EC20系列PLC在灭菌干燥机上的应用
日期：2007-7-8 23:44:11 来源：中国自动化网
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灭菌干燥机是一种制药机械，用对玻璃器皿等加热、灭菌和烘干。过去一般是采用常规温度控制器控制温度，采用小型PLC控制其机械运转。随着生产自动化水平的提高，温度测量与控制数据也需要上传到PLC、触摸屏或上位机，因此采用PLC的整体控制方案逐步得到推广。
PLC采用EC20-3232BTA，扩展模块采用EC20-4TC，接入了2个测温用的热电偶信号触摸屏采用HITECH的PWS6600。如下图为控制系统结构图。
温度控制是灭菌干燥机的最主要的功能。通过精确地控制温度在设定值的±1度偏差左右，达到医用器皿灭菌加工的要求；同时工作温度应该在开机后尽快达到要求，预热和波动时间都不能太长。
此干燥机的加热元件采用7组红外加热管，每组加热管各由1个交流接触器控制电路通断。由于7组红外加热管的功率很大，因此在运行中不能始终以调节全部加热管来控制温度，否则温度难以控制，波动时间很长。
以下第1点说明了分段快速加热控制，第2点说明了精确温控的控制策略。
1、设计采用了分组快速加热的方式，以加快预热的过程。
在设定与实际的温差大于50度的时候，PLC会把7组加热管全部投入加热过程。当设定与实际的温差小于30度时，PLC将其中3组红外加热管给关闭了，剩下的4组加热管继续加热。当设定与实际的温差小于15度的时候，PLC再关闭2组加热管，同时对最后两组加热管的加热过程进行PID调节。通过这种方式，系统预热时间大大缩短，波动的响应加快了。上述多个温度切换点是通过调试时找到该设备加热管的热惯性后确定的。
2、PLC采用固定加热周期和可变加热脉宽调节的方式来控制稳定加热过程。
系统在最后2组加热管工作的时候，通过改变固定加热周期中的加热时间脉宽比例，实现了PID调切的控制策略。
对某些常用的温控策略设计中，人们常在PID设置中引入“比例带”的概念，也就是在确定比例系数时，先单纯考虑比例调节，以一个固定PV-SV的精度差值来确定比例值。
比如举温度控制的例子，单纯考虑比例调节，当希望达到的温度差值为±10度，则就以10度为精度数据，当PV小于SV且温差在10度及以上时，PID输出则为最大输出（100%）。当温差小于10度，则按线性减少，直到没有温差时达到0%输出。
在这个例子中，“比例带”就设为10度。则可以通过这个比例带来推算出比例值KP。对于EC20的PLC，由于PID输出值一般设定为0~32767，因此KP=32767/10，即3276.7。
由该PLC对机械运行进行控制，检测位置信号和警报信号。
艾默生的EC20系列PLC应用于灭菌干燥机上，实现对温度和机械进行控制。通过触摸屏来设置设备运行参数，操作机器，显示实时和历史数据，并将一段时间内的运行数据存储在触摸屏内存中，以备查询。PLC的温度PID控制运算功能代替了温度控制器，并将温度值用于触摸屏的显示和记录。新型灭菌干燥设备经过工程技术人员的调试，完全达到了工艺要求。产品目前已经得到了推广，为客户创造了效益。
一、概述
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灭菌干燥机是一种制药机械，用对玻璃器皿等加热、灭菌和烘干。过去一般是采用常规温度控制器控制温度，采用小型PLC控制其机械运转。随着生产自动化水平的提高，温度测量与控制数据也需要上传到PLC、触摸屏或上位机，因此采用PLC的整体控制方案逐步得到推广。
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二、系统配置图：
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PLC采用EC20-3232BTA，扩展模块采用EC20-4TC，接入了2个测温用的热电偶信号触摸屏采用HITECH的PWS6600。如下图为控制系统结构图。
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三、温度控制方式和策略：
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温度控制是灭菌干燥机的最主要的功能。通过精确地控制温度在设定值的±1度偏差左右，达到医用器皿灭菌加工的要求；同时工作温度应该在开机后尽快达到要求，预热和波动时间都不能太长。
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此干燥机的加热元件采用7组红外加热管，每组加热管各由1个交流接触器控制电路通断。由于7组红外加热管的功率很大，因此在运行中不能始终以调节全部加热管来控制温度，否则温度难以控制，波动时间很长。
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以下第1点说明了分段快速加热控制，第2点说明了精确温控的控制策略。
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1、设计采用了分组快速加热的方式，以加快预热的过程。
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在设定与实际的温差大于50度的时候，PLC会把7组加热管全部投入加热过程。当设定与实际的温差小于30度时，PLC将其中3组红外加热管给关闭了，剩下的4组加热管继续加热。当设定与实际的温差小于15度的时候，PLC再关闭2组加热管，同时对最后两组加热管的加热过程进行PID调节。通过这种方式，系统预热时间大大缩短，波动的响应加快了。上述多个温度切换点是通过调试时找到该设备加热管的热惯性后确定的。
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2、PLC采用固定加热周期和可变加热脉宽调节的方式来控制稳定加热过程。
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系统在最后2组加热管工作的时候，通过改变固定加热周期中的加热时间脉宽比例，实现了PID调切的控制策略。
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四、比例带与比例系数：
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对某些常用的温控策略设计中，人们常在PID设置中引入“比例带”的概念，也就是在确定比例系数时，先单纯考虑比例调节，以一个固定PV-SV的精度差值来确定比例值。
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比如举温度控制的例子，单纯考虑比例调节，当希望达到的温度差值为±10度，则就以10度为精度数据，当PV小于SV且温差在10度及以上时，PID输出则为最大输出（100%）。当温差小于10度，则按线性减少，直到没有温差时达到0%输出。
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在这个例子中，“比例带”就设为10度。则可以通过这个比例带来推算出比例值KP。对于EC20的PLC，由于PID输出值一般设定为0~32767，因此KP=32767/10，即3276.7。
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五、其它机械运转控制功能：
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由该PLC对机械运行进行控制，检测位置信号和警报信号。
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六、运行结果：
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艾默生的EC20系列PLC应用于灭菌干燥机上，实现对温度和机械进行控制。通过触摸屏来设置设备运行参数，操作机器，显示实时和历史数据，并将一段时间内的运行数据存储在触摸屏内存中，以备查询。PLC的温度PID控制运算功能代替了温度控制器，并将温度值用于触摸屏的显示和记录。新型灭菌干燥设备经过工程技术人员的调试，完全达到了工艺要求。产品目前已经得到了推广，为客户创造了效益。
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