一种烘箱层流风压平衡控制方法及控制装置与流程

本发明主要涉及食品、医药包装技术领域，特指一种烘箱层流风压平衡控制方法及控制装置。

背景技术：

隧道灭菌烘干机作为洗烘灌封联动设备的中间设备，前端为洗瓶机，后端为灌装机，隧道灭菌烘干机入口和出口具有检测挤瓶子的装置，分别用于联动控制洗瓶机和灌装机的启停。通常情况下烘干机做间歇性运动。

隧道灭菌烘干机主要由预热段、加热段和冷却段三个部分组成。预热段、加热段和冷却段分别有风机控制送风，预热段与冷却段分别有风机排风，隧道灭菌烘干机内部有一条输送带依次穿过预热段、加热段和冷却段。容器从预热段通过，经过加热段灭菌和去热源，最后从冷却段输出。预热段的作用是使容器的水分气化，并通过抽湿风机排出，预热段的热量主要来自加热段的热辐射和空气流动。加热段是带加热管的空气内循环结构，加热段的温度由plc控制，使容器在经过加热段过程中实现一定时间的灭菌和去热源。冷却段的作用是将风机采集的送风通过冷却系统循环对从加热段出来的瓶子进行冷却，冷却瓶子之后的风通过排风机排出。最后瓶子从冷却段输出进入灌装间。通常情况下，通过控制预热段、加热段、冷却段风机的送风量，以及预热段和冷却段的排风量来控制预热段、加热段、冷却段三段之间的压差在恒定范围内。通常情况下加热段的压差稍大于预热段和冷却段。

通常情况下，冷却段排风机连接于变频器，控制器通过接收冷却段风压的变化控制变频器，以相应调节排风机的转速，由于受相邻房间压差波动、房间空调系统等因素影响，目前控制风压的方法不能及时有效的调节风压，造成预热段、加热段、冷却段的压差超出了预设范围，导致预热段、加热段、冷却段的温度受到影响，从而造成灭菌去热源的效果不理想，设备将会报警并停止输送带运行。

为确保隧道灭菌烘干机温度的稳定性，当风压稳定时，加热段的压差一般稍大于预热段和冷却段，当压差发生变化时，根据压差的流向，冷风从冷却段或者预热段压入加热段，导致加热前段温度和加热后段温度发生变化，(举例说明，例如预热段压差为10pa加热段为12pa、冷却段为10pa，因风压发生变化，冷却段压差变成15pa时，因为压差，冷风从冷却段压入加热段，那么，加热段后段、加热中段的热风就往加热前段压，导致加热前段温度升高，加热后段温度降低)，通常情况下通过检测冷却段的压力，根据冷却段的压力变化调节风压平衡风机的排风量，通过控制风压平衡风机抽取冷却段风量的多少确保冷却段的压差保持稳定，进而确保预热段、加热段、冷却段的风压平衡，从而确保腔体温度的稳定。但通常由于压差变化恢复稳定时，温度仍处于变化状态，而此时根据压力检测，控制器以为温度已经稳定在设定范围，不会对温度的变化做出相应的控制，；另一方面，当压差变化不大时，加热段温度变化却已很明显，也就是说压差波动对温度的影响存在滞后现象，所以用检测风压的方法来调节风压平衡存在调节滞后，控制不平稳，精度不够等的弊端。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种响应速度快、控制精准的烘箱层流风压平衡控制方法，并相应提供一种结构简单、操作简便的控制装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种烘箱层流风压平衡控制方法，当烘箱的加热段在升温后首次到达设定温度时，烘箱处于恒温阶段，此时对烘箱预热段和冷却段的风压进行自动控制，具体包括以下步骤：

s01、获取加热前段当前的温度值并与设定值相减得到第一变化量；获取加热后段当前的温度值并与设定值相减得到第二变化量；

s02、获取加热前段的温度在当前周期内的第一变化速率；获取加热后段的温度在当前周期内的第二变化速率；

s03、根据第一变化量和第一变化速率调整预热段的风压至设定风压；根据第二变化量和第二变化速率调整冷却段的风压至设定风压。

优选地，在步骤s03中，根据第一变化量e01和第一变化速率et1得到第一变化值ev1，ev1＝e01+fet1，其中f为转换系数；再通过第一变化值ev1得到输出变化量eb1，eb1＝bev1，其中b为模拟量转换系数，通过输出变化量eb1调整预热段风机变频器的输出以调整预热段的风压。

优选地，在步骤s03中，根据第二变化量e02和第二变化速率et2得到第二变化值ev2，ev2＝e02+fet2，其中f为转换系数；再通过第二变化值ev2得到输出变化量eb2，eb2＝bev2，其中b为模拟量转换系数，通过输出变化量eb2调整冷却段风机变频器的输出以调整冷却段的风压。

