冻干机控制系统设计.docx
- 文档编号:1662635
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOCX
- 页数:46
- 大小:590.94KB
冻干机控制系统设计.docx
《冻干机控制系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冻干机控制系统设计.docx(46页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
冻干机控制系统设计
冷冻干燥机的控制系统设计
DesignonPLCStorageBunkerLiftingSystem
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
第2章控制系统总体方案选择8
2.1冷冻干燥机的简介和冷冻干燥的基本原理8
2.2冷冻干燥机工艺流程9
2.3以PLC为核心的冷冻干燥机控制系统12
2.3.1系统的构成12
2.3.2冷冻干燥机的控制系统14
2.4冷冻干燥机的系统保障14
2.5控制系统设计的总体方案选择16
2.5.1系统设计方案的比较16
2.5.2最佳方案的选择17
冷冻干燥机的控制系统设计
摘要:
本论文采用三菱的小型PLC对整个冷冻干燥机运行系统进行控制,可实现较高的自动化程度,并完成智能控制、状态显示和故障报警等任务。
本控制系统具有干燥机冻干曲线设定、除霜、在线清洗、真空控制、干燥状态检测、故障报警的功能,控制系统能进行全自动的冻干控制,包括预冻、加热、抽真空、压塞、放气、除霜等。
采用冻干曲线和设备运行全自动方法时,可由微机编程,软件可记录各运行设备运行的时间和历史记录,随机和定时打印数据、报表、曲线等。
多点记录仪可显示制品、导热液、真空冷凝器的温度和干燥腔室、真空泵的真空度,同时还对冷凝器的温度进行报警,必要时能够进行人工干预。
关键词:
PLC冷冻干燥机自动控制
DesignonPLCStorageBunkerLiftingSystem
Abstract:
ThethesisadoptsthesmallsizePLCofMitsubishitocontroltheoperationsystemofthefreezedryer.Itcanachieveahigherdegreeofautomationandperformthetasksofintelligentcontrol,statusdisplayandfailurewarning.Thiscontrolsystemofthedryerhasthefunctionsoffreeze-dryingcurvesetting,deforestation,on-linecleaning,vacuumcontrol,Drystatedetectionandfailurewarning.Itcanmaketheautomaticcontrolledlyophilization,includingprecook,heatingup,vacuumize,tamponade,deflationanddefrostation.Inthefreeze-dryingcurveandEquipmentrunningfullyautomaticmethods,itcanmakecomputerprogramming;thesoftwarecanrecordthetimeandhistoryofeachoperationaloutfit,printdata,reportformsandcurverandomlyoratregulartime.Themultipointrecordercandisplaythetemperatureofproduction,thermalfluidandthevacuumcondenser,andthevacuumdegreeofdryingchamberandthevacuumpump.Itcanalsowarntowardsthetemperatureofthecondenserandgivehumaninterventionwhennecessary
Keyword:
PLC;frozendyers;automaticcontrol
引言
目前冷冻干燥机控制电路的使用寿命大部分与其电路设计、元器件选型、工作环境及控制方式等因素有关,PLC作为工业控制单元,应用于各种控制环境,内部电路、机械结构设计极为精良,其使用寿命一般可保证在十年以上,性能稳定可靠,抗干扰性好;PLC应用于各种工业控制现场,其电压适用范围很宽,具有极强的抗电磁干扰,抗震动、抗高温、高湿等特性,性能极为稳定、可靠。
功能强大,实现灵活,可扩展性好;PLC控制型冷冻干燥机作为其老型号的升级产品,其功能得到极大增强。
目前可实现的功能有:
自动除霜、自动在线清洗、自动灭菌、各种情况的自动报警、设备保护及故障识别等[1]。
PLC作为一门控制技术在我国已有近二十年的应用,并已从工业控制逐渐向其他行业扩展,相信随着其本身性能的不断提高,其应用领域将不断拓宽,了解及掌握这一控制技术,将使我国的自动化控制技术得到更广泛的应用与发展。
冻干机还存在着许多不足,无论是国产还是引进设备其共同的缺点是价格贵,耗能高回收投资慢。
国产冻干机搁板温度不均匀,造成冻干产品含水率不均匀;干燥速率低,干燥箱内各点干燥快慢不一致;无法判断干燥何时结束,这是重要缺欠,因为它可能造成产品含水率高而不合格,也可能造成干燥时间过长而浪费能源。
针对这些问题,今后的发展方向应是:
食品冻干工艺除扩大物料品种外,应该着重优化工艺参数剃定出最佳工艺曲线,完善冻干产品质量检查的标准,降低冻干产品的价格;西药和生物制品的冻干工艺应该走向标准化,以提高冻干产品质量为重点,使冻干过程中所用的保护剂或添加剂更规范;开展生物体冻干工艺的研究,争取快出成果,用于提高人类的健康水平。
第1章绪论
1.1课题研究的背景和意义
冷冻干燥机起源于19世纪20年代的真空冷冻干燥技术经历了几十年的起伏和徘徊后,在最后的20年中取得了长足进展。
进入21世纪,真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点,越来越受到人们的青睐,除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外,其应用规模和领域还在不断扩大中。
为此,真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。
干燥的方法多种多样,如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等,但普通干燥方法通常都在0℃以上或更高的温度下进行。
干燥所得的产品一般都存在体积小、质地变硬的问题,易挥发的成分大部分会损失掉,一些热敏性的物质发生变性、失活,有些物质甚至发生了氧化。
因此,干燥后的产品与干燥前相比,在性状上有很大的差别。
冻干法则基本上在0℃以下进行,即在产品冻结的状态下进行,只在后期降低产品的残余水份含量时,才让产品升至0℃以上的温度,但一般不超过40℃。
在真空条件下,当水蒸汽直接升华出来后,药物剩留在冻结时的冰架中,形成类似海绵状疏松多孔架构,因此它干燥后体积大小几乎不变。
再次使用前,只要加入注射用水,又会立即溶解。
相对常规方法,冻干机具有如下优点:
许多热敏性的物质不会发生变性或失活;在低温下干燥时,物质中的一些挥发性成分损失很小;在冻干过程中,微生物的生长和酶的作用无法进行,因此能保持原来的性状;由于在冻结的状态下进行干燥,因此体积几乎不变,保持了原来的结构,不会发生浓缩现象;由于物料中水分在预冻以后以冰晶的形态存在,原来溶于水中的无机盐类溶解物质被均匀地分配在物料之中,升华时,溶于水中的溶解物质就析出,避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象;干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状,加水后溶解迅速而完全,几乎立即恢复原来的性状;由于干燥在真空下进行,氧气极少,因此一些易氧化的物质得到了保护;干燥能排除95%~99%以上的水分,使干燥后产品能长期保存而不致变质;因物料处于冻结状态,温度很低,所以供热的热源温度要求不高,采用常温或温度不高的加热器即可满足要求;如果冷冻室和干燥室分开时,干燥室不需绝热,不会有很多的热损失,故热能的利用很经济。
1.2冷冻干燥技术的现状及发展趋势
1.2.1国内外干燥设备的现状与发展趋势
干燥技术是一种古老而通用的单元操作技术,然而它又是很复杂的、人类对其了解还很浅的技术。
目前大多数干燥设备设计仍然依赖于小规模试验和实际操作经验。
换句话说干燥器设计尚属非标设计。
自70年代以来,随着科学技术的迅猛发展以及各技术领域的交叉、渗透,干燥设备、干燥过程和干燥理论的研究有较大进展。
尤其是近10多年来,有许多新型干燥器投放市场,但其主要是在原有结构的基础上作了某些改进。
随着全球经济、技术竞争的日趋剧烈,人们对有效利用能源、提高产品质量和加强环境保护等的意识逐步增强。
干燥设备随着干燥技术的变革而革新。
革新的内容包括:
(1)设计制造新的干燥设备或与干燥过程相配套的设备;
(2)提高干燥产品的质量,在干燥产品质量控制方面比现有设备要好;
(3)避免或减少对环境的污染;
(4)操作更安全、可靠;
(5)总体上降低能耗,降低设备制造成本。
近期内干燥技术要有突破性进展还相当困难一般是趋于技术革新。
目前,在世界范围内干燥设备的主要研究方向是有效利用能源、提高产品质量与产量、减少环境污染、安全操作、易于控制和一机多用等[2]。
具体研究课题为:
(1)接式干燥器中使用过热蒸汽作为干燥介质;
(2)使用间接加热方武;
(3)组合式传热方式(对流、传导与介电或热辐射的组合);
(4)容积式加热(微波或高频场);
(5)使用不同类型干燥器;
(6)间断传热方式;
(7)为有效的供热方法(如脉冲燃烧、感应加热等);
(8)新型气固接触技术(如二维喷动床、旋转喷动床等);
(9)计算机辅助设计;设计灵活的、多用途的干燥器;
(10)糊逻辑、神经网、专家系统等实现干燥过程的控制;
1.2.2冻干工艺的现状及发展趋势
冻干机还存在着许多不足,无论是国产还是引进设备其共同的缺点是价格贵,耗能高回收投资慢。
因此低成本少能耗是食品冻干机今后的主攻方向。
除此之外国产冻干机还存在一些不足之处:
(1)搁板温度不均匀,造成冻干产品含水率不均匀,产品合格率受影响。
造成温度不均匀的原因各不相同。
有的是搁板结构和材料质量不好;有的是加热流体分流或流程有缺欠;有的是捕水器在干燥箱内绝热不好。
(2)干燥速率低,干燥箱内各点干燥快慢不一致,反映在产品上仍然是合格率受影响。
其原因除搁板温度不均匀外,还与真空系统配置得不合理有关。
主要体现在捕水器配置得不合理;水蒸汽喷射泵性能不稳定;抽气口位置不合理等。
(3)无法判断干燥何时结束,这是重要缺欠,因为它可能造成产品含水率高而不合格,也可能造成干燥时间过长而浪费能源。
(4)捕水器效率低。
主要体现在捕水器面积大而捕水量小,有部分无效面积,其根本原因是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 冻干机 控制系统 设计