一种基于胶类中药生产的蒸球自动控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种胶类中药生产加工设备技术领域，特别是一种基于胶类中药生产的蒸球自动控制系统。

背景技术：

在阿胶生产的提取粗滤阶段，会用蒸球进行化皮处理。目前，采用的是人工观察温度、压强、人工计时，然后根据生产工艺进行一系列操作，费时耗力且化皮处理后的胶液质量得不到有效保证。

在传统的胶类化皮管理方式下，主要是通过现场生产人员对蒸球的温度、压强以及对应的时间进行记录，经常出现忘记记录以及记录不准确的问题，这种方式效率低下，数据的有效性得不到保证，给后期生产追溯造成很大困扰。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于胶类中药生产的蒸球自动控制系统，采用自动控制的方式替代人工进行生产，提高生产效率减少人力资源浪费，同时记录生产过程中的数据，以便于研究人员根据相应数据开展研究工作。

为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种基于胶类中药生产的蒸球自动控制系统，包括蒸球，所述蒸球包括球体，所述球体为中空结构，该球体的一侧设有中空轴管，另一侧通过传动机构连接电机，所述电机能够通过传动机构带动球体以中空轴管为轴进行正转或反转；所述中空轴管与球体的空腔贯通；所述球体正上方设有装料口，该装料口上设有能自由开合的盖体，所述盖体能够将装料口密封；其特征是：还包括plc控制器、模拟量输入模块、数字量输出模块和控制面板；

所述球体内设有与中空轴管连通的软胶管；所述中空轴管在球体外连通蒸汽管、排气管、进水管、压强检测管和胶汁管；所述蒸汽管上设有蒸汽电磁阀一，所述排气管上设有排气电磁阀，所述进水管上设有进水电磁阀一，该进水电磁阀一后侧管道上还设有流量传感器，所述压强检测管上设有压强电磁阀，该压力电磁阀后侧管道上还设有压强传感器，所述胶汁管上还设有胶汁电磁阀；所述球体正下方设有与球体的空腔贯通的排料管，该排料管上设有排料电磁阀；所述排料管的长度不影响球体正转或反转；所述球体内侧还设有温度传感器；

所述温度传感器、压强传感器和流量传感器均通过模拟量输入模块连接plc控制器，所述plc控制器连接数字量输出模块，数字量输出模块分别通过中间继电器一、中间继电器二、中间继电器三、中间继电器四、中间继电器五、中间继电器六连接蒸汽电磁阀一、排气电磁阀、进水电磁阀一、压强电磁阀、胶汁电磁阀、排料电磁阀；所述plc控制器依次通过数字量输出模块及中间继电器七连接电机；所述控制面板与plc控制器连接；

所述控制面板包括按键模块、启动开关、停止开关、急停开关和清洗开关；所述按键模块用于操作人员向plc控制器中输入预化皮时间、预设进水量、预设水温值和预设压强值；所述启动开关用于控制蒸球自动控制系统的启动，所述停止开关用于控制蒸球自动控制系统回复初始状态；所述急停开关用于蒸球自动控制系统处于紧急停止状态，即蒸汽电磁阀一、排气电磁阀、进水电磁阀一、压强电磁阀、胶汁电磁阀和排料电磁阀均处于关闭状态；所述清洗开关用于控制蒸球自动控制系统进入清洗模式，进行自动清洗；

所述plc控制器用于接收数据进行计算和对比处理并传输数据、发出控制信号；plc控制器能够通过温度传感器、压强传感器和流量传感器实时采集温度、压强、流量信号；所述plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器一、中间继电器二、中间继电器三、中间继电器四、中间继电器五、中间继电器六控制相应的蒸汽电磁阀一、排气电磁阀、进水电磁阀一、压强电磁阀、胶汁电磁阀和排料电磁阀的开启和关闭；所述plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器七控制电机正转或反转；

所述温度传感器用于监测水温并实时通过模拟量输入模块传输至plc控制器；所述压强传感器用于监测球体内部压强并实时通过模拟量输入模块传输至plc控制器；所述流量传感器用于监测进水管内的水流量并实时通过模拟量输入模块传输至plc控制器。

