基于模擬移動床果葡分離裝置步進控制設計

摘 要：通過對模擬移動床果葡分離裝置的具體要求，提出了步進控制的設計方案。文中介紹了果葡分離裝置工作原理，閥位顯示機構設計，控制系統的硬件結構組成以及軟件設計，同時驗證了該設計的可行性。該系統通過PLC控制電磁閥，由閥位顯示機構反饋床層信號，達到精確控制，很好地滿足了試驗以及現場的控制需要。

關鍵詞：模擬移動床；果葡分離；步進控制；PLC

1 引言

果葡糖漿作為一種營養(yǎng)型甜味劑，在食品行業(yè)應用十分廣泛，除了具有優(yōu)良的食品加工性能外，與蔗糖相比，它還具有營養(yǎng)和代謝方面的特殊生理功能，可直接被人體吸收代謝，不會產生血糖高峰值，是糖尿病患者理想的甜味劑。果葡糖漿的模擬移動床連續(xù)分離，在國外已經實現了大規(guī)模的工業(yè)應用[1]，國內也正在積極研究推廣之中[2，3]。步進控制作為模擬移動床果葡分離裝置控制系統的重要組成部分，穩(wěn)定可靠的步進控制是模擬移動床果葡分離裝置連續(xù)安全生產的重要保證。

2 模擬移動床色譜分離裝置工作原理及具體控制要求

模擬移動床色譜分離裝置底部有多同心溝槽，每槽道有一開孔連接多種物料管線，與其內端與相對應的物料溝槽相連通，當轉盤置于定盤上時，則又與定盤相對應的閥位口及工業(yè)管線（吸附塔床層管線）相連通。當定盤上的閥位口及工藝管線按逆時針方向旋轉，循環(huán)液進入吸附塔后從上向下逐層移動，而吸附塔內固體（吸附劑）則作相對移動，從而形成了模擬移動床連續(xù)操作流程。

在模擬移動床果葡分離裝置生產過程中，要求實現對其閥位，液壓缸的狀態(tài)，以及液壓缸伸出的時間進行顯示。能安全可靠控制執(zhí)行機構。

3 控制系統的結構組成及工作原理

該步進系統的主要控制單元采用西門子公司的可編程控制器，控制器的輸出為繼電器輸出。執(zhí)行機構另接電源。閥位傳感器與液壓狀態(tài)反饋均采用倍加福的本安型接近開關，通過安全隔離柵進行信號轉換，作為PLC即可編程控制器的輸入信號。閥位傳感器反饋模擬移動床的閥位信號，反饋的信號將于系統程序計算的位置進行比較，出錯將啟動報警。液壓狀態(tài)傳感器反饋模擬移動床轉動的情況，無信號反饋將啟動報警。執(zhí)行機構為電磁閥，作為控制系統的輸出信號，控制模擬移動床的運轉。上位機組態(tài)軟件采用北京三維力控的組態(tài)軟件ForceControl 7.0，此軟件界面友好，圖庫豐富，驅動全面。

閥位顯示機構，采用二進制編碼的原理，閥門的位置有24個，布置了5個本安型接近開關，通過在面板上打孔，當閥門旋轉到某個位置后，接近開關通過是否有金屬接近作為開關動作的觸發(fā)條件，每一步的動作將反饋到PLC可編程控制器，再進行解碼，然后比較該反饋的信號與預設的閥位是否一致，不一致將啟動報警系統。此方案不僅節(jié)省了安裝空間，而且節(jié)約了成本，在實際生產過程得到驗證可行。

4 系統的硬件結構

傳感器，閥位傳感器以及棘輪傳感器反饋閥門運行狀態(tài)。閥位傳感器反饋閥位所在位置，其位置直接影響整個裝置以及工藝管道，吸附塔中物料所處的位置，控制要求精準，報警及時。縮回傳感器是反饋油缸的位置，并對油缸是否到位及時報警。伸出傳感器的作用一是反饋油缸的位置，二是油缸限位，控制著油缸行程的長短。棘輪傳感器作用非常重要，反饋模擬移動床是否運轉狀態(tài)，并在規(guī)定時間內及時報警。輸出主要為兩個電磁閥，控制著執(zhí)行機構。

5 系統的軟件設計

模擬移動床步進系統的軟件設計包括PLC的程序以及上位機組態(tài)軟件的組態(tài)。

監(jiān)控采用三維力控組態(tài)軟件設計。通過軟件自帶的PPI驅動，設置好參數即可與PLC相連。

步進控制分為手動控制與自動控制，手動控制分為步進與點動。手動控制是為模擬移動床色譜分離裝置在試驗以及調試過程中使用，其中的步進功能是手動一次步進一個閥位，可用與閥位的對中以及裝置的快速步進，點動是油缸根據按住按鈕時間來控制伸長以及縮回的量，用于調節(jié)油缸的有效行程以及閥位對中微調。

自動控制則根據縮回傳感器的狀態(tài)，定時器的時間信號動作。此外PLC設置一個計時器，用于計算油缸油缸伸出時間，只有在自動控制狀態(tài)下才有效，手動控制不進行計算油缸伸出時間。

油缸停留時間則為油缸在油缸縮回狀態(tài)所滯留的時間，該時間為工藝計算所得，在該步進系統中，可靈活調節(jié)。該步進系統還設置了一個停留倒計時，可以清晰地顯示閥門即將動作的時間。

6 結論

本文所提到的模擬移動床在間二甲苯裝置上步進控制系統，具有很強的靈活性和實用性。對模擬移動床各狀態(tài)的監(jiān)測以及運轉情況能實時控制，并且可以節(jié)省大量能量，響應精度大大提升，此控制系統硬件構架簡單，操作靈活，能很好地滿足試驗以及現場安全生產的需要。

[參考文獻]

[1]Schenck F W，Hebeda R E.Starch HydroIysis Products[M].New York：VCH PubIishers Inc，1992.341.

[2]劉茉娥.陳歡林/新型分離技術基礎[M]/杭州：浙江大學出版社.1993.187.

[3]徐以撒，楊柳新，陶春平，等.固定床色譜分離超高麥芽糖漿中的糊精[J].江蘇石油化工學院學報.2002，l4（4）：61.