1 序言

真空均質(zhì)乳化機（簡稱乳化機）主要應用于化工、醫(yī)藥、生物、食品等諸多領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(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)驗和儀表顯示輸入指令或數(shù)據(jù)進行手動操作，自動化程度不高，同時控制系統(tǒng)存在操作繁瑣、溫度控制超調(diào)量大、能耗高等缺點。

2 乳化機的工作過程

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(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過濾器加至乳化鍋內(nèi)，以進行均質(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，待恢復常壓即可出料。

2.2 工作過程

(1)油相鍋、水相鍋進料后，啟動油相、水相攪拌電機，在線設定油相、水相電機的轉(zhuǎn)速；

(2)設定油相鍋、水相鍋控制溫度后，啟動油相鍋、水相鍋的溫度控制；

(3)當油相鍋、水相鍋內(nèi)原料初處理完成后，啟動油相鍋、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，出料泵停止運行。啟動液壓電機，垂直下降主攪拌器與均質(zhì)攪拌器，當下降到位時，液壓電機停止工作，然后手動旋緊密封閥；

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

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

(7)啟動乳化鍋溫度控制，自動對乳化鍋進行加熱控制，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定溫度；

(8)當乳化工作完成后，通過排氣口減小乳化鍋內(nèi)負壓力，當乳化鍋壓力為零時，打開出料閥，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)設計要求，實現(xiàn)油相、水相、主攪拌、均質(zhì)攪拌電機轉(zhuǎn)速控制，控制范圍依次是10rpm~1500rpm、10rpm~1500rpm、10rpm~80rpm、100rpm~4500rpm；實現(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?？刂葡到y(tǒng)主要由上位機、下位機兩個部分組成，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(zhuǎn)速控制，采用臺達VFD系列變頻器實現(xiàn)。

圖2 乳化機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