具体的：所述plc控制器通过工业交换机连接计算机，plc控制器将实时采集的温度、压强、流量信号通过工业交换机传输至计算机进行存储。这是为了记录生产过程中的各项数据，以便于研究人员根据相应数据开展研究工作。

具体的：所述压强电磁阀与压强传感器间还设有与压强检测管相联通的安全管，该安全管上设有机械安全阀，机械安全阀的压强限值高于预设压强值。这是为了在压强传感器出现故障时，仍能通过机械式的安全阀进行保障球体内部压强处于安全压强值之下，在压强传感器出现故障时，球体内部压强一旦超出机械安全阀范围，则机械安全阀将爆开，进行排气，从而防止球体内部压强过高，因超出安全压强值而发生危险。

具体的：所述蒸汽管上还设有蒸汽电磁阀二，所述plc控制器依次通过数字量输出模块及中间继电器八连接蒸汽电磁阀二，plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器八控制蒸汽电磁阀二的开启和关闭。这是为了在一个蒸汽电磁阀出现故障时，整个控制系统仍能继续正常运转。

具体的：所述进水管上还设有进水电磁阀二，所述plc控制器依次通过数字量输出模块及中间继电器九连接进水电磁阀二，plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器九控制进水电磁阀二的开启和关闭。这是为了在一个进水电磁阀出现故障时，整个控制系统仍能继续正常运转。

具体的：所述plc控制器的型号为s7-200smart，模拟量输入模块的型号为emae04，数字量输出模块的型号为emdr08。

具体的：所述蒸球的球体外表面上设有保温层。

文中所称的后侧是指远离中空轴管的一侧。

工作原理：

该蒸球自动控制系统的初始状态是指蒸汽电磁阀一关闭、蒸汽电磁阀二关闭，排气电磁阀开启，进水电磁阀一关闭、进水电磁阀二关闭，压强电磁阀开启、胶汁电磁阀关闭、排料电磁阀开启；

使用时，将待化皮胶类中药通过装料口放入蒸球的球体中，合上盖体；操作人员通过控制面板上的按键模块向plc控制器中输入预化皮时间、预设进水量、预设水温值和预设压强值；按下控制面板上的启动开关；

（1）化皮工作

plc控制器控制排气电磁阀关闭、排料电磁阀关闭，并开启进水电磁阀一和进水电磁阀二，则进水管向蒸球的球体内注水，进水管上的流量传感器实时监测进水管内的水流量并将流量信号传输至plc控制器；当注水量达到预设值时，plc控制器关闭进水电磁阀一和进水电磁阀二。

温度传感器向plc控制器发送水温监测信号，当蒸球的球体内水温低于预设温度时，则plc控制器控制蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二开启，蒸汽管向蒸球的球体内注入蒸汽进行升温加压，同时plc控制器控制电机带动蒸球的球体进行正转，以均匀加热；当蒸球内的水温和压强均达到预设值时，plc控制器控制蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二关闭；若压强先达到预设值，温度未达到预设值，则plc控制器控制蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二关闭、排气电磁阀开启，至蒸球的球体内压强与外界大气压强平衡后，重新控制蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二开启、排气电磁阀关闭，如此重复至蒸球内的温度和压强均达到预设值时，plc控制器蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二关闭、排气电磁阀关闭；若温度先达到预设值，压强未达到预设值，则plc控制器依然控制蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二开启，直至蒸球内的温度和压强均达到预设值时，plc控制器蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二关闭、排气电磁阀关闭；然后plc控制器依然控制电机带动蒸球的球体进行正转直至达到预设置的化皮时间停止旋转。

