冷冻干燥设备的电气控制

　　2=SimHei摘要文章分别对制冷系统真空系统循环加热系统的电气控制进行分析。提出种适合于冷冻干燥设备的电器控制系统，即以可编程控制器乙，为核心的分布式远程通讯控制系统，其通讯接口采用工业设备常用该系统的最大特点是可行性高，配置灵活，能满足不同制品的冻干工艺的要求，如冻干工艺程序的设置，贮存，工艺参数的自动记录，贮存，打印等，还能实现双屏控制等多种需求。
　　自动控制触摸屏1前言冷冻干燥由于其突出的优点和在某些方面不可替代的特点，己被制药食品等行业广泛应用。随着冻干工艺的不断发展和成熟，势必对冷冻干燥设备的控制功能提出更完善的要求。
　　作为现代真空冷冻干燥设备的电气控制系统必须具备保证制冷系统真空系统板层温控系统可靠稳定地运行。
　　具有完善的测控系统，能对板层制品冷阱的温度以及前后箱的真空度进行准确的测量和控制。
　　具有完善的数据记录存储和打印功能。
　　操作简单运行可靠。具有自诊断以及故障紧急处理和报警显记录功能。
　　2冷冻干燥设备的系统保障冻干机各个组成系统的正常工作是冻千机运行的基础。充分运用微处理机技术对各个组成系统进行合理的监控是种节能而又高效的方法。下面将逐个分析对冻干机各组成系统的控制原理。
　　2.1制冷系统的保护制冷系统在真空冷冻干燥中是必不可少的组成部件，冻干设备要求制冷系统长期稳定地工作。因此，运用电气自动控制手段对制冷系统进行保护是极其重要的。
　　2.1.1制冷压缩机的常规保护制冷压缩机的常规保护主要有冷却水水压流量温度的监视；压缩机内置过热装置动作的监视压缩机工作时对压缩机的排气压力，吸气压力和油压进行监视。当发现异常及时报警并关机。其中对油压的监视要求在分钟内能恢复到正常值，若持续分钟仍未恢复正常值，保护元件即动作等。
　　2.1.2制冷压缩机的收液问对较大系统的制冷系统在停机时应尽量地收液至冷凝器中。如果时不可能全部收清，则在下次开机时管路内的积液有可能冲缸，对压缩机构成威胁。可以在停机状态下加装自动收液装置以对制冷系统进行保护。其基本原理是在停机状态下监视吸气压力，当其达到定压力时，起动制冷压缩机数秒钟，将制冷剂收入冷凝器中。
　　2.1.3制冷压缩机的系统0，制冷压缩机的系统0对保证制冷压缩机在正常1作温度下运行，提高制冷效率有举足轻重的作用，但是市俜的，系统常常不能满足冻干机系统的工作要求。当温度低于50，以下时往往不能正常工作，电控系统对此也能助臂之力。其原理是通过压缩机内置个温度传感器的输入信号，经处理后输出合适的脉动信号。使，始终处于正常工作状态。
　　2.2真空系统与其他泵的保护冻千机的运行对象大部分都是电机驱动机械，因此电气保护系统必须针对该类对象进行设计，其中缺相保护过载保护过流保护都是必不可少的。
　　罗茨泵应在系统真空达到定真空度后才能起动。过去用电接点真空来解决这问，现在采用电控方法只需几条程序就方便地解决了。
　　2.3板层冷热媒体的温度控制冻干环境的控制除了对真空的控制外，对板层中流动的媒体的温度控制是最重要的。
　　而对媒体循环系统温度产生影响的因素也是很多的。比如循环泵运行中产生的热量主要由媒体吸收，媒体在管路中流动，摩擦也要产生热量，制品升华过程中不同阶段所吸收但从制品工艺要求和板层的运行状况，以及我们对温度的采样可以达到0次秒的速度来讲。可以认为该系统满足采样频率远远大于穿越频率。因此按连续的，10调节方式完全能满足系统设计的要求。用双线性变换和差分法将其离散化，成为数字，10调节器。
　　现在用微机或，0都可以很方便地实行，10控制，般都会提供专用模块，实现起来很方便。
　　顺便提句，除了可采用自整定法确定刊，常数外，采用扩充临界比例法也能很好地确定，10常数。
　　2.4冻干曲线的程序控制可重复地再现制品工艺，是在批量生产时保证制品质量的重要手段，也是冻干机主要功能之。冻干工艺曲线可以分段输入，程序在执行时自动生成瞬时的设定值。该设定值在每个程序段内可以是稳定值也可以是上升值或下降值，因此要求冻干机温控系统具有良好的跟踪作用。
　　2.5干燥箱内的升华过程控制和干燥终点判别为缩短冻干时间，降低能耗和成本，循环压力冻干法是经常被，用的种方法。周期性地提高和降低千燥箱内的压力的调压装置可由真空隔离阀微调节流阀电磁阀组成。随不同制品而异可导入无菌干燥空气或惰性气体。电气系统根据周期及压力的设定火小自动调节电磁阀达到自动调节真空的目的。
