專利名稱：膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種日化行業(yè)的自動化控制，尤其是膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
近幾年來，在日化行業(yè)中對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高。溫度控制是其中一個重要的質(zhì)量工藝控制環(huán)節(jié)，尤其是降溫控制過程。對于不同的產(chǎn)品，在不同的工藝階段對物料降溫的速度要求是不一樣的。在某些工藝階段，物料溫度冷卻的太快，容易使物料出現(xiàn)晶體析出，甚至出現(xiàn)產(chǎn)品特性的改變，而如果溫度冷卻的太慢又會影響生產(chǎn)效率。在這種工藝要求下，通常的做法是，操作工人根據(jù)經(jīng)驗人工控制乳化配置鍋冷卻水進(jìn)水閥的開度，使物料冷卻的速度按照工藝的要求進(jìn)行冷卻。但是在好幾個小時的物料冷卻過程中，采用人工控制冷卻水進(jìn)水閥開度的方法的弊端是顯而易見的:首先不同的操作工人有不同的操作經(jīng)驗，這勢必會影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性；其次冷卻水溫度受外界因素的影響很大(如室外溫度變化、用水負(fù)荷變化及物料重量等)，即使是一個熟練的操作工人要完全跟著環(huán)境因素的改變而改變，這也是不可能的；再者，根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，采用人工控制冷卻水進(jìn)水閥開度的方法，其物料冷卻速度與工藝要求的理想冷卻速度會有較大差異，這個差異通常能達(dá)到20%以上。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置，以均勻地控制物料冷卻過程。本實用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置，包括出水閥、進(jìn)水閥、溫度傳感器、信號采集單元以及數(shù)據(jù)運算單元。出水閥設(shè)于該膏霜乳化鍋的冷卻出水管路上，根據(jù)一第一開啟信號和一第一關(guān)閉信號控制該冷卻出水管路的通和斷。進(jìn)水閥設(shè)于該膏霜乳化機(jī)的膏霜乳化鍋的冷卻進(jìn)水管路上，根據(jù)一第二開啟信號和一第二關(guān)閉信號控制該冷卻進(jìn)水管路的通和斷。溫度傳感器設(shè)于該膏霜乳化鍋上。信號采集單元連接該溫度傳感器，在一控制周期的初始時刻采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的初始溫度值，并在該控制周期內(nèi)采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的實時溫度值。數(shù)據(jù)運算單元連接該進(jìn)水閥、該出水閥及該信號采集單元，該數(shù)據(jù)運算單元根據(jù)冷卻啟動指令發(fā)出該第一開啟信號至該出水閥，開始一控制周期并將該該控制周期的初始時刻通知該信號采集單元。該數(shù)據(jù)運算單元進(jìn)一步包括:減法器，用以計算該實時溫度值與該初始溫度值的差值；第一比較器，連接該減法器，在該控制周期內(nèi)比較該差值與一設(shè)定的分段降溫幅度，當(dāng)該差值小于該分段降溫幅度時，該第一比較器根據(jù)發(fā)出該第二開啟信號，當(dāng)該差值大于或等于該分段降溫幅度時，該第一比較器發(fā)出該第二關(guān)閉信號；第二比較器，在控制周期結(jié)束時比較該實時溫度值與一設(shè)定的目標(biāo)溫度值，當(dāng)該實時溫度值小于或等于該目標(biāo)溫度值時，該第二比較器發(fā)出該第一關(guān)閉信號及該第二關(guān)閉信號；以及定時器，連接該第二比較器，對每一控制周期計時，并在控制周期達(dá)到一設(shè)定的分段降溫時間而結(jié)束時重置。在本實用新型的一實施例中，上述的膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置還包括一人機(jī)接口，連接該信號采集單元，用以接收每一控制周期的分段降溫時間的設(shè)定、在每一控制周期內(nèi)的分段降溫幅度的設(shè)定、以及該目標(biāo)溫度值的設(shè)定。在本實用新型的一實施例中，上述的膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置還包括一人機(jī)接口，連接該信號采集單元，用以接收對該目標(biāo)溫度值的設(shè)定、每一控制周期的分段降溫時間的設(shè)定、以及總降溫時間的設(shè)定。在本實用新型的一實施例中，上述的信號采集單元還在冷卻開始前采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的當(dāng)前溫度值，該數(shù)據(jù)運算單元還根據(jù)該當(dāng)前溫度值、該目標(biāo)溫度值、該總降溫時間以及該分段降溫時間，計算每一控制周期的分段降溫幅度。在冷卻水流量以及冷卻水水溫能滿足極端工藝需求的前提下，采用本實用新型的梯度冷卻控制方法和裝置，可以非常均勻的控制物料冷卻過程，而且冷卻速度完全可以滿足工藝的需求。另外該控制方式采用自動控制，無需人工干預(yù)，受外界環(huán)境因素變化的影響小，這就直接提升了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