（2）抽胶汁工作

达到预化皮时间后，待化皮胶类中药已变成胶汁状；plc控制器控制胶汁电磁阀开启，由于此时蒸球的球体内的压强大于外界压强，则胶汁顺胶汁管被压出蒸球，直至蒸球的球体内的压强等于外界压强；然后plc控制器控制胶汁电磁阀关闭、蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二开启，向蒸球的球体内注入蒸汽进行加压至压强达到预设值，接着plc控制器控制胶汁电磁阀开启，由于此时蒸球的球体内的压强又大于外界压强，则胶汁顺胶汁管被压出蒸球，直至蒸球的球体内的压强等于外界压强；如此重复3到5次，则蒸球内的胶汁将全部顺胶汁管被压出，则抽胶汁工作结束。采用这样通过加压的方式抽取胶汁，能够节省一个安装在胶汁管上的泵，从而降低本控制系统的成本。

按下停止开关，则该蒸球自动控制系统回归至初始状态。

（3）清洗工作

该蒸球自动控制系统回归至初始状态后，若需对蒸球的球体进行清洗，则按下清洗开关。plc控制器控制排气电磁阀关闭、排料电磁阀关闭，并开启进水电磁阀一和进水电磁阀二，则进水管向蒸球的球体内注水，同时plc控制器控制电机带动蒸球的球体进行反转，以清洗均匀。进水管上的流量传感器实时监测进水管内的水流量并将流量信号传输至plc控制器，当注水量达到清洗模式预设值时，plc控制器关闭进水电磁阀一和进水电磁阀二。plc控制器控制电机带动蒸球的球体进行持续反转一段时间后停止，蒸球的球体停止反转时，排料管处于球体的正下方。plc控制器控制蒸汽电磁阀一和蒸汽电磁阀二开启，向蒸球的球体内注入蒸汽进行加压至压强达到预设值，接着plc控制器控制排料电磁阀开启，由于此时蒸球的球体内的压强又大于外界压强，则残渣与废水顺排料管被压出蒸球的球体，清洗完毕。

按下停止开关，则该蒸球自动控制系统回归至初始状态。

这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

本实用新型的一种基于胶类中药生产的蒸球自动控制系统，采用自动控制的方式替代人工进行生产，提高生产效率减少人力资源浪费，同时记录生产过程中的数据，以便于研究人员根据相应数据开展研究工作。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的结构框图。

图3是本实用新型控制电机正反转的电路图。

图4是本实用新型的电路图。

图中：1是蒸汽管，2是蒸汽电磁阀一，3是蒸汽电磁阀二，4是胶汁电磁阀，5是胶汁管，6是排气电磁阀，7是机械安全阀，8是压强传感器，9是压强电磁阀，10是进水电磁阀一，11是进水电磁阀二，12是流量传感器，13是球体，14是排料电磁阀，15是温度传感器，16是电机，17是装料口，18是传动机构，19是保温层，20是中空轴管，21是软胶管，22是排气管，23是进水管，24是压强检测管，25是排料管，26安全管。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

如图所示，本专利的一种基于胶类中药生产的蒸球自动控制系统，包括蒸球，所述蒸球包括球体13，所述球体13为中空结构，该球体13的一侧设有中空轴管20，另一侧通过传动机构18连接电机16，所述电机16能够通过传动机构18带动球体13以中空轴管20为轴进行正转或反转；所述中空轴管20与球体13的空腔贯通；所述球体13正上方设有装料口17，该装料口17上设有能自由开合的盖体，所述盖体能够将装料口17密封；其特征是：还包括plc控制器、模拟量输入模块、数字量输出模块和控制面板。

所述球体13内设有与中空轴管20连通的软胶管21；所述中空轴管20在球体13外连通蒸汽管1、排气管22、进水管23、压强检测管24和胶汁管5；所述蒸汽管1上设有蒸汽电磁阀一2，所述排气管22上设有排气电磁阀6，所述进水管23上设有进水电磁阀一10、该进水电磁阀后侧管道上还设有流量传感器12，所述压强检测管24上设有压强电磁阀9、该压力电磁阀后侧管道上还设有压强传感器8，所述胶汁管5上还设有胶汁电磁阀4；所述球体13正下方设有与球体13的空腔贯通的排料管25，该排料管25上设有排料电磁阀14；所述排料管25的长度不影响球体13正转或反转；所述球体13内侧还设有温度传感器15。

