專利名稱：巧克力結晶流水線的控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及溫度控制調節(jié)系統(tǒng)，尤其涉及巧克力結晶流水線的控制方法及裝置。
背景技術：
可可豆在加工過程中經(jīng)過復雜的物理和化學變化，使其風味得以充分的體現(xiàn)和發(fā) 掘，形成深受消費者歡迎巧克力。生產高品質的巧克力，不僅需要選用上乘的原料，更要借 助于先進的加工設備以及創(chuàng)新的加工工藝。在夾心巧克力生產過程中，如何控制巧克力霜斑仍然是行業(yè)內的一個難題。巧克 力經(jīng)過精煉后呈液體狀態(tài)，傳統(tǒng)生產過程通過“調溫”這一工序將天然可可脂巧克力漿料 從液體轉為固態(tài)。傳統(tǒng)的連續(xù)式調溫技術，是按照巧克力的物料晶型變化規(guī)律而設計加工 過程，傳統(tǒng)的調溫方式效率低，晶型穩(wěn)定性差，容易產生返霜，影響產品外觀，產品的保質期 短，對儲存條件的要求高，儲運的成本也會相應增加。采用創(chuàng)新的預結晶技術可以改善霜斑，使可可脂產生穩(wěn)定的晶核，從而獲得理想 的表面，由于巧克力生產的預結晶工藝的關鍵點是溫度調節(jié)和控制，采用傳統(tǒng)的制作工藝 方法，不能精確調整關鍵節(jié)點的溫度控制。為此，研究開發(fā)了巧克力生產流水線過程控制的 技術，采用可編程序邏輯控制的方式，解決了巧克力結晶工藝過程的溫控節(jié)點的生產要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種高效可靠的巧克 力結晶流水線的控制方法及裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)巧克力結晶流水線的控制方法，其 特征在于，該控制方法包括(1)對冷卻管路10個溫度控制點的PID調節(jié)控制；(2)控制保溫回路走向的2個三通閥門的連鎖切換控制；(3)對轉子泵和結晶器電機進行變頻調速控制；(4)實時監(jiān)測冷卻管路13個溫度點及4個壓力點工況數(shù)據(jù)以及轉子泵及結晶器電 機電流。巧克力結晶流水線的控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括溫度傳感器、PID 指令模塊、電磁閥，所述的溫度傳感器與PID指令模塊連接，所述的PID指令模塊與電磁閥 連接。所述的電磁閥與氣動閥門連接。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是針對巧克力結晶工藝的多點精細溫控具有反 應靈敏、狀態(tài)跟蹤性好的特點，在不影響流水線勻速節(jié)拍的前提下，將10個溫度調控點的 溫度調節(jié)到最佳工藝要求狀態(tài)，因此，確保了流水線的穩(wěn)態(tài)運行、降低了結晶巧克力的此頻 率，大大提高了結晶巧克力的品質特點；另外，本發(fā)明的方法還降低了溫度耗散，有利于減 小能源損耗，降低生產成本。


圖1是本發(fā)明巧克力結晶流水線的控制方法的流程圖；圖2是本發(fā)明巧克力結晶流水線的控制裝置的示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。巧克力結晶流水線通過轉子泵將保溫罐中的巧克力漿料輸送到不斷攪拌的結晶 器中結晶變稠，再經(jīng)過充氣機充氣后，送入加熱的電熱油浴槽處理，最后加工完成成品。系 統(tǒng)工藝過程和監(jiān)測控制點如附圖1所示。巧克力結晶流水線PLC控制主要完成下列任務(1)對冷卻管路10個溫度控制點的PID調節(jié)控制；(2)控制保溫回路走向的2個三通閥門的連鎖切換控制；(3)對轉子泵和結晶器電機進行變頻調速控制；(4)實時監(jiān)測冷卻管路13個溫度點及4個壓力點工況數(shù)據(jù)以及轉子泵及結晶器電 機電流?，F(xiàn)場控制界面主要提供下列功能(1)顯示巧克力結晶流水線冷卻回路的實時工況；(2)提供轉子泵、結晶器、離心泵、電磁閥等設備的點動操作功能；(3)提供PID調節(jié)參數(shù)設置界面；(4)提供溫度、壓力、閥門開度的工況數(shù)據(jù)表和趨勢圖；(5)記錄PID設置操作、設備動作、報警等工況事件。PID及其控制調節(jié)的實現(xiàn)各溫度點采用PID閉環(huán)調節(jié)控制方式，如圖2所示。系統(tǒng)溫度的控制主要通過調節(jié)冷卻水管路上的各點電磁閥的開度來實現(xiàn)。各溫度點的溫度調節(jié)采用CompactLogix專用PID指令完成。為及時跟蹤冷卻水管溫度變化過程，PID指令執(zhí)行周期設定為200毫秒。PID指令參數(shù)SP-溫度控制設定值，單位°C，該工藝參數(shù)由操作人員根據(jù)工藝要求設定；PV-溫度實測值，單位°C，該工況參數(shù)由溫度變送器反饋給PLC ；E-實測值對設定值的偏差，即E = PV-SP ；Kp-PID設定的比例增益(P增益)；Ki-PID設定的積分增益(i增益)；Kd-PID設定的微分增益(d增益)。用于PID指令的PID方程是一個可選擇獨立增益或相關增益的位置形式方程。本 程序采用獨立增益方式，其比例、積分、微分只影響各自特定的分項。PID 方程式CV = Kp(E)+Ki / (E)dt+Kd(PV)/dt+BIAS其中
