一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，装置控制系统主要由嵌入式微控制器和现场可编程门阵列器件、温度调节模块、真空度调节模块、GSM模块、检测控制模块等组成；可以实现干燥仓温度、捕水器温度与干燥仓真空度的自动控制与调节；较好地解决了物料干燥过程中温度与真空度自动化控制水平低的问题，提高了装置温度与真空度控制的精准度，提高了生产效率，节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法
专利技术属于自动化控制
，主要应用于制药、食品、化工、蔬菜与海产品加工等领域中物料中水的脱除和分离装置的自动化控制，具体涉一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法。
技术介绍
真空微波干燥结合了真空干燥和微波干燥的优点，使物料能快速被干燥，但其过快的干燥速度会使物料等产生较大的变形，影响产品的外观品质，将冻干和真空微波干燥联合起来，取长补短，可提高产品品质，降低能耗。产品品质在色泽、营养成分和复水性能等方面都接近冻干产品，干燥时间可缩短，广泛应用于制药、食品、化工、蔬菜与海产品加工等领域中物料中水的脱除和分离。目前，真空冷冻干燥技术还有许多尚待解决的问题，如妨碍冻干技术广泛应用的最大障碍是生产成本高，自动化控制水平低，因此如何缩短冻干周期进行能源的综合利用、强化装置的功能，提高装置的自动化控制水平和控制精度，降低装置的耗能，降低设备造价是冻干行业，特别是食品冻干行业发展需要解决的重要课题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，较好地解决干燥过程中被干燥物料易出现外焦内生的问题，温度与真空度自动化控制水平低，同时加热周期长，耗能大，维护和维修费用高等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，主要用于图1所示的微波真空冷冻干燥装置及其干燥流程；装置组成主要有：微波加热系统、冻结系统、真空系统、制冷系统与控制系统组成；所述微波加热系统，由发射功率连续可调的微波发生器采用微波辐射加热，由控制系统控制加热功率；所述冻结系统，由干燥仓、捕水器与屏蔽过流板组成；所述真空系统，由罗茨泵与真空泵组成；所述制冷系统，由制冷机组与冷却排管构成，用作水蒸汽捕集器；所述控制系统，主要由嵌入式微控制器和现场可编程门阵列(FPGA)器件、温度调节模块、真空度调节模块、GSM模块、本地和网络PC、LCD控制、各种传感器、打印机及检测、控制模块组成，如图2所示，对物料真空冷冻干燥装置进行微波功率、压力与温度的自动控制；所述装置的自动化控制主要包括装置干燥仓的加热温度的自动控制、捕水器温度自动控制与干燥仓真空度自动控制。一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，其所依据的控制系统，主要由嵌入式微控制器和现场可编程门阵列(FPGA)器件、温度调节模块、真空度调节模块、GSM模块、本地和网络PC、LCD控制、各种传感器、打印机及检测、控制模块组成，如图2所示，实现整个装置的通信、现场显示、现场控制等功能，同时实现温度、真空度的自动化控制；所述可编程门阵列(FPGA)器件，提供大量RAM空间来保存中间参数和查表计算，提供大量的通用I/O接口，用于输入输出模块以及快速响应精确的PWM调制功能；所述检测量模块，主要由传感器、信号调整及采集等组成，实现加热与冷冻温度、真空度以及各主要部件(热继电器、交流接触器位置等)的状态的测量；所述控制模块主要由驱动及执行机构组成，实现气阀、水阀、电动机、变频器、微波加热器等的驱动与控制；所述LCD触摸屏、IDE硬盘、打印机协调工作以实现冻干工艺曲线的实时采集、显示、输出与数据存储，以及冻干机温度与真空度参数的设置与控制等功能；所述GSM模块，实现工业现场的无线监测，本地PC可用于远程控制，网络PC可扩展为正在兴起的网络控制；所述嵌入式微处理器，需要提供较强的控制能力、USART接口、ADC转换功能、LCD触摸屏与USB口等，对该真空干燥系统要进行大量的数据运算。一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，所述装置干燥仓温度自动控制方法，自动控制流程如图3所示，温度控制采用模糊控制，设定值和测定值经过模糊划分后，送入模糊控制网络，生成控制子集，通过转化器产生PWM脉宽调制用的频率值与占空比，然后生成PWM驱动信号，驱动电力电子器件，电源输出给微波发生器，对干燥仓进行加热；通过温度传感器及调整电路，形成温度值和温度变化率，根据温度值和温度变化率控制器对输出频率和占空比进行调整，通过对微波发生器的启动、停止和频率设置控制压缩机的电机，从而实现干燥仓温度的自动控制。一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，所述装置捕水器温度自动控制方法，自动控制流程如图3所示，温度控制采用模糊控制，设定值和测定值经过模糊划分后，送入模糊控制网络，生成控制子集，通过转化器产生PWM脉宽调制用的频率值与占空比，然后生成PWM驱动信号，驱动电力电子器件，电源输出给压缩机，控制捕水器温度；通过温度传感器及调整电路，形成温度值和温度变化率，根据温度值和温度变化率控制器对输出频率和占空比进行调整，通变频器的启动、停止和频率设置控制压缩机的电机，从而实现干燥仓温度的自动控制。