PLC在冷凍干燥機(jī)中的應(yīng)用概要

1、PLC在冷凍干燥機(jī)中的應(yīng)用題 目 PLC在冷凍干燥機(jī)中的應(yīng)用（院）系電氣與信息工程系專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)0005班 學(xué)號(hào)0001120304學(xué)生姓名丁祝元導(dǎo)師姓名楊青完成日期2004 年6月16日-50 -湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）題目：PLC在冷凍 / ； 干燥機(jī)中的應(yīng)用姓名 丁祝元 系別 電氣系 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)0005班 學(xué)號(hào)17號(hào)指導(dǎo)老師楊青 教研室主任 石安樂一、基本任務(wù)及要求：PLC在冷凍干燥機(jī)中的應(yīng)用主要研究設(shè)計(jì)方面:1、進(jìn)行冷凍干燥機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2、控制系統(tǒng)應(yīng)具有凍干曲線設(shè)定、除霜、滅菌、在線清洗、真空控制等功能。3、控制系統(tǒng)

2、與上位管理機(jī)通信具備干燥狀態(tài)檢測(cè)、故障報(bào)警和維修檢查的功能。4、凍干流程顯示可用熒光屏或模擬板兩種方式。5、在編程器上可顯示溫度、壓力、時(shí)間、周期、狀態(tài)等。二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間：2月16日一一3月6日，查閱資料、撰寫文獻(xiàn)綜述、撰寫開題報(bào)告。3月7日一一3月21日，畢業(yè)實(shí)習(xí)、撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。3月22曰一一4月22日、進(jìn)行冷凍干燥機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)具有凍干曲線設(shè)定、除霜、滅菌、在線清洗、真空控制等功能。4月22日一一5月29日、控制系統(tǒng)與上位管理機(jī)通信具備干燥狀態(tài)檢測(cè)、故障報(bào)警和維修檢查的功能。5月30日一一6月15日，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）。6月16日6月20日，修改、裝

3、訂畢業(yè)論文。6月20日一一6月26日，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯（公開答辯、分組答辯）。目錄摘要1A bst r act2第一章 緒論31. 1可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 31. 2冷凍干燥機(jī)的簡介和冷凍干燥的基本原理91.3 國內(nèi)外干燥設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1 1第二章冷凍干燥技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).142. 1食品凍干機(jī)的發(fā)展 143. 2凍干工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).154. 3凍干理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).165. 4 結(jié)論17第三章PLC技術(shù).186. 1PLC 概述1 87. 2 PLC的基本組成與各部分的作用.188. 3 A/ D和D/A轉(zhuǎn)換概念 209. 4 PLC的主要特點(diǎn) 22第四章控制系

4、統(tǒng)總體設(shè)計(jì).2310. 1 系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求 2311. 2 冷凍干燥機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案選擇 2312. 3 冷凍干燥機(jī)工藝流程 2513. 4 冷凍干燥機(jī)的系統(tǒng)保障 284. 5 以PLC為核心的冷凍干燥機(jī)控制系統(tǒng) 30第五章 硬件設(shè)計(jì)345. 1系統(tǒng)概況 345. 2PLC與其它工控裝置比較 345. 3PLC處理器選型 365. 4傳感器 385. 5觸摸式圖形顯示操作終端選擇.425. 6確定 I / O 點(diǎn) 435. 7PLC 的選擇 4414. 8PLC及其擴(kuò)展板 46第六章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).4915. 1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)總流程圖 496. 2軟件的組成 497. 3

5、軟件的結(jié)構(gòu) 508. 4系統(tǒng)監(jiān)控軟件 51第七章冷凍干燥機(jī)系統(tǒng)的通信569. 1 PLC通信概述 5610. 2 PLC的通信方式 567.3 R S42 2/ RS48 5串行通 信接口及通 信介質(zhì) .577.4 VB6.0 在PLC與上位機(jī)通訊中的應(yīng)用 .58第八章 三菱FX系列列 PLC運(yùn)行調(diào)試及故障診斷 648. 1 使用環(huán)境 648. 2 安裝接線 6411. 3 電源規(guī)格 658.4 輸入輸出電路聯(lián)接 65第九章 PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施.679. 1干擾源 679. 2抗干擾措施 6712. 3對(duì)外界環(huán)境抗干擾措施 69小結(jié)與致謝 70參考文獻(xiàn) 71PLC在冷凍干燥機(jī)中的應(yīng)用摘要

6、:論文介紹了可編程控制器在冷凍干燥機(jī)的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的冷凍干燥機(jī)由程序步進(jìn)器 進(jìn)行機(jī)械控制，具觸點(diǎn)繁多，故障頻繁，維修不便，嚴(yán)重影響冷凍干燥機(jī)的正常工作，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也產(chǎn)生了很大影響。采用三菱的小型PLC對(duì)整個(gè)冷凍干燥機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化程 度，并完成智能控制、狀態(tài)顯和故障報(bào)警等任務(wù)，同時(shí)還提供良好的人機(jī)界面與操作員進(jìn) 行交互，使得修改各種參數(shù)簡單、易行，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行能及時(shí)、快速、準(zhǔn)確的反映。 其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清楚、線路簡單、工作可靠、同時(shí)設(shè)置了受動(dòng) /自動(dòng)控制開關(guān)，使得系統(tǒng)維 護(hù)更加方便，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本控制系統(tǒng)具有干燥機(jī)凍干曲線設(shè)定、

7、除霜、滅菌、在線清洗、真空控制、干燥狀態(tài) 檢測(cè)、故障報(bào)警和維修檢查的功能?？刂葡到y(tǒng)能進(jìn)行全自動(dòng)的凍干控制， 包括預(yù)凍、加熱、 抽真空、壓塞、放氣、除霜、滅菌等。在編程器上可以顯示溫度、壓力、時(shí)間、周期、狀 態(tài)等，也可以顯示報(bào)警信息。采用凍干曲線和設(shè)備運(yùn)行全自動(dòng)方法時(shí)，可由微機(jī)編程，凍 干流程顯示可用熒光屏或模擬板兩種方式， 可在微機(jī)上對(duì)PLC編程，并能提供所有軟件設(shè) 備。軟件可記錄各運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間和歷史記錄， 隨機(jī)和定時(shí)打印數(shù)據(jù)、報(bào)表、曲線等, 同時(shí)記錄多項(xiàng)故障和事件發(fā)生。多點(diǎn)記錄儀可顯示制品、導(dǎo)熱液、真空冷凝器的溫度和干 燥腔室、真空泵的真空度，同時(shí)還對(duì)冷凝器的溫度進(jìn)行報(bào)警。必要時(shí)能夠進(jìn)