為讓本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作詳細(xì)說明，其中:圖1示出根據(jù)本實用新型一實施例的膏霜乳化機(jī)冷卻系統(tǒng)示意圖。圖2示出根據(jù)本實用新型一實施例的膏霜乳化機(jī)冷卻自動控制裝置結(jié)構(gòu)圖。圖3示出根據(jù)本實用新型一實施例的膏霜乳化機(jī)冷卻自動控制流程圖。圖4示出根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)據(jù)運算單元的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
針對目前日化膏霜行業(yè)中普遍采用的人工溫度冷卻控制方法中所面臨的一些弊端，本實用新型的實施例提出了一種新的溫度冷卻控制裝置，稱之為梯度冷卻控制裝置。圖1示出根據(jù)本實用新型一實施例的膏霜乳化機(jī)冷卻系統(tǒng)示意圖。參照圖1所示，膏霜乳化機(jī)冷卻系統(tǒng)100包括膏霜乳化鍋101、冷卻進(jìn)水管路102、冷卻出水管路103、進(jìn)水閥104、出水閥105、溫度傳感器106、控制器107以及人機(jī)接口 108。膏霜乳化鍋101用以儲存物料。冷卻進(jìn)水管路102和冷卻出水管路103分別安裝在膏霜乳化鍋101上。進(jìn)水閥104安裝在冷卻進(jìn)水管路102上。出水閥105安裝在冷卻出水管路103上。溫度傳感器106設(shè)于膏霜乳化機(jī)101內(nèi)部，例如鍋底，以檢測膏霜乳化鍋101的物料溫度。在該系統(tǒng)中，出水閥105通過硬接線與控制器107連接。進(jìn)水閥104通過硬接線與控制器107連接。溫度傳感器106通過硬接線與控制器107連接。另外，人機(jī)接口 108與控制器107之間通過MPI通訊電纜進(jìn)行連接。在本實用新型的實施例中，控制器107可以是可編程邏輯控制器(PLC)。人機(jī)接口108可以是帶有各種輸入接口，例如鼠標(biāo)、鍵盤、麥克風(fēng)、觸摸屏等的設(shè)備。概要地說，本實用新型實施例的梯度冷卻控制的構(gòu)思是:將某一時間段內(nèi)有相同冷卻速度需求的工藝 段，劃分為若干個以具有控制周期的工藝段，每個細(xì)分的工藝段依次獨立控制，以達(dá)到最終工藝需求的冷卻速度控制。例如:根據(jù)工藝要求，物料從80°C冷卻到60°C需要用時40min，也即I分鐘(分段降溫幅度，作為控制周期)需要冷卻0.5°C (分段降溫幅度)；因此在每分鐘的獨立控制中，在當(dāng)前I分鐘內(nèi)物料溫度冷卻的幅度小于0.5°C，則把進(jìn)水閥104打開；當(dāng)物料溫度冷卻的幅度大于0.5°C，則把進(jìn)水閥104關(guān)閉；后面的每一分鐘都重復(fù)該控制方式，直至完成最終的溫度控制要求。圖2示出根據(jù)本實用新型一實施例的膏霜乳化機(jī)冷卻自動控制裝置結(jié)構(gòu)圖。參照圖2所示，本實施例的冷卻自動控制裝置包括進(jìn)水閥104、出水閥105、溫度傳感器106、控制器107以及人機(jī)接口 108?？刂破?07進(jìn)一步包括信號采集單元201和數(shù)據(jù)運算單元202。信號采集單元201用于負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)運算處理單元202所需要的原始數(shù)據(jù)。一方面，信號采集單元201接收從人機(jī)接口 108傳送過來的控制參數(shù)，例如在每一控制周期內(nèi)的分段降溫幅度Ts，每一控制周期的分段降溫時間(即控制周期長度)，目標(biāo)溫度值T@。另一方面，信號采集單元201接收從溫度傳感器106傳送的實時參數(shù)，例如實時溫度值T丨、初始溫度值ΤΛ。在分段降溫幅度Ts、分段降溫時間由系統(tǒng)預(yù)設(shè)或其它方式確定的情況下，這些參數(shù)可不必由人機(jī)接口 108輸入。無論是否輸入了上述設(shè)定，人機(jī)接口 108可接收一冷卻啟動指令。數(shù)據(jù)運算單元202作為運算及控制核心。圖3示出根據(jù)本實用新型一實施例的膏霜乳化機(jī) 冷卻自動控制流程圖。結(jié)合參照圖2和圖3所示，冷卻控制流程如下:在步驟301，信號采集單元202接收各種參數(shù)設(shè)定，例如降溫幅度Ts，降溫時間t設(shè)，目標(biāo)溫度值T g。