乳化机控制系统的I/O点数分析见表1。

    3.4 变频器的选择及通信

    乳化机系统有主搅拌电机1个，均质电机1个，液压站电机1个，真空泵1个，功率均为KW级，对于电能的消耗大，由于变频器具有调速节能和软启动节能的作用，因此考虑选择用变频器。

    本系统中选用台达VFD-M和B系列的变频器。根据人机界面上控制的转速设定，输出4～20mA的信号以调节电机的转速，变频器的运行需要和PLC进行MODBUS通信来确定是否启动或停止。

    4 控制系统的软件设计

    4.1 软件设计的基本要求

    操作功能主要是方便操作，需要人机对话界面。系统的规模越大，自动化程度越高，要求也越复杂，比如下拉式菜单设计、趋势报警、I/O信息的显示以及有关数据、表格的更新存储和输出等。图4为设计的乳化锅人机界面。

　　图4 乳化锅人机界面

    4.2 I/O信号及数据结构分析

    工业现场的检测信号是多种多样的，有模拟量也有开关量，PLC就以这些现场的数据作为对被控对象进行控制的源信息。通过对PLC的工作现场数据进行分析，确定了每一个I/O信号的地址。依据生产过程从前至后，I/O点数由小到大的原则把I/O信号集中编址。部分I/O信号的分配见表2。

    表2 I/O信号的分配表

    4.3 温度控制

    乳化机的温度控制系统是以三个锅的温度为被控制参数，冷却水流量为控制参数的回路控制。由于锅温系统是具有大滞后和时变性的系统，被调量不能及时反映系统受到的扰动，调节器的动作需经过一定的滞后时间才能影响被调量，经常会引起系统的响应超调过大或发生振荡，导致系统过渡到其他操作状态，用常规PID控制很难得到满意的控制结果。

    本控制系统采用台达公司的DVP48EH00R系列的PLC为核心部件，实现恒温控制，控制系统的原理框图如图5所示[5]。PLC根据采集的信号计算出偏差e(t)和偏差变化率ec(t)，按照模糊PID的控制规则计算控制量u(t)，并输出控制量u(t)。经过PLC的D/A转换，变成4～20mA的电流信号，送到调节阀来调节蒸汽或者冷却水的流量，实现系统温度的智能控制。

　　图5 控制系统结构图

    5 总结

    本文采用台达PLC、HMI、变频器设计了一套均质机自动控制系统，开发成本低、操作方便，能够实现在线监视、控制和警报。目前控制系统运行良好，显着提高了乳化控制系统的自动化程度，降低了控制系统的超调量，减少系统运行时间，有效降低乳化机能耗。

    作者简介

    张相胜(1977-)男 讲师，硕士，主要从事生产过程建模与优化控制方向的研究。

    参考文献

    [1]裘炳毅.乳化作用及其在化妆品工业的应用(五)乳状液的形成及其特性 [J].日用化学工业，2000，30(4)：56-60.

    [2]吴元欣，朱圣东，陈启明等.新型反应器与反应器工程中的新技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

    [3]DVP-B系列人机界面使用手册[Z].上海：中达电通股份有限公司，2010.

    [4]DVP PLC.应用技术手册(程序篇)[Z].上海：中达电通股份有限公司，2006.

    [5]张相胜.潘丰基于PLC的均质机控制系统设计[J].机电工程，2010，27(10)：9-12.