8、行人工干預(yù)。關(guān)鍵詞：PLC :冷凍干燥機(jī)：應(yīng)用APPICATION OF PLC ON THE SYSTEM OF FROZEN DRYERSAbstract :The thesis introduced application of programmable logic controller (PLC) on the system of frozen dryers . The traditional frozen dryer is carried on machinery to control by the procedure walking into device, its contact

9、 is various, the trouble is frequent, maintain inconvenient. The traditional frozen drye not only influence the normal work of the frozen dryer seriously, but also have severe effect on the quality of the products .Small-scale PLC which adopt Mitsubishi runs the system to control to the whole frozen

10、 dryers , can realize higher automatic degree , such tasks as it is apparent to finish the intellectual control , stating and fault alarm ,etc. at the same time and the operator proceeds hand over with each other, make modify every kind of parameter simple, easy line, reflect the movement of the mac

11、hine equipments can on time, fleetness. Its control system construction is clear, the circuit is simple and work dependable, establishes to suffer to move at the same time/ automatic control switch, which make system maintenance more convenient, alleviated the worker's labor strength, increases

12、the stability of the system with dependable.The control system has the frozen dryers jelly fucks the curve sets up, divided by frost, put out the germ, on-line wash, the vacuum control, dry appearanceexamination, break down to report to the police with maintain the function of the check. The control

13、 system can proceed the full-automatic jelly fucks the control, including prepare the jelly, heating, take out the vacuum and press to fill, put the spirit, divided by frost and put out germ etc. The weave of the control system can show temperature, pressure, time, period, appearance.etc. it lso can

14、 show to report to the information of the alarm. Adoption the jelly fucks the curve to circulate the full-automatic method with the equipments, can be woven by tiny machine distance, the jelly fucks the process manifestation can hold or imitate plank two kinds of methods with the fluorescence, can a

15、t tiny and on board weave the distance to PLC, which also can provide all software equipments. The software can record the each circulating time that equipments circulate to record with the history, with machine and with settle print data, statement, curve.etc., record at the same time many the item

16、 breaks down with affairs occurrence. At the same time returning to congealed machine of the dry the room of the machine, vacuum pump. The necessary time can proceed the artificial interferes.Keyword:PLC； frozen dyers； application第一章緒論1.1 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)自1969年世界上第一臺(tái)可編程控制器在美國12月公司誕生以來，PLC走過了 3僚年的 發(fā)展歷

17、程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC軟、硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化。 隨著PLC控制技術(shù)朝智能化方向的不斷發(fā)展， 也推動(dòng)了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展， 將工業(yè)、 國防等領(lǐng)域的控制水平提到了一個(gè)新的高度?？删幊炭刂破饔幸粋€(gè)產(chǎn)生、發(fā)展、完善不斷 提高的過程，我國從1985年開始使用，在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域作出重要貢獻(xiàn).1.1.1 PLC的應(yīng)用和發(fā)展1969,美國通用汽車公司根據(jù)生產(chǎn)需要，提出設(shè)想：把計(jì)算機(jī)功能的完善性、靈活性和能用性等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單、易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，作為通用控制裝置，取代傳統(tǒng)的斷電接觸控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 編程方法和程序輸入簡化，用自然后編程，使不熟悉

18、計(jì)算機(jī)的人也能方便使用它不僅具有 存貯、記憶、運(yùn)行等功能，還要抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，適應(yīng)于惡劣環(huán)境，接口簡單。美國12月公司首先響應(yīng)。于1969年研制出了第一臺(tái)可編程序邏輯控制器，簡稱 PLC,型號(hào) PDP-14,接著美國GE公司在汽車自動(dòng)裝置上用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)斷電器控制系統(tǒng)，并獲得成 功.因此，它實(shí)際是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來一種工業(yè)計(jì)算 機(jī)，雖PLC采用的是計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成部分，但其組成部件也廣泛使用了計(jì)算機(jī)的構(gòu)成元 件，但它的結(jié)構(gòu)與工作原理與計(jì)算機(jī)有很大差別，如采用光電隔離技術(shù)，輸入和輸出采用 映象寄存器，周期性刷新方式，循環(huán)掃描和集中刷新的工作方式是它突出工作特點(diǎn).

19、可編程邏輯控制器自從問世以來，近三十年來憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)得到了迅速發(fā)展，從最 初只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)收、存貯記憶、運(yùn)算等功能到現(xiàn)在成為種類繁多，功能強(qiáng)大， 性能多樣化的一項(xiàng)技術(shù)越來越顯示其在工業(yè)控制中的重要地位，成為20世紀(jì)對(duì)傳統(tǒng)的斷電器、接觸器控制是一場(chǎng)有深遠(yuǎn)意義影響的工業(yè)革命，它 （PLC）是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器、接 觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因此，PLC與繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，具有相同的邏輯關(guān) 系，但P比是用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，而其邏輯關(guān)系是用程序?qū)崿F(xiàn)的，而不是實(shí)際電路實(shí)現(xiàn) 的，可以用各種形式編成PLC用戶程序，而梯形固和語句表是兩種最常用PLC編程語言.因 而它不僅替代大量中間繼電器、

20、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器、步進(jìn)選線器等等，其應(yīng)用軟件梯形 圖語言替代及簡化大量自動(dòng)控制線路，使自動(dòng)控制系統(tǒng)大大減少使用的元器件、線路，同 時(shí)線路接頭也大大減少，使故障率大大降低，由于采用計(jì)算機(jī)掃描技術(shù)和存貯原理，對(duì)于 一般控制線路更改，可以通過改變存貯器中應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)，由于軟件的更改極易實(shí)現(xiàn)， 從而在實(shí)現(xiàn)方式上有本質(zhì)的飛躍，其通用性和靈活性進(jìn)一步增強(qiáng).1971年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù),19731974年前聯(lián)邦德國和法國也開始研制，我國 從1974#開始在北京、上海組織研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行研制。PLC技術(shù)發(fā)展很快，美、日、德、法等國廠家已達(dá)200多家，產(chǎn)品幾百種，尤其日本美 國引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)后，加以改進(jìn)，使之