所述温度传感器15、压强传感器8和流量传感器12均通过模拟量输入模块连接plc控制器，所述plc控制器连接数字量输出模块，数字量输出模块分别通过中间继电器一、中间继电器二、中间继电器三、中间继电器四、中间继电器五、中间继电器六连接蒸汽电磁阀一2、排气电磁阀6、进水电磁阀一10、压强电磁阀9、胶汁电磁阀4和排料电磁阀14；所述plc控制器依次通过数字量输出模块及中间继电器七连接电机16；所述控制面板与plc控制器连接。

所述控制面板包括按键模块、启动开关、停止开关、急停开关和清洗开关；所述按键模块用于操作人员向plc控制器中输入预化皮时间、预设进水量、预设水温值和预设压强值；所述启动开关用于控制蒸球自动控制系统的启动，所述停止开关用于控制蒸球自动控制系统回复初始状态；所述急停开关用于蒸球自动控制系统处于紧急停止状态，即蒸汽电磁阀一2、排气电磁阀6、进水电磁阀一10、压强电磁阀9、胶汁电磁阀4和排料电磁阀14均处于关闭状态；所述清洗开关用于控制蒸球自动控制系统进入清洗模式，进行自动清洗。

所述plc控制器用于接收数据进行计算和对比处理并传输数据、发出控制信号；plc控制器能够通过温度传感器15、压强传感器8和流量传感器12实时采集温度、压强、流量信号；所述plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器一、中间继电器二、中间继电器三、中间继电器四、中间继电器五、中间继电器六控制相应的蒸汽电磁阀一2、排气电磁阀6、进水电磁阀一10、压强电磁阀9、胶汁电磁阀4和排料电磁阀14的开启和关闭；所述plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器七控制电机16正转或反转。

所述温度传感器15用于监测水温并实时通过模拟量输入模块传输至plc控制器；所述压强传感器8用于监测球体13内部压强并实时通过模拟量输入模块传输至plc控制器；所述流量传感器12用于监测进水管23内的水流量并实时通过模拟量输入模块传输至plc控制器。

所述plc控制器通过工业交换机连接计算机，plc控制器将实时采集的温度、压强、流量信号通过工业交换机传输至计算机进行存储。这是为了记录生产过程中的各项数据，以便于研究人员根据相应数据开展研究工作。

所述压强电磁阀9与压强传感器8间还设有与压强检测管24相联通的安全管26，该安全管26上设有机械安全阀7，机械安全阀7的压强限值高于预设压强值。这是为了在压强传感器8出现故障时，仍能通过机械式的安全阀进行保障球体13内部压强处于安全压强值之下，在压强传感器8出现故障时，球体13内部压强一旦超出机械安全阀7范围，则机械安全阀7将爆开，进行排气，从而防止球体13内部压强过高，因超出安全压强值而发生危险。

所述蒸汽管1上还设有蒸汽电磁阀二3，所述plc控制器依次通过数字量输出模块及中间继电器八连接蒸汽电磁阀二3，plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器八控制蒸汽电磁阀二3的开启和关闭。这是为了在一个蒸汽电磁阀出现故障时，整个控制系统仍能继续正常运转。

所述进水管23上还设有进水电磁阀二11，所述plc控制器依次通过数字量输出模块及中间继电器九连接进水电磁阀二11，plc控制器能够通过数字量输出模块及中间继电器九控制进水电磁阀二11的开启和关闭。这是为了在一个进水电磁阀出现故障时，整个控制系统仍能继续正常运转。

所述plc控制器的型号为s7-200smart，模拟量输入模块的型号为emae04，数字量输出模块的型号为emdr08。

所述球体13外表面上设有保温层19。

工作时，该蒸球自动控制系统的初始状态是指蒸汽电磁阀一2关闭、蒸汽电磁阀二3关闭，排气电磁阀6开启，进水电磁阀一10关闭、进水电磁阀二11关闭，压强电磁阀9开启、胶汁电磁阀4关闭、排料电磁阀14开启。