CV-PID 控制輸出。BIAS-輸出偏置。Kp、Ki, Kd參數(shù)在調試時根據(jù)實際工況在PLC的PID指令中設置通常，在確定PID參數(shù)(Kp、Ki、Kd)時要兼顧系統(tǒng)靈敏性和穩(wěn)定性，因此，對上述分 量的設置，都要在現(xiàn)場調試過程中，采用經(jīng)驗的方式和逐步逼近的方式，小心地進行試驗， 最終得到最佳設定值。理論上，PID調節(jié)應與實際工況完全嚙合。但是，在實際工況過程中，PID調節(jié)往往 是一個逐步逼近的跟蹤過程，一般允許系統(tǒng)有一個調節(jié)的偏差范圍，以避免調節(jié)的“過沖” 現(xiàn)象，達到系統(tǒng)的平滑運行，為此，需要操作人員設定一個偏差范圍DV，即PID指令的死區(qū) 設定值，在這個設定值的范圍內，PLC可以認為反饋值嚙合得很好，不輸出調節(jié)值。在下圖所示的PID參數(shù)配置中，Kp、Ki、Kd需在調試過程選定最佳值；PV是實際溫 度反饋值，由溫度變送器直接送入PLC ；溫度設定值(SP)和溫度偏差范圍(DV)可由操作員 根據(jù)工藝要求設定。冷卻管路與保溫回路的切換當結晶器溫度過低時，會導致結晶器內的漿料結塊，因此，此時應當將V4三通閥 切換到B路，由保溫水箱的30°C左右的溫水對其進行保溫，同時應當將V5三通閥也切換到 B路，形成保溫水環(huán)路。當結晶器溫度恢復正常狀態(tài)，V4、V5三通閥仍切換到A路，恢復對外 熱水循環(huán)供應。由于目前的工藝條件尚不明確，因此，V4、V5的切換邏輯條件在現(xiàn)場調試時，根據(jù) 工藝技術人員的要求進行調整，同時，系統(tǒng)提供V4、V5切換工況條件的設定接口，由操作員 根據(jù)實際工藝要求進行設定。變頻器的控制和調節(jié)轉子泵負責向結晶器送料，系統(tǒng)通過變頻器調節(jié)轉子泵的轉速，從而達到調節(jié)進 料速度的目的，自控系統(tǒng)提供進料轉子泵的進料速度設定面板，由操作員設定轉子泵的進 料速度。同樣，結晶器電機也通過變頻方式進行調速，當結晶器內漿料濃度過稠時，加快結 晶器攪拌速度，以避免漿料結塊，當結晶器內漿料濃度趨于正常時，降低結晶器攪拌速度。 因目前結晶器攪拌速度與漿料濃度之間關系尚未確定，因此，結晶器電機轉速也由操作員 設定，自控系統(tǒng)提供轉速設定面板。系統(tǒng)對結晶器電機的電流進行監(jiān)測，以防止電機扭矩過大，造成設備的損傷。
權利要求
巧克力結晶流水線的控制方法，其特征在于，該控制方法包括(1)對冷卻管路10個溫度控制點的PID調節(jié)控制；(2)控制保溫回路走向的2個三通閥門的連鎖切換控制；(3)對轉子泵和結晶器電機進行變頻調速控制；(4)實時監(jiān)測冷卻管路13個溫度點及4個壓力點工況數(shù)據(jù)以及轉子泵及結晶器電機電流。
2.巧克力結晶流水線的控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括溫度傳感器、PID指 令模塊、電磁閥，所述的溫度傳感器與PID指令模塊連接，所述的PID指令模塊與電磁閥連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的巧克力結晶流水線的控制裝置，其特征在于，所述的電磁閥 與氣動閥門連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及巧克力結晶流水線的控制方法及裝置，該控制方法包括對冷卻管路10個溫度控制點的PID調節(jié)控制；控制保溫回路走向的2個三通閥門的連鎖切換控制；對轉子泵和結晶器電機進行變頻調速控制；實時監(jiān)測冷卻管路13個溫度點及4個壓力點工況數(shù)據(jù)以及轉子泵及結晶器電機電流。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是針對巧克力結晶工藝的多點精細溫控具有反應靈敏、狀態(tài)跟蹤性好的特點，在不影響流水線勻速節(jié)拍的前提下，將10個溫度調控點的溫度調節(jié)到最佳工藝要求狀態(tài)，因此，確保了流水線的穩(wěn)態(tài)運行、降低了結晶巧克力的此頻率，大大提高了結晶巧克力的品質特點；另外，本發(fā)明的方法還降低了溫度耗散，有利于減小能源損耗，降低生產成本。
文檔編號A23G1/04GK101923338SQ20091005306
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權日2009年6月15日
發(fā)明者彭曉暉, 胡介民 申請人:上海遠動科技有限公司