21、功能更加強(qiáng)大、種類齊全，多樣化。小型并以較便宜 化迅速占領(lǐng)中國市場(chǎng)及世界市場(chǎng)的相當(dāng)份額.（如市場(chǎng)上東芝、光洋、三菱、歐姆龍、富士、 松下等）而我國進(jìn)步較早，但由于種種原因在此技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)展很慢，大大落后于以上國家.隨 微電子技術(shù)的發(fā)展，和開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元，即CPU（中心的Proceing 個(gè)體）PLC產(chǎn)品已使用了 16位、32位的高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多道處理， 不僅可進(jìn)行邏輯控制、順序控制、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、通信等強(qiáng)大功能，還可對(duì)模擬量 進(jìn)行控制，使指令系統(tǒng)更豐富，程序結(jié)構(gòu)更靈活，集中了工業(yè)專用機(jī)和通用計(jì)算機(jī)的優(yōu) 點(diǎn)，它即可以單獨(dú)構(gòu)成控制系統(tǒng)，也可作為

22、DCS（分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)）主要現(xiàn)場(chǎng)控制系 統(tǒng),因此美國電氣制造協(xié)會(huì)于1980年將它正式命名為可編程控制器，198研國際電工委員 會(huì)IEC對(duì)可編程序控制器作了以下規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)， 專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì).它采用可編程的存貯器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行進(jìn)邏輯運(yùn)算、 順序控制、實(shí)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式模塊式的輸入和輸出，控 制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.簡稱PC.為了區(qū)別個(gè)人計(jì)算機(jī)，人們?nèi)粤?xí)慣稱可編程控制 器為PLC.。1.1.2 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動(dòng)化項(xiàng)目中，我們會(huì)遇到大量的開關(guān)量、脈沖量以及模擬量等控 制裝置。如電機(jī)的啟動(dòng)

23、與停止：電磁閥的開閉：工件的位置、速度、加速度等的測(cè)定：產(chǎn) 品的計(jì)數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和控制等等。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)控制主要是由繼電器或分離的電子線路來實(shí)現(xiàn)的。眾所周知，這種控 制方式雖然造價(jià)便宜，但卻存在著許多致命弱點(diǎn)：如只能適用于簡單的邏輯控制；僅適用 于某種控制項(xiàng)目，缺乏通用性，一旦要實(shí)現(xiàn)改動(dòng)或優(yōu)化，只能通過硬件的重新組合來實(shí)現(xiàn)。目前工業(yè)界比較有代表性的控制方式主要由下幾個(gè)類別：1 .單板機(jī)控制系統(tǒng)單板機(jī)控制系統(tǒng)僅適用于較簡單的自動(dòng)化項(xiàng)目。硬件上主要受CPU、內(nèi)存容量及I/0接口的限制：軟件上主要受限于與CPU類型有關(guān)的匯編語言。一般說來單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng) 的應(yīng)用只是為某個(gè)特

24、定產(chǎn)品服務(wù)的。其通用性、兼容和擴(kuò)展性都相當(dāng)差。2 .工業(yè)控制機(jī)（IPC）工業(yè)控制機(jī)是從PC （個(gè)人電腦）的基礎(chǔ)上通過應(yīng)用推廣發(fā)展起來的。由子它是由微機(jī) 及芯片的專業(yè)廠家開發(fā)出來的，所以其硬件品種兼容性強(qiáng)并總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，其軟件資 源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，運(yùn)行速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可適用于模型復(fù)雜的項(xiàng)目。能把控制任務(wù)和圖文顯示功能在一起。但 工業(yè)控制機(jī)有兩個(gè)方面的缺點(diǎn)：第一有較長的裝置訪問時(shí)間；第二我/O控制點(diǎn)數(shù)不能隨意擴(kuò)展。3 .計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的。它的優(yōu)勢(shì)在于模擬量的處理 和回路調(diào)節(jié)功能。自70年代初期問世以來，得到了迅速的發(fā)展。微處

25、理器特別是單片機(jī)的 出現(xiàn)和通信技術(shù)的成熟，使得計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)把順序控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、過程 控制的模擬量儀表有機(jī)地結(jié)合在一起，形成了滿足各種不同要求的集散型控制系統(tǒng)。4 .傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器（PLC）傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器的最初控制概念和設(shè)計(jì)思想是將計(jì)算機(jī)軟件的控制思想代 替繼電器邏輯。其硬件的構(gòu)成與微機(jī)相似。在可編程邏輯控制器發(fā)展的初期，其主要的開 發(fā)意圖和應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)字式控制，它按照用戶程序存儲(chǔ)器里的指令安排，通過輸入接口輸 入現(xiàn)場(chǎng)信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，然后通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。然而經(jīng) 歷了近30年的發(fā)展之后，使傳統(tǒng)的PLC也具有了邏輯順序控制、模擬量處理、回

26、 路調(diào)節(jié)技術(shù)等三個(gè)功能。1.1.3可編程控制技求的發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)機(jī)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化的愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù) 得到了飛速的發(fā)展。僅僅將 PLC理解為開關(guān)量控制的話，那就是一個(gè)錯(cuò)誤的概 念了。綜合國外特別是歐洲及國內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，其發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方 面：1 .可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化在工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品繁花似錦的今天，一家獨(dú)霸天下的局面己不復(fù)存在，因而各生產(chǎn)廠 商既互相競(jìng)爭(zhēng)又要互相合作。一種自動(dòng)化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個(gè)性外，更重要的還在于其滿足國際標(biāo) 準(zhǔn)化的程度和水平。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各個(gè)廠家產(chǎn) 品的互相兼容。出廠檢驗(yàn)時(shí)各可編程控制產(chǎn)品

27、的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。例如， 美國有NEMA標(biāo)準(zhǔn)、日本有JIS標(biāo)準(zhǔn)、德國、奧地利有喧囂標(biāo)準(zhǔn)。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型 號(hào)的PLC產(chǎn)品對(duì)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境、抗干擾性等條目都給出了明確的規(guī)定。但是， 這些標(biāo)準(zhǔn)目 前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。在PLC的發(fā)展過程中，特別是給 工業(yè)自動(dòng)化帶來的困擾是，雖然PLC的基本語言梯形圖和指令表分別是在接觸器、 繼電器 以及匯編語言的基礎(chǔ)上建立起來的，但是各廠家無論是從語言結(jié)構(gòu)、語言功能還是從語言表述L都有不同程度上的較大區(qū)別。為了使各PLC廠家的產(chǎn)品有一個(gè)共同的參考平面， 制 定了國際標(biāo)準(zhǔn)。2 .大型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的集成傳統(tǒng)的PLC僅憑單純的邏