在步驟302，根據(jù)冷卻啟動指令，數(shù)據(jù)運算單元202開啟出水閥105，進(jìn)入冷卻工藝段，設(shè)定周期計時t=0，開始一個控制周期。在控制周期內(nèi)，t會不斷累加。開啟出水閥105可通過數(shù)據(jù)運算單元202發(fā)出第一開啟信號來實現(xiàn)。同時，數(shù)據(jù)運算單元202會將周期計時t=0的初始時刻通知信號采集單元202，使后者知道在每一控制周期開始采集的時刻。在步驟303，信號采集單元202在t=0的時刻開始采集初始溫度值 *，并在控制周期內(nèi)采集實時溫度值TP在步驟304，在控制周期內(nèi)，數(shù)據(jù)運算單元202開始運算，即計算該實時溫度值T實與該初始溫度值T ^的差值。在步驟305，數(shù)據(jù)運算單元202比較該差值與設(shè)定的降溫幅度Is,據(jù)此決定輸出給進(jìn)水閥的指令。當(dāng)該差值小于該降溫幅度Ts時，數(shù)據(jù)運算單元202在步驟306開啟進(jìn)水閥104，當(dāng)該差值大于或等于該降溫幅度Is時，數(shù)據(jù)運算單元202在步驟307關(guān)閉進(jìn)水閥104。開啟和關(guān)閉進(jìn)水閥104可分別通過第二開啟信號和第二關(guān)閉信號來實現(xiàn)。在步驟306，當(dāng)控制周期達(dá)到一設(shè)定的降溫時間而結(jié)束，即t=ts時，數(shù)據(jù)運算單元202比較實時溫度值T $與該目標(biāo)溫度值T @，如果實時溫度值T $大于目標(biāo)溫度值T目，進(jìn)入步驟307，數(shù)據(jù)運算單元202設(shè)定t=0，開始新的控制周期，這樣，數(shù)據(jù)運算單元202會重新按照步驟303-305進(jìn)行處理；而當(dāng)實時溫度值1^小于或等于目標(biāo)溫度值T @時，表明冷卻完成，在步驟308，數(shù)據(jù)運算單元202結(jié)束冷卻流程。數(shù)據(jù)運算單元202可發(fā)出第一關(guān)閉信號和第二關(guān)閉信號，以分別關(guān)閉出水閥105和進(jìn)水閥104。在上述流程中，出水閥105在整個冷卻過程中一直處于常開狀態(tài)，進(jìn)水閥104則根據(jù)溫度的變化實現(xiàn)開/關(guān)動作，最終來實現(xiàn)對物料溫度的控制。[0028]在上述實施例中，信號采集單元201采集的數(shù)據(jù)包括包括(分段降溫時間)、TS (分段降溫幅度)、τ目(目標(biāo)溫度值)、T實(實時溫度值)(初始溫度值)。但可以理解的是，分段降溫幅度也可以根據(jù)物料目標(biāo)溫度值、物料當(dāng)前溫度值、總降溫時間以及分段降溫時間計算得出。例如，物料80°C冷卻到60°C需要用時40min，也即I分鐘(分段降溫時間)需要冷卻0.5°C。在此，分段降溫幅度不必由信號采集單元201采集而是經(jīng)數(shù)據(jù)運算單元202計算得出。另外，這里的分段降溫時間代表了控制的精細(xì)度，可由系統(tǒng)預(yù)設(shè)或者由操作者設(shè)定。另外，計算分段降溫幅度所需的物料當(dāng)前溫度值以及總降溫時間，可由信號采集單元201在冷卻開始前采集，并輸入給數(shù)據(jù)運算單元202。圖4示出根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)據(jù)運算單元的結(jié)構(gòu)圖。參照圖4所示，在本實用新型的一實施例中，數(shù)據(jù)運算單元202可進(jìn)一步包括減法器401、第一比較器402、第二比較器403以及定時器404。減法器401用以計算實時溫度值T3J與初始溫度值的差值。第一比較器402用以比較該差值與分段降溫幅度Ts，當(dāng)該差值小于分段降溫幅度Ts時，第一比較器402可發(fā)出第二開啟信號至進(jìn)水閥104，當(dāng)差值大于或等于該分段降溫幅度T設(shè)時，第一比較器402可發(fā)出第二關(guān)閉信號至進(jìn)水閥104。第二比較器用以比較實時溫度值T $與目標(biāo)溫度值T @，當(dāng)實時溫度值T $小于或等于目標(biāo)溫度值T @時，第二比較器403分別發(fā)出第一關(guān)閉信號及該第二關(guān)閉信號至出水閥105及進(jìn)水閥104。當(dāng)實時溫度值大于目標(biāo)溫度值T @時，開始新的控制周期，第二比較器不必進(jìn)行處理。定時器404則用以對每一控制周期計時，并在控制周期結(jié)束時重置。在冷卻水流量以及冷卻水水溫能滿足極端工藝需求的前提下，采用本實用新型的上述梯度冷卻控制裝置，可以非常均勻的控制物料冷卻過程，而且冷卻速度完全可以滿足工藝的需求。另外該控制方式采用自動控制，無需人工干預(yù)，受外界環(huán)境因素變化的影響小，這就直接提升了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。