四環(huán)凍干機—真空冷凍干燥設備（六）

凍干機的控制系統是控制工藝參數準確運行，保證凍干工藝過(guò)程按時(shí)完成的核心部分。常用的控制系統有手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制、全自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò )控制和智能控制等。前兩種控制方式已經(jīng)逐漸被淘汰，現階段國內外生產(chǎn)的凍干機均已實(shí)現全自動(dòng)控制、遠程監控和智能控制。

控制系統一般由可編程控制器、人機界面設備、傳感器、終端繼電器、數模轉換等模塊組成，智能控制軟件直觀(guān)顯示設備工藝流程、系統運行狀態(tài)、報警點(diǎn)和操作情況等。

例如我國北京某科技發(fā)展公司生產(chǎn)的凍干機的控制系統可實(shí)現如下功能：

①按照管理權限調整凍干參數，把成熟安全的凍干工藝程序存儲在控制系統中，客戶(hù)只需對凍干工藝數據進(jìn)行調整即可組成適合不同物料的凍干工藝；

②控制系統可實(shí)現自動(dòng)對物料反復預凍、速凍和慢凍；

③手動(dòng)或一鍵智能控制凍干全過(guò)程；

④系統顯示可用中文、英文等多種語(yǔ)言界面，操作控制系統實(shí)現三級管理，密碼時(shí)間可以定時(shí)失效重置；

⑤自動(dòng)監控檢測并記錄儲存凍干過(guò)程相關(guān)數據，每分鐘存儲記錄一次數據（存儲記錄間隔時(shí)間可調)，具備USB數據存儲器串口，系統可遠程監控和檢測維護，上位機控制；

⑥凍干全過(guò)程編程自動(dòng)控制，審計溯源，可儲存多個(gè)固定或自定義程序進(jìn)行凍干工藝管理，儲存程序≥100，每個(gè)程序步驟≥32；

⑦在運行過(guò)程中設備部件運行出現異常時(shí)系統即時(shí)報警并主動(dòng)保護運行，具有真空失壓，設備報警并自動(dòng)運行保護物料功能，具有真空泵維護提示功能；

⑧實(shí)時(shí)顯示設備部件及物料溫度和真空度，自動(dòng)生成凍干曲線(xiàn)；

⑨設備溫度和真空度均采用PID控制；

⑩真空度和溫度維護校準功能；

?凍干終點(diǎn)測試功能；

?手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行真空度調節。

實(shí)現上述功能可采用不同的控制方式，包括不同的硬件配置和不同的軟件程序，但其基本結構是大體相同的，圖3-29給出一種控制系統原理結構圖。上位機采用幾臺智能控制儀表和可編程控制器(PLC)和應急手操控制臺組成，上、下位機之間用工業(yè)RS-485總線(xiàn)連接。PLC本身具有獨立的連鎖保護和部分程控、定時(shí)功能，可配合手操臺實(shí)現應急操作。

目前，國內冷凍干燥機的控制系統采用的硬件一般有以下幾種：繼電器控制，單片機控制，可編程控制器及工業(yè)計算機控制。

計算機控制系統的出現和發(fā)展是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢。它是以電子計算機為核心的測量和控制系統。整個(gè)計算機控制系統通常是由傳感器、過(guò)程輸入/輸出設備、計算機以及執行機構等部分組成的。由系統對設備的各種工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)數據采集、處理并對其實(shí)施控制，從而完成自動(dòng)測控任務(wù)。

計算機控制系統的典型結構如圖330所示。計算機控制系統分為操作指導控制系統、直接數字控制系統、監督計算機控制系統、分散控制系統，常用的是直接數字控制系統，如圖3-31所示。

直接數字控制(Direet Digital Contro,DDC)系統的構成如圖3-31所示。計算機首先通過(guò)模擬量輸人通道(A/D)和開(kāi)關(guān)量輸人通道(DI)實(shí)時(shí)采集數據，然后按照一定的控制規律進(jìn)行計算，最后發(fā)出控制信息，并通過(guò)模擬量通道(D/A)和開(kāi)關(guān)量輸出通道(DO)直接控制生產(chǎn)過(guò)程。DDC系統屬于計算機閉環(huán)控制系統，是計算機在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中普遍的一種應用形式。DDC系統中的計算機完成閉環(huán)控制，它不但能取代模擬調節器，實(shí)現多回路的控制調節，而且不需改變硬件，只通過(guò)改變程序就能實(shí)現各種復雜的控制。

計算機控制系統具有結構緊湊，功能強，維護簡(jiǎn)單，應變能力強和程序可移植等特點(diǎn)。這樣的系統需要設計者有很好的編程能力。

除此之外，很多控制功能都是由計算機、單片機或PLC共同完成的。有的控制系統是由計算機作為上位機監視生產(chǎn)過(guò)程，單片機或PLC作為下位機采集數據、進(jìn)行PID控制等。

無(wú)論采用哪種控制方式，凍干機控制系統的硬件均大同小異。圖3-32是一種大型凍干機的硬件結構。從圖中可以看出硬件組成都包括計算機、打印機、數據采集元件（包括真空計、溫度傳感器、變送器等)等。對于不同的控制系統，可選用不同規格、型號、容量和精度的硬件。