28、輯順序控制功能己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)控命任務(wù)的需求， 要處理一些復(fù)雜的任務(wù)，使控制系統(tǒng)具有較高的智能度，可編擋控制系統(tǒng)必須具備大型計(jì) 算機(jī)的分析計(jì)算能力。這種對(duì)大型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的集息主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)系統(tǒng)的高速響應(yīng)性這里有一個(gè)概念要澄清，那就是：系統(tǒng)速度不是僅由CPU來決定，而且還要考慮I/O數(shù)據(jù)的傳輸速度。當(dāng)然CPU的速度起著決定性的作.判斷CPL的速度主要是看每條指令的 執(zhí)行時(shí)間。如 Siemens 57200 PLC的每條邏輯掛令的計(jì)算速度為 0.13us,三菱的 FX2C 的每條指令執(zhí)行時(shí)間為從 0.2us；貝加菜(B&R)的B&R2010的每條指令執(zhí)行時(shí)間為

29、 0.125u$要提高整個(gè)系統(tǒng)白速度就要考慮 CPU模塊的多處理器結(jié)構(gòu)。如 Siemens公司的圖1-1中的I/O處理器主要負(fù)責(zé)獨(dú)立于 CPU的數(shù)據(jù)傳輸工作。DPR.Controller即雙向 口控制器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)的管理?？梢娨粋€(gè)模塊上有三個(gè)處理器，它們既互相獨(dú)立， 又相互關(guān)聯(lián)(通過DPR),從而使主CPU的資源得到合理使用，同時(shí)又最大限度的提高整 個(gè)系統(tǒng)的速度。(2)定性的多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)來自于大型計(jì)算機(jī)，如UINIX機(jī)。它可以將整個(gè)操作界面分成數(shù)個(gè)分別具有不同優(yōu)先權(quán)的任務(wù)等級(jí)(Task ClasS)。其中優(yōu)先權(quán)高任務(wù)等級(jí)，有著較短 的巡回掃描周期，而且每個(gè)任務(wù)等級(jí)

30、可包含多個(gè)具體任務(wù)。在這些任務(wù)中間可再細(xì)分其優(yōu) 先權(quán)的高低。在這種操作系統(tǒng)的管理下，優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級(jí)總是被首先執(zhí)行，剩余的時(shí) 間里可執(zhí)行優(yōu)先權(quán)較低的任務(wù)等級(jí)。這樣一個(gè)操作系統(tǒng)使得可以將比較重要的任務(wù)定義任 務(wù)等級(jí)高一些，如調(diào)節(jié)器（由用戶定義），例外任務(wù)（EXCEPTIO TASK,由系統(tǒng)定義）， 中斷任務(wù)（INTERRUPT-TASK,由系統(tǒng)定義），而一些較一般的任務(wù)可以定義得任務(wù)等 級(jí)低一些，如報(bào)警處理任務(wù)、結(jié)果處理任務(wù)等。這樣整個(gè)控制系統(tǒng)便得到了優(yōu)化，具有較 好的實(shí)時(shí)性。（3）編程語言高級(jí)化對(duì)一個(gè)電氣工程師來說，梯形圖和指令表兩種編程方式是比較常見和習(xí)慣的。因?yàn)?這兩種方式都有著明顯的優(yōu)

31、點(diǎn)。例如梯形圖靠近電器線路比較直觀。而指令表是由匯編語 言演繹過來的，比較靠近計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，然而，在控制思想日趨復(fù)雜的今天，用梯形圖 和指令表來表達(dá)就顯得過于復(fù)雜和繁瑣。隨著C語言、FORTRAN、PASCAL等高級(jí)語言加入到PLC中去，使復(fù)雜思想的表達(dá)就顯得方便簡潔得多了。（4）較大的應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間較高的系統(tǒng)分析計(jì)算能力當(dāng)然要求有足夠的程序存儲(chǔ)空間。同時(shí)足夠的程序存儲(chǔ)空間 是系統(tǒng)具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力的先決條件。應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間的大小在某種意義上說明 了其硬件系統(tǒng)的先進(jìn)程度。貝加菜 PCC的內(nèi)存容量為100KB16MB;Siemens的S7-400 的內(nèi)存容量為4KB16MB等等。3 .

32、系統(tǒng)的開放性和兼客性開放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。這里一方面是某一產(chǎn)品和第三 家同類產(chǎn)品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系統(tǒng)尤其是軟件上的開發(fā)平臺(tái)對(duì)使用者 有多大的開放程度。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品的種類繁多加上自動(dòng)化項(xiàng)目越來越大，致使常常 在一個(gè)工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品做主從站的現(xiàn)象，這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中， 都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品的兼容性問題；另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他 裝置的通信難易也體現(xiàn)了其開放性的特點(diǎn)。除此之外，同一廠家產(chǎn)品族中的各系列產(chǎn)品兼 容性也代表了可編程控制產(chǎn)品的水平。4 .通用性和專業(yè)化的結(jié)合控制產(chǎn)品是通用的。但是工業(yè)的每一領(lǐng)域都有其自

33、己的特點(diǎn)。怎樣才能使一個(gè)系統(tǒng) 既具有通用性又具備專業(yè)化呢？硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。這樣，適合 于某個(gè)行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。常用的專用模塊包括：定位或 CNC模塊、溫度測(cè)量模塊、稱重模塊、電力行業(yè)用的 高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等等。5 .可編程控制技術(shù)的智能化提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠 性。其智能化發(fā)展的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：1）開發(fā)環(huán)境的智能性這包括可編程控制系統(tǒng)的自診斷功能、監(jiān)控功能以及在線幫助等功能。同時(shí)豐富的功 能庫也是判斷一個(gè)系統(tǒng)智能性的重要依據(jù)。2）硬件的智能集成度現(xiàn)場(chǎng)總線的智能

34、分布式結(jié)構(gòu)是突出的一點(diǎn)。另外，多處理器技術(shù)（MPU）和智能外設(shè)技術(shù)（I）并列于CPU的智能硬件也是不可忽略的發(fā)展趨向。3）模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模糊邏輯的應(yīng)用分為硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)，主要用于模糊調(diào)節(jié)技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng) 用有待于進(jìn)一步發(fā)展。6 .可靠性與冗余所謂冗余即容錯(cuò)，就是功能的備份、安全及可靠性的備份。因?yàn)樘囟ǖ沫h(huán)境和條件 要求自動(dòng)化系統(tǒng)有較高的可靠性。冗余基本上可以劃分為：CPU和電源冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余，以及I/O冗余三個(gè)層次。同時(shí)冗余又可分雙冗余和多冗余的結(jié)構(gòu)。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng) 各單元的可靠程度。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。 MTBF

