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S7-200PLC豆粉喷雾干燥控制系统设计 喷雾干燥是把原料溶液经高压平喷头雾化，通过热空气将雾滴干燥的过程。喷雾干燥对于豆粉制作和豆粉品质具有决定性影响，国内中小型企业豆粉喷雾干燥控制技术尚不完善，控制系统运行不稳定，能源利用率相对较低，不利于实现绿色工业化，为解决这些难题，本文以排风温度为被控量，采用S7-200系列可编程控制器作为控制器与各检测仪表连接，用STEP7完成控制系统程序设计，通过控制进风温度来控制豆粉含水量以满足豆粉干燥工艺要求，使系统稳定性更高，准确度更好，在稳定生产时实现豆粉的低能耗和高产量。豆粉喷雾干燥塔研究背景伴随着人们生活品质的提高，人们逐渐开始追求健康的饮食方式，而豆粉因其具有丰富的不饱和脂肪酸且不含胆固醇，赢得消费者一致追捧。然而在豆粉生产制作过程中的喷雾干燥环节是一个复杂的过程，干燥塔内的温度和进风压力，需维持一定的平衡，温度过低产品湿度大；而温度过高会使豆粉颗干燥过快，导致颗粒表面焦化，进而会对豆粉的品质和冲调口感产生严重影响。由上述分析可知，豆粉喷雾干燥环节是提高豆粉品质的关键，然而我国豆粉喷雾干燥技术相对匮乏，控制系统自动化程度不高，在工业环境下运行相对不稳定，可通过应用PLC控制技术改善豆粉喷雾干燥塔的控制精度来提高豆粉品质。同时，对喷雾干燥塔控制系统的设计也不仅仅局限于豆粉的喷雾干燥，喷雾干燥塔也广泛应用于生物农药、医药、食品微生物的干燥与生产，因此对喷雾干燥塔控制系统的设计研究尤为重要。豆粉喷雾干燥塔工艺流程分析喷雾干燥塔应用领域各有异同，首先需针对干燥对象的工艺进行分析，在豆粉的加工工艺流程中，其喷雾干燥环节需将豆粉溶液经压力式雾化器雾化后喷入塔中，与热风相融进行热量交换实现豆粉颗粒的干燥分离，该过程需多个设备和检测元件协同合作，实现对干燥塔的信息采集和控制。豆粉喷雾干燥塔过程流程图如图1所示。根据豆粉喷雾干燥工艺要求，进风温度为145℃左右，排风温度以72～73℃为宜，送风机通过送风管将空气吹入空气净化器与加热器，在空气净化器中实现对空气的除尘除杂与过滤，热风机将净化后的冷空气加热后通过送风管向干燥塔内通入热风。高压喷头的位置采取混合逆流的方式，由塔的中部向上喷料，与高温干燥热风最先接触，干燥到一定程度的豆粉颗粒再与降温后的热风并流，保证水分迅速蒸发的同时，又不会导致过热焦糊。干燥后的豆粉颗粒通过干燥塔的出料口输出至流化床，塔底部可产生一定频率的振动，加快干燥后豆粉的滑落，避免塔壁附着堆积现象的发生。为响应节能减排的号召，倡导绿色低碳工业化，将热交换后的热风经干燥塔排风管进入旋风分离器将气体和残余豆粉颗粒分离，分离后的空气经分离器排风管再次进入加热器，加强工艺中余热和残粉的二次回收利用，实现空气的热循环的同时可以很大程度的减少工艺中的能耗和外界污染。豆粉喷雾干燥塔设计分析干燥塔温度控制豆粉喷雾干燥塔对温度的控制既要保证豆粉的含水量稳定在一定的值，也要避免焦粉现象的发生。豆粉浓溶液的喷雾质量、进风温度、豆粉浓溶液初始温度和外界环境温度等均会影响排风温度，排除不可控扰动因素后为保证排风温度恒定，有两种控制方案选择。方案一：保持进风温度稳定在某一数值，通过控制喷雾量实现排风温度恒定；方案二：保持豆粉喷雾量稳定在某一数值，通过调节进风温度实现排风温度恒定。根据不同方案控制效果，方案一适用于离心式喷雾干燥系统，方案二相对于方案一更适用于压力式喷雾干燥系统，其进风温度对排风温度的控制起决定性作用，本系统采取方案二，控制系统方框图如图2所示。PLC选型及分析豆粉喷雾干燥塔系统利用西门子S7-200系列PLC，该PLC具有结构紧凑，扩展性良好，通讯能力强，指令功能强大及价格低廉等优点，满足豆粉喷雾干燥工艺要求的同时，并留有一定的扩充冗余端口。PLC的端口分配如表1所示。温度传感器将进风口与排风口的检测数据传至PLC输入端，经过PID实现温度的自动调节，也可根据实际喷雾干燥效果实施人工干预等调节。同时具有声光报警功能，当温度过高超过设定值一定阈值时，触发声、光报警信息，提示工作人员采用手动调节快速降温，减轻对设备和豆粉品质的影响；为保障设备、人员安全，另增加一个虚拟继电器M0.0实现联锁保护，当检测到工作人员未及时通过I0.1调整温度时，系统通过判断温度变化使M0.0自动导通，关闭加热电阻使塔温下降，大幅度提高工业生产的安全性。工作人员还可根据豆粉溶液与热风反应情况，通过调节进风口进风量实现对反应速度和干燥程度的改变，使其更加适用于实际工业生产。端子接线分布CPU224XP是西门子S7-200系列中较常用的一种CPU,CPU224XP集成14输入/10输出供24个数字量端口，I/O端口上还增加了2输入/1输出共3个模拟量端口，可连接7个扩展模块，扩展