器2及電動調(diào)節(jié)閥4的輸入端電連接，變頻器2輸出端與空壓機電機組3電源輸入端電連接，空壓機電機組3通過管道5連接至膨化加熱倉6，管道5上安裝有電動調(diào)節(jié)閥4和流量變送器7，膨化加熱倉6內(nèi)部安裝有壓力變送器8，流量變送器7及壓力變送器8的信號輸出端與可編程邏輯控制器I的相應(yīng)模擬量輸入端電連接，可編程邏輯控制器I的數(shù)字量輸出端分別與報警裝置12、控制管道進氣開關(guān)的電磁閥13及排氣開關(guān)的電磁閥14電連接。
[0007]所述可編程邏輯控制器I包含有第一信號處理單元9，其為流量調(diào)節(jié)器。
[0008]所述可編程邏輯控制器I包含有第一信號處理單元9，其為流量調(diào)節(jié)器，還包含有第二信號處理單元10，其為壓力調(diào)節(jié)器，均為編程軟件內(nèi)部自帶的PID控制功能塊。
[0009]所述可編程邏輯控制器I包含有模擬量輸入通道的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器15、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器16，還包含有模擬量輸出通道的第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器17、第四模數(shù)轉(zhuǎn)換器18。
[0010]所述可編程邏輯控制器I通過工業(yè)以太網(wǎng)與人機界面模塊11實現(xiàn)通訊互交。
[0011]所述空壓機電機組3包括第一空壓機電機19和第二空壓機電機20。
[0012]所述報警裝置12為聲光報警器。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]利用壓力變送器、流量變送器、空壓機電機組、變頻器與電動調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)對膨化加熱倉內(nèi)壓力的自動控制。在一定壓力偏差閾值范圍以外時，空壓機電機組米用第一空壓機電機工頻運行，以提高系統(tǒng)動態(tài)性能，快速升壓；當達到偏差閾值范圍時，空壓機電機組切換為第二空壓機電機變頻運行，第二空壓機電機轉(zhuǎn)速的高低由壓力變送器檢測到的加熱倉內(nèi)壓力信號經(jīng)PLC內(nèi)部PID處理后的輸出結(jié)果控制變頻器的相應(yīng)輸出頻率值大小決定。通過此控制策略既能使倉內(nèi)壓力快速達到設(shè)定壓力值又能實現(xiàn)全自動閉環(huán)控制提高控制精度，明顯縮短達到所需壓力的時間，提高生產(chǎn)效率，又能實時監(jiān)測，反饋靈敏，控制起來快而準。
[0015]控制系統(tǒng)中包含有報警裝置及集手動和自動控制模式于一體，自動與手動運行狀態(tài)可進行無擾切換。正常生產(chǎn)情況下系統(tǒng)處于在自動操作方式，系統(tǒng)的所有動作均在PLC內(nèi)自動程序控制下運行；而手動操作方式則用于系統(tǒng)調(diào)試階段、系統(tǒng)緊急狀態(tài)時下使用，在此模式下系統(tǒng)的所有動作均可由按鈕操作配合相應(yīng)手動程序?qū)崿F(xiàn)。
[0016]摒棄傳統(tǒng)間隔式膨化過程中的人工操作，實現(xiàn)對膨化加熱倉內(nèi)壓力的全自動閉環(huán)控制，減少因人為操作失誤對膨化壓力的影響并減輕人員負擔，通過變頻和變閥的聯(lián)合調(diào)節(jié)，可以提高膨化加熱倉內(nèi)壓力控制精度。
[0017]通過人機界面能向可編程邏輯控制器輸送膨化工作壓力參數(shù)并由組態(tài)畫面實時顯示其狀態(tài)，從而更好地監(jiān)控果蔬膨化壓力生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)控，對壓力值進行實時監(jiān)測，顯示壓力參數(shù)的數(shù)據(jù)變化趨勢(包括參數(shù)實時曲線和歷史曲線)，并可進行報警和處理，實現(xiàn)果蔬膨化壓力的精確閉環(huán)控制，提高生產(chǎn)效率及膨化產(chǎn)品質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為空壓機電機組切換工作流程圖。
[0020]圖3為果蔬膨化加熱倉內(nèi)壓力控制原理圖。
[0021]圖4為果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)工作流程圖。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0023]參見圖1，一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器1，可編程邏輯控制器I模擬量輸出端與變頻器2及電動調(diào)節(jié)閥4的輸入端電連接，變頻器2輸出端與空壓機電機組3電源輸入端電連接，空壓機電機組3通過管道5連接至膨化加熱倉6，從而空壓電機組3產(chǎn)生的壓縮空氣可通過管道5進入膨化加熱倉6中，空壓機電機組3包括第一空壓機電機19和第二空壓機電機20，管道5上安裝有電動調(diào)節(jié)閥4和流量變送器7，膨化加熱倉6內(nèi)部安裝有壓力變送器8，流量變送器7及壓力變送器8的信號輸出端與可編程邏輯控制器I的相應(yīng)模擬量輸入端電連接，可編程邏輯控制器I的數(shù)字量輸出端分別與報警裝置12、控制管道進氣開關(guān)的電磁閥13及排氣開關(guān)的電磁閥14電連接。報警裝置12為聲光報警器。