雖然本實用新型已參照當(dāng)前的具體實施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，在沒有脫離本實用新型精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將·落在本申請的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置，其特征在于，包括: 出水閥，設(shè)于該膏霜乳化鍋的冷卻出水管路上，根據(jù)一第一開啟信號和一第一關(guān)閉信號控制該冷卻出水管路的通和斷； 進(jìn)水閥，設(shè)于該膏霜乳化鍋的冷卻進(jìn)水管路上，根據(jù)一第二開啟信號和一第二關(guān)閉信號控制該冷卻進(jìn)水管路的通和斷； 溫度傳感器，設(shè)于該膏霜乳化鍋上； 信號采集單元，連接該溫度傳感器，在一控制周期的初始時刻采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的初始溫度值，并在該控制周期內(nèi)采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的實時溫度值； 數(shù)據(jù)運算單元，連接該進(jìn)水閥、該出水閥及該信號采集單元，該數(shù)據(jù)運算單元根據(jù)冷卻啟動指令發(fā)出該第一開啟信號至該出水閥，開始一控制周期并將該該控制周期的初始時刻通知該信號采集單元，其中該數(shù)據(jù)運算單元包括: 減法器，計算該實時溫度值與該初始溫度值的差值； 第一比較器，連接該減法器，在該控制周期內(nèi)比較該差值與一設(shè)定的分段降溫幅度，當(dāng)該差值小于該分段降溫幅度時，該第一比較器根據(jù)發(fā)出該第二開啟信號，當(dāng)該差值大于或等于該分段降溫幅度時，該第一比較器發(fā)出該第二關(guān)閉信號； 第二比較器，在該控制周期結(jié)束時比較該實時溫度值與一設(shè)定的目標(biāo)溫度值，當(dāng)該實時溫度值小于或等于該目標(biāo)溫度值時，該第二比較器發(fā)出該第一關(guān)閉信號及該第二關(guān)閉信號；以及 定時器，連接該第二比較器，該定時器對每一控制周期計時，并在控制周期達(dá)到一設(shè)定的分段降溫時間而結(jié)束時重置?！?br> 2.如權(quán)利要求1所述的膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置，其特征在于，還包括一人機(jī)接口，連接該信號采集單元，用以接收每一控制周期的分段降溫時間的設(shè)定、在每一控制周期內(nèi)的分段降溫幅度的設(shè)定、以及該目標(biāo)溫度值的設(shè)定。
3.如權(quán)利要求1所述的膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置，其特征在于，還包括一人機(jī)接口，連接該信號采集單元，用以接收對該目標(biāo)溫度值的設(shè)定、每一控制周期的分段降溫時間的設(shè)定、以及總降溫時間的設(shè)定。
4.如權(quán)利要求3所述的膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置，其特征在于，該信號采集單元還在冷卻開始前采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的當(dāng)前溫度值，該數(shù)據(jù)運算單元還根據(jù)該當(dāng)前溫度值、該目標(biāo)溫度值、該總降溫時間以及該分段降溫時間，計算每一控制周期的分段降溫幅度。
專利摘要本實用新型涉及一種膏霜乳化機(jī)的冷卻自動控制裝置，包括出水閥、進(jìn)水閥、溫度傳感器、信號采集單元以及數(shù)據(jù)運算單元。出水閥設(shè)于該膏霜乳化鍋的冷卻出水管路上。進(jìn)水閥設(shè)于該膏霜乳化機(jī)的膏霜乳化鍋的冷卻進(jìn)水管路上。溫度傳感器設(shè)于該膏霜乳化鍋上。信號采集單元可在一控制周期的初始時刻采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的初始溫度值，并在該控制周期內(nèi)采集該膏霜乳化鍋內(nèi)的物料的實時溫度值。數(shù)據(jù)運算單元會根據(jù)冷卻啟動指令開啟出水閥而開始一控制周期。在每一控制周期內(nèi)，數(shù)據(jù)運算單元會判斷實時溫度值與初始溫度值的差值是否達(dá)到一分段降溫幅度，從而決定是否開啟進(jìn)水閥來進(jìn)行冷卻。由此，本實用新型實現(xiàn)了冷卻過程的分段均勻控制。
文檔編號G05D23/20GK203102043SQ20122073460
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者林忠貴, 方墨閣 申請人:上海輕工業(yè)研究所有限公司