35、 （平均無故障時(shí)間）是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。縱觀各著名廠商，其 PLC產(chǎn)品都 有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來越完善。通過綜上所述，我們可以了解到，用PLC編程邏輯控制器這個(gè)詞來表達(dá)當(dāng)今可編程控 制系統(tǒng)，己經(jīng)不再合適了。因?yàn)樵谄渲屑喝谌肓斯I(yè)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)的特點(diǎn)。貝 加萊公司于 1994年首先提出了 “PCC可編程計(jì)算機(jī)控制器（ Programmble Computer Controller） ”的概念。 Siemens提出了 PCS過程控制系統(tǒng)（Process Control System）的概 念?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)人們也提出了 FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Field Bus Con

36、trol of System） 的概念。這些系統(tǒng)雖然名稱不同，側(cè)重面不一，但系統(tǒng)的技術(shù)水平是近似的。因此，我們不難得出下面幾個(gè)結(jié)論：l）工業(yè)控制機(jī)（IPC）及計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS）以及PLC正在走著一條相互 融合的道路。PCC、PCS以及FCS就是集中的代表。2）智能分布式控制是可編程控制系統(tǒng)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新型控制思想。3）系統(tǒng)的智能性將越來越重要，因此系統(tǒng)的分析運(yùn)算能力將越來越強(qiáng)。4）基于標(biāo)準(zhǔn)化的開放性和兼容性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的重要判據(jù)。5）通用性、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。1.2冷凍干燥機(jī)的簡介和冷凍干燥的基本原理1.2.1 冷凍干燥機(jī)的簡介冷凍干燥是將含水物質(zhì)冷凍結(jié)成

37、固態(tài)，而后使其中的水分從固態(tài)升華成氣態(tài)，以除 去水分而保存物質(zhì)的方法。這種干燥方法與通常的曬干、真空干燥等方法相比有許多突出 優(yōu)點(diǎn)是一種優(yōu)質(zhì)的干燥方法。冷凍干燥能保存許多物品（如食品）雖然很早就為人們所知， 但是由于當(dāng)時(shí)科技水平較低，直到 1935年第一臺(tái)商用凍干機(jī)問世以后腐方法才開始在物 品干燥過程中應(yīng)用。隨著凍干基礎(chǔ)理論的發(fā)展、凍干工藝和設(shè)備的不斷改進(jìn)和完善，物品 冷凍自動(dòng)化、大型化、工業(yè)化方向發(fā)展；現(xiàn)在，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了物品冷凍 干燥加工過程的計(jì)算機(jī)控制。在我國，物品凍干事業(yè)起步較晚，與國外相比存在較大的差 距特別是在凍干設(shè)備和凍干過程的自動(dòng)化水平這兩個(gè)方面。藥品.食品生產(chǎn)中

38、遇到產(chǎn)品需要干燥的問題，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，干燥的方法越來越多，有常壓干燥、減壓干燥，以及近年來又興起的噴霧干燥、冷凍干燥、紅外線干燥等等。 其中冷凍干燥是用來干燥熱敏性物料和需要保持生物活性的物質(zhì)的一種有效方法。此法是 將被干燥的藥液在低溫下冷凍使其所含的水分結(jié)冰， 然后放在真空環(huán)境下加熱，讓水分由、 固態(tài)升華為氣態(tài)并移走使物料得以干燥。冷凍干燥是將含水物質(zhì)先凍結(jié)成固態(tài)，然后使其 中水分從固態(tài)升華成氣態(tài)，以除去水分而保存物質(zhì)的方法。由于這種干燥方法具有許多優(yōu) 點(diǎn)，因此在生物制品、藥品的保存等方面具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。1.2.2 .冷凍干燥的基本原理1 .凍干過程的原理是以水的三相平

39、衡圖為基礎(chǔ)的，如圖ll所示。純水的三相平衡壓力 po=610.5pa,溫度To= 0.0098 OC 。當(dāng)壓力低于po時(shí)，水就從固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，凍干 的基本原理就是AB線上的汽周轉(zhuǎn)化過程。真空冷凍干燥過程一般分為預(yù)凍結(jié)、升華干燥、 解析干燥3個(gè)階段。冷凍干燥在冷凍干燥設(shè)備（簡稱凍干機(jī)）中實(shí)現(xiàn)。凍干機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 多種多樣，但一般包含凍干倉、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、水汽凝結(jié)器、自動(dòng)加塞 系統(tǒng)、自動(dòng)清洗系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分.操作過程冷凍干燥過程分為預(yù)處理、預(yù)凍、升華、干燥 4個(gè)過栓凍干操作前藥液要經(jīng) 過濾過處理，最后把處理好的藥液灌裝在小安瓶內(nèi)進(jìn)行冷凍干燥。（1）預(yù)處理預(yù)處理其目的是保

40、證優(yōu)質(zhì)原料以及利于凍干與貯藏.對(duì)于固態(tài)食品，應(yīng)進(jìn)行清洗、篩分、漂燙、切分清洗與篩分是保證凍干原料為合格品；漂燙是鈍化酶活性的最有效方法同時(shí)漂燙也能除去部分水，以減少干燥負(fù)荷；切分利于包裝、食用，同時(shí)切分尺寸及切口 方位也會(huì)影響凍干速率。對(duì)于液態(tài)食品應(yīng)進(jìn)行滅菌與濃縮，濃縮利用真空或凍結(jié)方法進(jìn)行 濃縮程度合理與否，將直接影響凍干速率及生產(chǎn)效率。O760100阻度圖1 2純水的三相平衡圖lmmHg-133.32Pa(2)預(yù)凍預(yù)凍是恒壓降溫過程，藥液隨溫度的下降凍結(jié)成固體，溫度應(yīng)降低至產(chǎn)品共熔點(diǎn)以 下1020°C,共熔點(diǎn)是指水溶液隨溫度下降，冰和溶質(zhì)同時(shí)析出固體結(jié)晶時(shí)的混合物的 溫度。(3)

41、升華升華干燥首先是恒溫減壓過程，然后是在抽真空條件下，包壓升溫使固態(tài)冰升華逸 去?？梢砸淮紊A，也可以多次升華。(4)再干燥升華完成后，溫度繼續(xù)升高至10 °C或室溫，并保持一段時(shí)間可使己升華的水蒸汽或 殘留的水分被除盡，即再干燥過程，再干燥可減少制品凍干后回潮。2.通過冷凍干燥得到的產(chǎn)品所具有的優(yōu)點(diǎn)1可避免藥品因高溫分解變質(zhì)，如可使產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)不發(fā)生變性。2所得產(chǎn)品質(zhì)地疏松，加水后迅速溶解，恢復(fù)藥液原有特性。3含水量低，一般在1%3%左右，同時(shí)干燥在真空中進(jìn)行，故不易氧化，有利于 產(chǎn)品長期貯存。4產(chǎn)品中的異物比用常規(guī)方法產(chǎn)生的少，因?yàn)槲廴緳C(jī)會(huì)相對(duì)減少。臨床應(yīng)用效果好， 過敏現(xiàn)象，