[0024]可編程邏輯控制器I包含有第一信號處理單元9，其為流量調(diào)節(jié)器，還包含有第二信號處理單元10，其為壓力調(diào)節(jié)器，均為編程軟件內(nèi)部自帶的PID控制功能塊?？删幊踢壿嬁刂破鱅包含有模擬量輸入通道的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器15、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器16，還包含有模擬量輸出通道的第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器17、第四模數(shù)轉(zhuǎn)換器18?？删幊踢壿嬁刂破鱅通過工業(yè)以太網(wǎng)與人機界面模塊11實現(xiàn)通訊互交，可對壓力值進行實時監(jiān)測并實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)控。
[0025]圖1中虛線與實現(xiàn)為空壓機電機組分別切換為第一空壓機電機19工頻和第二空壓機電機20變頻時的連接圖。
[0026]參見圖2，為使膨化加熱倉6內(nèi)壓力快速升至設(shè)定壓力，可先設(shè)置一個壓力偏差閾值B，當壓力反饋值PV與壓力設(shè)定值SP偏差較大時，S卩ISP-PVl > B，系統(tǒng)工作時僅空壓機電機組第一空壓機電機19處于工頻運行狀態(tài)，相對于僅采用一臺空壓機依據(jù)倉內(nèi)壓力大小控制變頻器2輸出頻率來調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速而言，此方法可以明顯減少達到設(shè)定壓力值的時間；而當壓力反饋值達到設(shè)定值較接近時，即ISP-PVl SB，空壓機電機組的第一空壓機電機19停止運行并啟動第二空壓機電機20變頻運行。在此變頻運行狀態(tài)下，壓力變送器8檢測到的反饋值與壓力設(shè)定值比較的偏差經(jīng)PID處理后結(jié)果送至變頻器2輸入端，調(diào)節(jié)其輸出頻率控制第二空壓機電機20以相應(yīng)轉(zhuǎn)速運行；當壓力達標后第二空壓機電機20停止，否則變頻啟動運行。
[0027]參見圖3，果蔬膨化壓力具體控制原理為:流量變送器7和壓力變送器8分別用于將檢測到的流量和壓力模擬量轉(zhuǎn)換成標準量程的直流電流信號或直流電壓信號并送至可編程邏輯控制器I的模擬量輸入端，然后分別由第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器17和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器15將該標準電信號轉(zhuǎn)換成PLC的CPU能處理的數(shù)字量后，與預(yù)先已讀入可編程邏輯控制器I的壓力設(shè)定值進行比較，所得偏差經(jīng)第二信號處理單元10(壓力PID調(diào)節(jié)器)處理后得到輸出信號分兩路輸出，一路經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器16進行D/A轉(zhuǎn)換后，送至變頻器2作為其輸入信號，變頻器2采用MM440，控制變頻器2的輸出頻率，實現(xiàn)對空壓機電機組3的第二空壓機電機20轉(zhuǎn)速的控制；另一路則作為第一信號處理單元9 (流量PID調(diào)節(jié)器)的輸入設(shè)定值，與流量變送器7檢測的管道5內(nèi)流量信號經(jīng)第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器17進行A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)值量比較，所得偏差經(jīng)第一信號處理單元9算法處理后得到的輸出信號經(jīng)第四模數(shù)轉(zhuǎn)換器18進行D/A轉(zhuǎn)換后，送至電動調(diào)節(jié)閥4，調(diào)節(jié)進氣管道5開度大小，以實現(xiàn)對壓縮空氣流量的控制。