一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，所述装置干燥仓真空度自动控制方法，自动控制流程如图4所示，干燥仓真空度控制采用模糊控制，设定值和测定值经过模糊划分后，送入模糊控制网络，生成控制子集，通过转化器产生PWM脉宽调制用的频率值与占空比，输出的频率量转换成真空泵与罗茨泵变频器的远程控制信号，通变频器的启动、停止和频率设置控制真空泵与罗茨泵的电机，从而实现干燥仓真空度的自动控制。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，可以较好地解决了物料干燥过程中温度与真空度自动化控制水平低的问题，提高了装置温度与真空度控制的精准度，避免了加热物料易出现外焦内生的现象，提高了生产效率，节能降耗；避免了传统干燥脱水技术带来的物料变色、变味、营养成分损失大、复水性差等缺陷。附图说明图1为本专利技术的微波真空冷冻干燥装置组成示意图；图1中：1.喷淋冷却塔，2.喷淋盘管，3.喷淋分布器，4.喷淋水阀，5.冷却进水阀，6.屏蔽过流板，7.干燥仓，8.微波发生器，9.真空阀，10.PLC控制系统，11.罗茨泵，12.真空泵，13.冷却出水阀，14.捕水器，15.冷冻盘管，16.冷冻阀，17.压缩机，18.冷却器，19.过滤器，20.喷淋水泵，21.冷却水槽；图2为本专利技术的装置控制系统组成示意图；图3为本专利技术的装置温度自动控制流程示意图；图4为本专利技术的装置真空度自动控制流程示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明：一种微波真空冷冻干燥装置，如图1所示，由微波加热系统、冻结系统、真空系统、制冷系统与控制系统组成。一种微波真空冷冻干燥装置控制系统，如图2所示，由嵌入式微控制器和现场可编程门阵列(FPGA)器件、温度调节模块、真空度调节模块、GSM模块、本地和网络PC、LCD控制、各种传感器、打印机及检测、控制模块组成；所述装置的自动控制包括装置干燥仓7的加热温度的自动控制、捕水器14温度自动控制与干燥仓7真空度自动控制。一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，所述装置干燥仓7的加热温度的自动控制流程如图3所示，干燥仓7的加热温度的自动控制方法，采用模糊控制，相应的温度设定值和测定值经过模糊划分后，送入模糊控制网络，生成控制子集，通过转化器产生PWM脉宽调制用的频率值与占空比，然后生成PWM驱动信号，驱动电力电子器件，将电源输出给微波发生器8，对干燥仓7进行加热；干燥仓7温度通过温度传感器及调整电路，形成温度值和温度变化率，根据温度值和温度变化率控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，其特征是，所述装置如图1所示，由微波加热系统、冻结系统、真空系统、制冷系统与控制系统组成；所述控制系统，由嵌入式微控制器和现场可编程门阵列(FPGA)器件、温度调节模块、真空度调节模块、GSM模块、本地和网络PC、LCD控制、各种传感器、打印机及检测、控制模块组成；所述装置的自动控制主要包括装置干燥仓的加热温度的自动控制、捕水器温度自动控制与干燥仓真空度自动控制。

【技术特征摘要】
1.一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，其特征是，所述装置如图1所示，由微波加热系统、冻结系统、真空系统、制冷系统与控制系统组成；所述控制系统，由嵌入式微控制器和现场可编程门阵列(FPGA)器件、温度调节模块、真空度调节模块、GSM模块、本地和网络PC、LCD控制、各种传感器、打印机及检测、控制模块组成；所述装置的自动控制主要包括装置干燥仓的加热温度的自动控制、捕水器温度自动控制与干燥仓真空度自动控制。2.如权利要求1所述的一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，其特征是，所述装置干燥仓温度自动控制方法，自动控制流程如图3所示，温度控制采用模糊控制，设定值和测定值经过模糊划分后，送入模糊控制网络，生成控制子集，通过转化器产生PWM脉宽调制用的频率值与占空比，然后生成PWM驱动信号，驱动电力电子器件，电源输出给微波发生器，对干燥仓进行加热；通过温度传感器及调整电路，形成温度值和温度变化率，根据温度值和温度变化率控制器对输出频率和占空比进行调整，通过对微波发生器的启动、停止和频率设置控制压缩机的电机，从而实现干燥仓温度的自动控制。3.如权利要求1所述的一种微波真空冷冻干燥装置的自动控制方法，其特征是，所述装置捕水器温度自动控制方法，自动控制流程如图3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈中合，刘德玲，李玉川，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37