42、副作用少。5產(chǎn)品劑量準(zhǔn)確，外觀優(yōu)良1.3國內(nèi)外干燥設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)干燥技術(shù)是一種古老而通用的單元操作技術(shù)，然而它又是很復(fù)雜的、人類對(duì)其了解還 很淺的技術(shù)。目前大多數(shù)干燥設(shè)備設(shè)計(jì)仍然依賴于小規(guī)模試驗(yàn)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。換句話說 干燥器設(shè)計(jì)尚屬非標(biāo)設(shè)計(jì)。自 70年代以來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及各技術(shù)領(lǐng)域的 交叉、滲透，干燥設(shè)備、干燥過程和干燥理論的研究有較大進(jìn)展。尤其是近 10多年來， 有許多新型干燥器投放市場(chǎng)，但其主要是在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作了某些改進(jìn)。干燥技術(shù)隨著有關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有較大進(jìn)展。干燥技術(shù)涉及不同類型產(chǎn)品的品質(zhì)、形 狀、干燥前后的物態(tài)。干燥設(shè)備的能耗在工業(yè)發(fā)達(dá)國家超過其能耗總量的10

43、%,因此，降低干燥設(shè)備能耗是涉及面廣的長遠(yuǎn)課題。目前，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)干燥技術(shù)的需求劇增，這就 促進(jìn)了干燥設(shè)備的發(fā)展，尤其是機(jī)電一體化、制造加工標(biāo)準(zhǔn)化、提高調(diào)控水平等成了干燥 設(shè)備研究發(fā)展的方向。1.3.1 干燥設(shè)備的革新隨著全球經(jīng)濟(jì)、技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的日趨劇烈，人們對(duì)有效利用能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量和加強(qiáng)環(huán) 境保護(hù)等的意識(shí)逐步增強(qiáng)。干燥設(shè)備隨著干燥技術(shù)的變革而革新。革新的內(nèi)容包括：(1)設(shè)計(jì)制造新的干燥設(shè)備或與干燥過程相配套的設(shè)備；(2)提高干燥產(chǎn)品的質(zhì)量，在干燥產(chǎn)品質(zhì)量控制方面比現(xiàn)有設(shè)備要好；(3)避免或減少對(duì)環(huán)境的污染；(4)操作更安全、可靠；(5)總體上降低能耗，降低設(shè)備制造成本1 .機(jī)械脫水為了減少干燥

44、器的熱負(fù)荷，在干燥前減少濕物料中的水分很重要， 通常采用真空或壓 力于膠體狀物料，例如，未自各種加工過程的廢液、食品加工的廢物、煤礦或油砂的殘?jiān)? 因其中含有小顆粒(d<5um),對(duì)其脫水處理相當(dāng)困難。近年來，采用下列方法取得了很 好的效果。(1)電滲析脫水一一直流電場(chǎng)應(yīng)用于膠體懸浮液的脫水。(2)間斷式電滲析脫灰(3)真空過濾與電滲析脫水聯(lián)合使用。(4)組合場(chǎng)能脫水一一電滲析與超聲場(chǎng)組合脫水。(5)輔以振動(dòng)的微濾。2 .流化床干燥器這是60年代發(fā)展起來并十分流行的一種干燥器。由于在干燥過程中，固體顆粒懸 浮于干燥介質(zhì)中，因而流體與固體接觸面較大，熱容量系數(shù)可達(dá)800025000kj/

45、（m3h°c）； 又因物料在干燥器內(nèi)劇烈攪動(dòng)，大大減少了氣膜阻力，因而熱效率較高，可達(dá)60%80%, 巳密封性能好，傳動(dòng)機(jī)械又不接觸物料，產(chǎn)品純潔度高，目前廣泛用于化工、醫(yī)藥、輕工、 食品及建材工業(yè)中。3 .噴動(dòng)干燥器此種干燥器是流化床的改型產(chǎn)品，適宜于干燥大顆粒物料（如谷粒、豆類等）和漿 狀及糊狀物料。其特點(diǎn)是具有內(nèi)部循環(huán)運(yùn)動(dòng)和在設(shè)備頂層自由表面的噴動(dòng)，顆粒的運(yùn)動(dòng)比 在流化床中顆粒運(yùn)動(dòng)混亂但有一定的規(guī)律。4 .沖擊流干燥器此種干燥器是對(duì)流熱質(zhì)傳遞到表面的最佳結(jié)構(gòu)型式。為達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇正確的 噴嘴尺寸和操作條件尤為重要。沖擊流干燥器可用于紙、膠片、紡織品、涂層、薄板、顆 ?；蛩?/p>

46、片物料的工業(yè)領(lǐng)域中。為了提高干燥速度，可在管狀噴嘴上陰一個(gè)套環(huán)，使噴射出 的氣流產(chǎn)生振蕩和旋流.便可顯著提高傳熱速率。5 .新型高強(qiáng)度干燥器普通的造紙過程需大量脫水，一個(gè)世紀(jì)以來，傳統(tǒng)的多級(jí)烘缸干燥速度一般為10-25kg/ （m2h）,現(xiàn)代楊克式干燥器可高達(dá) 150kg/ （m2h）。西方發(fā)達(dá)國家紛紛研制新型 高強(qiáng)度干燥器，以求在市場(chǎng)上獲得成功，但因受到需投資巨大紙機(jī)的限制所隊(duì)目前還未能 在大型紙機(jī)中引入全套的新型高強(qiáng)度干燥器。美國紙化學(xué)研究所（IPC）開發(fā)的 高強(qiáng)度干 燥器，當(dāng)紙的表面溫度為 200400C、壓力為27M Pa晚其干燥速率可達(dá) 5000kg/ （m2h）。顯然，與傳統(tǒng)的干燥