[0028]參見圖4，果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)工作過程為:啟動裝有組態(tài)軟件WinCC的上位機，在組態(tài)的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)畫面中，輸入壓力設(shè)定值及壓力偏差閾值并將它們送入可編程邏輯控制器I中，對膨化加熱倉6內(nèi)壓力值進行實時監(jiān)控，當壓力變送器8檢測到倉內(nèi)的壓力與設(shè)定壓力間的差值未達到壓力偏差閾值范圍時，此時膨化加熱倉6內(nèi)壓力距離設(shè)定壓力相差還較大，第一空壓機電機19電機一直處于工頻運行狀態(tài)，提高系統(tǒng)動態(tài)性能，快速升壓；而當倉內(nèi)壓力與設(shè)定壓力偏差較小時(即達到壓力偏差閾值)，關(guān)閉第一空壓機電機19并啟動第二空壓機電機20變頻運行，此時變頻和變閥處于聯(lián)合調(diào)節(jié)狀態(tài)，可編程邏輯控制器I根據(jù)檢測到的壓力信號發(fā)出相應(yīng)的控制信號，開啟變頻調(diào)節(jié)和閥門開度調(diào)節(jié)程序，通過改變變頻器2輸出頻率增加空壓機電機組3轉(zhuǎn)速，同時通過電動調(diào)節(jié)閥4使閥門開度變大，從而使膨化加熱倉6內(nèi)壓力迅速升至設(shè)定值并保持恒定；當壓力變送器8檢測到倉內(nèi)壓力等于設(shè)定值時，第二空壓機電機20停機、進氣電磁閥失電停止進氣；當加熱倉內(nèi)壓力高于設(shè)定壓力5秒后，報警裝置12和電磁閥動作，發(fā)出報警信號，提醒人員注意，此時管道進氣電磁閥13失電且自動排氣電磁閥14得電，停止進氣并開始卸壓排氣，當倉內(nèi)壓力降低至設(shè)定值時關(guān)閉所有閥門和報警裝置12?？刂葡到y(tǒng)中包含有報警裝置12及集手動和自動控制模式于一體，正常生產(chǎn)情況下系統(tǒng)處于在自動操作方式，系統(tǒng)的所有動作均在PLC內(nèi)自動程序控制下運行；此外，系統(tǒng)還設(shè)置有手動操作模式，當系統(tǒng)處于調(diào)試階段或出現(xiàn)緊急狀態(tài)時，可由控制面板上的按鍵結(jié)合相應(yīng)手動程序?qū)崿F(xiàn)手動控制。
[0029]空壓機電機組通過加熱倉6內(nèi)壓力是否達到設(shè)置的壓力偏差B選擇執(zhí)行第一空壓機電機19工頻或第二空壓機電機20變頻運行，并通過變頻和變閥的聯(lián)合調(diào)節(jié)，既可縮短達到所需壓力的時間，又能實時監(jiān)測，控制起來快而準，可以使膨化加熱倉內(nèi)壓力迅速升高至設(shè)定值并維持恒定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器(I)，其特征在于，可編程邏輯控制器(I)模擬量輸出端與變頻器(2)及電動調(diào)節(jié)閥(4)的輸入端電連接，變頻器(2)輸出端與空壓機電機組(3)電源輸入端電連接，空壓機電機組(3)通過管道(5)連接至膨化加熱倉￠)，管道(5)上安裝有電動調(diào)節(jié)閥(4)和流量變送器(7)，膨化加熱倉(6)內(nèi)部安裝有壓力變送器(8)，流量變送器(7)及壓力變送器(8)的信號輸出端與可編程邏輯控制器(I)的相應(yīng)模擬量輸入端電連接，可編程邏輯控制器(I)的數(shù)字量輸出端分別與報警裝置(12)、控制管道進氣開關(guān)的電磁閥(13)及排氣開關(guān)的電磁閥(14)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器(I)包含有第一信號處理單元(9)，其為流量調(diào)節(jié)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器(I)包含有第一信號處理單元(9)，其為流量調(diào)節(jié)器，還包含有第二信號處理單元(10)，其為壓力調(diào)節(jié)器，均為編程軟件內(nèi)部自帶的PID控制功能塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器(I)包含有模擬量輸入通道的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(15)、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器(16)，還包含有模擬量輸出通道的第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器(17)、第四模數(shù)轉(zhuǎn)換器(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器(I)通過工業(yè)以太網(wǎng)與人機界面模塊(11)實現(xiàn)通訊互交。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空壓機電機組(3)包括第一空壓機電機(19)和第二空壓機電機(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的果蔬膨化壓力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述報警裝置(12)為聲光報警器。
【文檔編號】G05B19/05GK203950167SQ201420361622
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】陳嬋娟, 黃祥, 郝敏 申請人:陜西科技大學(xué)