　　试验冻干工艺时采用气压测量法判别干燥期终点是常用的种方法。其原理是迅速关闭前后箱之间的蝶阀。此时若干燥箱内压力迅速上升并记录下上升的最终压力，然后打开蝶阀，隔段时间再进行次测量，当气压上升很慢时，产品中的冰晶已全部消失，可提高温度进入解析干燥过程。
　　3冻干设备的电气系统以0为核心的分布式系统冻干机的控制系统可由各种配置方式组成。笔者在充分了解了冻干机各种控制要求和特点后，提出了种可编程控制器，为核心的分布式远程通讯控制系统。其通讯接口采用工业控制设备常用的汉5485.该系统的最大特点是可靠性高，配置灵活，测量准确，控制灵敏，即可以当计算机直接接口，也可以与触摸屏直接接口，能够满足冻干工艺的各种需求。
　　3.1系统的构成冻干机的电气控制系统框。其核心是可编程控制器，它的输出部分主要用于控制各类阀和驱动电机。另有路，10控制输出控制干燥箱制冷阀门加热回路的固态继电器。其输入部分主要接收各类保护继电器的动作信号。其通讯接口用于沟通远程测量模块和触摸屏或计算机，进行数据交换，下面分别对各组成部分加以叙述。
　　3.1.1主回路冻干机驱动对象大部分为电机类负载。因此我们在主回路上安装了个带有热继电器保护的空气开关，它功能很强，不但能保护电机过载，还具有缺相保护和过电流保护，动作可靠，反应灵敏，且不受电机起动电流的影响。接下来就是驱动电机的接触器，其线包直接由，以控制，电路简单，易于维护。其中电加热回路除了装有过流空气开关外，其驱动采用固态继电器，这样便于，10调节后产生，输出接口。
　　3.1.2温度及真空度的测量对于温度和真空度的测量我们采用远程测量模块，温度探头铂电阻直接连接模块，没有中间环节，且可安装于拍电阻附近，使模拟信号连线长度最短，减少测量误差以及串模干扰，保了测量准确性和可靠性。真空度的测量从规模输出的毫伏信号也直接接模块，其非线性由，进行数字处理，减少由模拟量处理带来的误差。
　　3.1.3人机界面我们用得比较多的是液晶触摸屏，由于它是专门为工控设备设计的，因此其可靠性高，适于在恶劣环境下运行，且与，1接口非常容易，同时功能强大能满足不同需要，如果需要也可以双屏操作，直接打印数据等。当然也可以用普通计算机的串行口与，联接，中间要加个232和尺5485的转换器。当然计算机用的软件是不样的。
　　般试验室用冻干机采用这种配置。
　　3.2触摸屏的软件触摸屏本身就是台计算机，因此它具有计算机的所有特征。但又不同于计算机，它没有固定的键盘也可带少量按键，般也不用鼠标，它的操作靠按接触屏幕。因此我们编制程序可以用形象化的形或文字来提按键的作用，因此操作非常简单=现以012系列冻干机为例简单介绍其软件的功能。
　　主菜单它设置在屏幕的右下角。它是个弹出式菜单，按下弹出，再按下收起。这样可以有效地利用屏幕面积。
　　运行这是操作的主屏幕。它形象地画出冻干机的外形，意地安放各类驱动对象。当工作方式置于强制手动时，您用手指轻按每个被控对象，即能对应起动。同时用改变颜色或动画被控对象己被起动。该画面全面而即时地反映整个冻干机的工作状态，包括各制品搁板捕水器温度以及前后箱的真空度。如果产生报警信息，在屏幕下方以移动字幕的形式给予报告，提醒操作员及时处理。当工作方式设为程序温控时可以弹击温控小屏幕，以监视程序控温的执行情况。
　　历史数据该屏定时真实记录了所有测量数据。如果5分钟记录个数据，在不扩充外存的情况下可继续记录48小时。允许随时查看，如连上打印机则可将数据直接打印下来，记录仪它有温度和真空度个记录仪。用曲线形式记录了干燥箱和捕水器的主要数据，包括自动运行程序时的设定值曲线。
　　报警设置该屏允许用户对所有制品温度搁板温度捕水器温度以及真空度进行上下限设定。旦当实际温度超过设定温度时，报警信息自动会在屏幕下方打出。
　　报警信息记录报警信息旦产生，除了即时发布外，还逐条记录其发生时间内容故障排除时间这是份有效的设备运行记录。
　　程序设置冻干工艺曲线可以通过该屏输入到，它按段输入，非常直观简单。
　　旦输入后，在进行程序控温运行时，1会按照程序进行控温。
　　参数设定这是个调节参数和运行参数设定屏。主要在调试设备时给予设定，般不经常改变。
　　冻干机的电气控制系统框4结束语从运行的实践中看出，以，1为核心的分布式远程通讯系统是冻干机电气控制的最佳方案之。它完全符合冻干机的控制要求并有良好的性能，不但操作简单，维修方便。
　　可靠性高准确性是其突出的优点主回路