47、器相比大大提高了干燥速率，但其試驗(yàn)還僅停留在小型紙 機(jī)上進(jìn)行。6 .轉(zhuǎn)筒干燥器最近，日本東京的Yamato Sankyo制造公司研制了一臺(tái)轉(zhuǎn)筒干燥器。干燥空氣從中 心管穿過多條分支管而噴射到旋轉(zhuǎn)筒殼壁上的料層上它不僅熱質(zhì)傳遞速率近乎翻底已具 有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn)。7 .過熱蒸汽干燥器用過熱蒸汽代替熱空氣或燃?xì)庾鳛楦稍锝橘|(zhì)的想法己有100多年的歷史，但真正應(yīng)用也只有50年的歷史，至于過熱蒸汽干燥器在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用卻只有20年左右。蒸汽干燥的最大優(yōu)點(diǎn)是無氧化和燃燒的可能性，操作安全，干燥速率大，效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。 因此，該干燥器將是刀世紀(jì)倍受歡迎的設(shè)備。如間接加熱漿料的氣流干燥器（

48、瑞士） 、用 于煤干燥的流化床干燥器（德國等）、木材低壓蒸汽干燥器（丹麥等討 U織物干燥的蒸汽 干燥器（印度）。8 .對(duì)撞流干燥器此種干燥器是由兩股高速氣流，其中至少有一股氣流為兩相流（氣流與濕顆柳液滴 的混合勵(lì)，迎面相互碰撞產(chǎn)生對(duì)撞區(qū)，可獲得很高的傳熱、傳質(zhì)速率。前蘇聯(lián)在此方面作 了大量研究工作（如干燥賴氨酸、排水污泥、藥物及微生物產(chǎn)品等），但在其他國家還未發(fā)現(xiàn)對(duì)撞流干燥器應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，一旦模擬放大問題得以解決，對(duì)撞流干燥器在一些應(yīng) 用領(lǐng)域可替代傳緯的氣流干燥機(jī)。9聲干燥器60多年前，己研制出高強(qiáng)度聲場(chǎng)強(qiáng)化熱質(zhì)傳遞的聲干燥器。前蘇聯(lián)、日本、美國等 國己設(shè)計(jì)并在實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模范圍內(nèi)試驗(yàn)增強(qiáng)轉(zhuǎn)

49、筒、隧道及流化床干燥器，但因聲能利用 率低，還未在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，但將聲干燥與其他干燥方法（對(duì)流、介電等）組合使用是 可行的。1.3.2干燥設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)近期內(nèi)干燥技術(shù)要有突破性進(jìn)展還相當(dāng)困難一般是趨于技術(shù)革新。目前，在世界范圍內(nèi)干燥設(shè)備的主要研究方向是有效利用能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量、減少環(huán)境污染、安全 操作、易于控制和一機(jī)多用等。具體研究課題為：1 .接式干燥器中使用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)。2 .使用間接加熱方武3 .組合式傳熱方式（對(duì)流、傳導(dǎo)與介電或熱輻射的組合）。4 .容積式加熱（微波或高頻場(chǎng)）。5 .使用不同類型干燥器。6 .間斷傳熱方武。7 .為有效的供熱方法（如脈沖燃燒、感應(yīng)加熱等

50、）。8 .新型氣固接觸技術(shù)（如二維噴動(dòng)床、旋轉(zhuǎn)噴動(dòng)床等）。9 .計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)靈活的、多用途的干燥器。10 .糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)、專家系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)干燥過程的控制。第二章冷凍干燥技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)醫(yī)藥用凍干機(jī)己經(jīng)基本成熟，國內(nèi)也制定了相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)廠家生產(chǎn)的醫(yī)藥用凍 機(jī)，己能代替進(jìn)口設(shè)備。具壓蓋、清洗、消毒滅菌等功能齊全，產(chǎn)品質(zhì)量和自動(dòng)化程度較 高，只是水分在線測(cè)量儀和個(gè)別電器元件等尚需進(jìn)口。2.1 食品凍干機(jī)的發(fā)展目前，國產(chǎn)食品凍干機(jī)還都是非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。大部分生產(chǎn)廠家走的是仿制道路。有的 廠家在采用國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，并已進(jìn)行了很大的改進(jìn)。如：加熱板內(nèi)采用了特殊導(dǎo)流 裝置，使板內(nèi)流體的流

51、量均勻，保證了加熱的均勻和穩(wěn)定；捕水器在工作中可實(shí)現(xiàn)交替捕 水和融冰，捕水器盤管內(nèi)氨液制冷方式由傳統(tǒng)的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷，使捕 水器盤管內(nèi)溫度均勻，結(jié)霜性能良好。除仿制之外，國內(nèi)自己的研制能力也在提高，有的 單位己經(jīng)脫離了仿制國外機(jī)型，抽氣系統(tǒng)采用低架式水蒸汽噴射泵抽水蒸汽，省去了捕水 器和制冷系統(tǒng)，使設(shè)備價(jià)格有所降低。設(shè)計(jì)采用地車式裝卸料，地車采用萬向膠輪支撐運(yùn) 輸裝卸料盤的料車進(jìn)出凍干箱。它與我國臺(tái)灣產(chǎn)地車運(yùn)送料盤不同，與丹麥 ATLAS公司 等引進(jìn)的設(shè)備采用上吊車的結(jié)構(gòu)也有區(qū)別，是兩者優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合，既省去了車間鋪吊軌、影 響美觀、進(jìn)出凍干室需搬道的麻煩，又克服了地車送料盤裝卸料

52、時(shí)間長、傳導(dǎo)加熱溫度不 均勻等缺點(diǎn)。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單荊造容易使用方便。食品凍干機(jī)還存在著許多不足，無論是國產(chǎn)還是引進(jìn)設(shè)備其共同的缺點(diǎn)是價(jià)格貴，耗 能高回收投資慢。因此牌低成本少能耗是食品凍干機(jī)今后的主攻方向。除此之外周產(chǎn)凍干 機(jī)還存在一些不足之處：(1)擱板溫度不均勻，造成凍干產(chǎn)品含水率不均勻，產(chǎn)品合格率受影響。造成溫度 不均勻的原因各不相同。有的是擱板結(jié)構(gòu)和材料質(zhì)量不好；有的是加熱流體分流或流程有 缺欠；有的是捕水器在干燥箱內(nèi)絕熱不好。(2)干燥速率低，干燥箱內(nèi)各點(diǎn)干燥快慢不一致，反映在產(chǎn)品上仍然是合格率受影 響。其原因除擱板溫度不均勻外，還與真空系統(tǒng)配置得不合理有關(guān)。主要體現(xiàn)在捕水器配 置