使用时，将待化皮胶类中药通过装料口17放入蒸球的球体13中，合上盖体；操作人员通过控制面板上的按键模块向plc控制器中输入预化皮时间、预设进水量、预设水温值和预设压强值；按下控制面板上的启动开关。

（1）化皮工作

plc控制器控制排气电磁阀6关闭、排料电磁阀14关闭，并开启进水电磁阀一10和进水电磁阀二11，则进水管23向蒸球的球体13内注水，进水管23上的流量传感器12实时监测进水管23内的水流量并将流量信号传输至plc控制器；当注水量达到预设值时，plc控制器关闭进水电磁阀一10和进水电磁阀二11。

温度传感器15向plc控制器发送水温监测信号，当蒸球的球体13内水温低于预设温度时，则plc控制器控制蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3开启，蒸汽管1向蒸球的球体13内注入蒸汽进行升温加压，同时plc控制器控制电机16带动蒸球的球体13进行正转，以均匀加热；当蒸球内的水温和压强均达到预设值时，plc控制器控制蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3关闭；若压强先达到预设值，温度未达到预设值，则plc控制器控制蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3关闭、排气电磁阀6开启，至蒸球的球体13内压强与外界大气压强平衡后，重新控制蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3开启、排气电磁阀6关闭，如此重复至蒸球内的温度和压强均达到预设值时，plc控制器蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3关闭、排气电磁阀6关闭；若温度先达到预设值，压强未达到预设值，则plc控制器依然控制蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3开启，直至蒸球内的温度和压强均达到预设值时，plc控制器蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3关闭、排气电磁阀6关闭；然后plc控制器依然控制电机16带动蒸球的球体13进行正转直至达到预设置的化皮时间停止旋转。

（2）抽胶汁工作

达到预化皮时间后，待化皮胶类中药已变成胶汁状；plc控制器控制胶汁电磁阀4开启，由于此时蒸球的球体13内的压强大于外界压强，则胶汁顺胶汁管5被压出蒸球，直至蒸球的球体13内的压强等于外界压强；然后plc控制器控制胶汁电磁阀4关闭、蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3开启，向蒸球的球体13内注入蒸汽进行加压至压强达到预设值，接着plc控制器控制胶汁电磁阀4开启，由于此时蒸球的球体13内的压强又大于外界压强，则胶汁顺胶汁管5被压出蒸球，直至蒸球的球体13内的压强等于外界压强；如此重复3到5次，则蒸球内的胶汁将全部顺胶汁管5被压出，则抽胶汁工作结束。采用这样通过加压的方式抽取胶汁，能够节省一个安装在胶汁管5上的泵，从而降低本控制系统的成本。

按下停止开关，则该蒸球自动控制系统回归至初始状态。

（3）清洗工作

该蒸球自动控制系统回归至初始状态后，若需对蒸球的球体13进行清洗，则按下清洗开关。plc控制器控制排气电磁阀6关闭、排料电磁阀14关闭，并开启进水电磁阀一10和进水电磁阀二11，则进水管23向蒸球的球体13内注水，同时plc控制器控制电机16带动蒸球的球体13进行反转，以清洗均匀。进水管23上的流量传感器12实时监测进水管23内的水流量并将流量信号传输至plc控制器，当注水量达到清洗模式预设值时，plc控制器关闭进水电磁阀一10和进水电磁阀二11。plc控制器控制电机16带动蒸球的球体13进行持续反转一段时间后停止，蒸球的球体13停止反转时，排料管25处于球体13的正下方。plc控制器控制蒸汽电磁阀一2和蒸汽电磁阀二3开启，向蒸球的球体13内注入蒸汽进行加压至压强达到预设值，接着plc控制器控制排料电磁阀14开启，由于此时蒸球的球体13内的压强又大于外界压强，则残渣与废水顺排料管25被压出蒸球的球体13，清洗完毕。

按下停止开关，则该蒸球自动控制系统回归至初始状态。