53、得不合理；水蒸汽噴射泵性能不穩(wěn)定；抽氣口位置不合理等。(3)無法判斷干燥何時(shí)結(jié)束，這是重要缺欠，因?yàn)樗赡茉斐僧a(chǎn)品含水率高而不合 格，也可能造成干燥時(shí)間過長而浪費(fèi)能源。(4)捕水器效率低。主要體現(xiàn)在捕水器面積大而捕水量小，有部分無效面積，其根 本原因是捕水器設(shè)計(jì)不合理。(5)真空度不穩(wěn)定。除操作原因外，可能是真空空系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。對(duì)于水蒸汽噴 射泵而言.可能出現(xiàn)的問題是蒸汽鍋爐壓力不穩(wěn)定。食品用凍干機(jī)的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是：（1）改進(jìn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低成本，減少能耗。國外有些凍干機(jī)不采用不銹鋼制 造，而采用低碳鋼涂覆食品用可烘干樹脂，涂層厚度為0.12- 0.20mm,在室溫下就會(huì)發(fā)出紅

54、外線。擱板表面涂高性能遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料增強(qiáng)其輻射能力，料盤表面處理，增強(qiáng)其吸 熱能力。料盤在兩塊輻射擱板之間有一最佳位置，而不是取中間位置，因此應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。捕水器的結(jié)構(gòu)、尺寸、結(jié)霜特性的優(yōu)化，更有實(shí)際意義，因?yàn)樗脑靸r(jià)目前幾乎相當(dāng)于凍 干箱的造價(jià)，運(yùn)轉(zhuǎn)功耗較大。對(duì)凍干機(jī)而言，加熱系統(tǒng)只是補(bǔ)充升華熱，功率消耗本不應(yīng)太高，但現(xiàn)有設(shè)備并不盡如人意，應(yīng)該通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低能耗。（2）保證質(zhì)量，提高性能。有的廠家生產(chǎn)的凍干機(jī)從安裝好之后，一直不能投入正 常產(chǎn)；有的凍干機(jī)雖然能生產(chǎn)，但能耗太高，生產(chǎn)的產(chǎn)品越多，賠錢越多；還有的元器件 不出現(xiàn)故障，影響正常生產(chǎn)。因此，今后生產(chǎn)的凍干機(jī)質(zhì)量必須保證，可靠性要好。

55、提高 性指除加熱速率、抽氣速率、溫度均勻性、真空度穩(wěn)定性之外增強(qiáng)設(shè)備新的功能。例如增 加干結(jié)束的判斷功能，最簡單的辦法是稱重法。目前己經(jīng)有人試驗(yàn)，但都不太成功。原因 是有離開天平和地秤的模式，致使小設(shè)備安裝困難，大設(shè)備笨重而不穩(wěn)定。應(yīng)該發(fā)展重量 傳感器幾乎很小的一次無件給出重量隨時(shí)間的變化。（3）開發(fā)連續(xù)式凍干設(shè)備，當(dāng)前生產(chǎn)的凍干機(jī)都是間歇式產(chǎn)品，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā) 展，人民生活水平的提高船費(fèi)量會(huì)增大，因此發(fā)展連續(xù)凍干設(shè)備增加凍干產(chǎn)品的產(chǎn)量是必 然趨勢(shì)。2.2 凍干工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前，研究凍干工藝的人員比研究凍干設(shè)備的人員要多，研究食品凍干工藝的人員比 研究醫(yī)藥凍干工藝的人員要多。被研究的

56、凍干食品品種也越越多。僅就本校己研究過的凍 干品種有：（1）中草藥類：人參、冬蟲夏草、山藥。（2）水果梨類、梨、蘋果、香蕉、草 毒。（3）蔬菜類：蔥、菠菜、洋蔥、胡蘿卜（4）肉類：牛肉、牛肝、雞肝。（5）水產(chǎn)類：蝦、 海帶、海參、扇貝。（6）其它類：蜂蜜、幼竹鮮汁、紫草紅色素/勿忘我鮮花等。本校研 究的凍干工藝都沒有進(jìn)行優(yōu)化研究，不能是最佳工藝，從實(shí)驗(yàn)室走入生產(chǎn)車間還應(yīng)該進(jìn)一 步優(yōu)化，使其適合于產(chǎn)業(yè)化、快速、節(jié)能的要求。有的單位對(duì)幾種食品的凍干工藝研究得 比較出色，其中比較有代表性的食品是蘑菇、大蒜粉、產(chǎn)筍、速溶咖啡、速溶茶等，并給 出了脫水大蒜和脫水洋蔥的技術(shù)要求，這是凍干食品走向成熟的標(biāo)志

57、。西藥、血液制品和生物制品的凍干工藝比較難，工藝成熟與否關(guān)系重大，品質(zhì)量直接 關(guān)系到人的生命安全。所以研究人員比較少，研究成果有一定時(shí)間的保密性。西藥凍干的關(guān)鍵問題是避免染菌，一旦染菌就會(huì)造成重大事故。生物制品則要求更加嚴(yán)格，除避免染 菌外還要防止菌種變異，保持活菌活毒的活性。在凍干過程中要加入添加劑和保護(hù)劑，這 是技術(shù)水平很高的工作，國內(nèi)外有不同的凍干保護(hù)劑，我國六大生物制品研究所之間也各 有妙方。生物體的凍干工藝己經(jīng)提到了日程上，本校將灰鼠皮膚去毛凍干后在沈陽藥科大學(xué)做 藥理實(shí)驗(yàn)證明了與新鮮皮膚的藥理作用相同，復(fù)水后在生物顯微鏡下做組織觀察，與鮮皮 細(xì)胞組織基本相同?，F(xiàn)正在國家自然科學(xué)基金的資助下，與中國醫(yī)科大學(xué)合作開展家兔角 膜的凍干實(shí)驗(yàn)研究。從上述的凍干工藝現(xiàn)狀分析不難看出，今后凍干工藝的發(fā)展方向應(yīng)該是：(1)食品凍干工藝除擴(kuò)大物料品種外，應(yīng)該著重優(yōu)化工藝參數(shù)剃定出最佳工藝曲線， 完善凍干產(chǎn)品質(zhì)量檢查的標(biāo)準(zhǔn)，降低凍干產(chǎn)品的價(jià)格。(2)西藥和生物制品的凍干工藝應(yīng)該走向標(biāo)準(zhǔn)化，以提高凍干產(chǎn)品質(zhì)量為重點(diǎn)，使 凍干過程中所用的保護(hù)劑或添加劑更規(guī)范。加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)交流，走共同進(jìn)步之路。(3)開展生物體凍干工藝的研究，爭(zhēng)取快出成果，用于提高人類的健康水平。2.3