优选地，所述烘箱冷却段设置有排风机，所述排风机根据输出变化量eb2调整冷却段的风压。

优选地，在所述烘箱的升温阶段，预热段和冷却段的风压按其设定值进行控制。

优选地，在所述烘箱的降温阶段，预热段和冷却段的风压按其设定值进行控制。

优选地，所述设定值为加热段灭菌设定温度。

本发明还公开了一种用于实施如上方法所述的烘箱层流风压平衡控制方法的控制装置，包括控制组件、第一温度检测件和第二温度检测件，所述第一温度检测件安装于加热前段、用于获取加热前段的温度值，所述第二温度检测件安装于加热后段、用于获取加热后段的温度值，所述控制组件根据第一变化量和第一变化速率控制预热段风机变频器的输出以调整预热段的风压，所述控制组件根据第二变化量和第二变化速率控制冷却段风机变频器的输出以调整冷却段的风压。

优选地，还包括排风机，所述控制组件根据第二变化量和第二变化速率控制排风机的排风量以调整冷却段的风压。

优选地，所述第一温度检测件和第二温度检测件均为温度探头。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的烘箱层流风压平衡控制方法，通过加热前段和加热后段温度值与设定值之间的温差以及温度变化速率，相应调整预热段和冷却段的风压，相对于之前的通过风压检测进行控制，此控制过程不存在滞后，响应速度快而且控制精准。本发明的烘箱层流风压平衡控制装置同样具有如上方法所述的优点，而且结构简单、操作简便。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的装置结构图。

图中标号表示：1、预热段；2、预热段高温高效过滤器；3、预热风机；4、加热前段；5、加热中段；6、加热后段；7、加热段高温高效过滤器；8、加热风机；9、冷却段；10、冷却段高温高效过滤器；11、冷却风机；12、预热段排风管路；13、冷却段排风管路；14、第一温度检测件；15、第二温度检测件；16、抽湿风机；17、排风机；18、控制组件；19、变频器；20、蝶阀；21、排风箱；22、加热器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图2所示，本实施例中的隧道灭菌烘干机，包括加热器22、预热段1、预热段高温高效过滤器2、预热风机3、加热前段4、加热中段5、加热后段6、加热段高温高效过滤器7、加热风机8、冷却段9、冷却段高温高效过滤器10、冷却风机11、预热段排风管路12、冷却段排风管路13、抽湿风机16、排风机17、控制组件18、变频器19、蝶阀20和排风箱21。抽湿风机16安装在加热段前段4，预热风机3安装在预热段1，热风机8是安装在加热段，加热器22安装在加热段侧方，冷却风机11安装在冷却段9，控制组件18包括plc及模拟量模块、触摸屏hmi，变频器19连接各风机。通常情况下，排风箱21安装在技术夹层，其作用是把排风机17(风压平衡风机)引出的风排出室外。预热风机3、加热风机8和冷却风机11采室内洁净风，并通过变频器19调节引风量，保证预热段1、加热段、冷却段9的压差以及风速维持在一定范围内。通常情况下加热段的压差以及风速稍大于预热段1和冷却段9。通常情况下，预热段1预热容器所产生的水分通过抽湿风机16排出。加热段为空气内循环几乎不排出，以保证加热段的温度维持在设定温度的正常偏差范围内。冷却段9引风通过风压平衡风机几乎全部排出，以确保冷却段9的温度接近常温。

如图1所示，本实施例的烘箱层流风压平衡控制方法，过程为：当烘箱的加热段在升温后首次到达设定温度(如加热段灭菌温度)时，烘箱处于恒温阶段，此时对烘箱预热段1和冷却段9的风压进行自动控制，具体包括以下步骤：

s01、获取加热前段4当前的温度值并与设定值相减得到第一变化量；获取加热后段6当前的温度值并与设定值相减得到第二变化量；其中烘箱的加热段沿物料输送方向分为加热前段4、加热中段5和加热后段6，即加热前段4靠近预热段1，加热后段6靠近冷却段9；

s02、获取加热前段4的温度在当前周期内的第一变化速率；获取加热后段6的温度在当前周期内的第二变化速率；

s03、根据第一变化量和第一变化速率调整预热段1的风压至设定风压；根据第二变化量和第二变化速率调整冷却段9的风压至设定风压。

本实施例中，当烘干机运行时，把烘干机运行划分为升温阶段、恒温阶段以及降温阶段。上述控制方法则属于恒温阶段的控制，而在升温阶段和降温阶段，触摸屏手动输入灭菌设定温度、间隔周期、预热风机变频器的设定值、加热风机变频器的设定值、冷却风机变频器的设定值，其中灭菌设定温度为es、间隔周期为t、各变频器的设定值为ek。

本实施例中，在步骤s03中，根据第一变化量e01和第一变化速率et1得到第一变化值ev1，ev1＝e01+fet1，其中f为转换系数，单位hz；再通过第一变化值ev1得到输出变化量eb1，eb1＝bev1，其中b为模拟量转换系数，通过输出变化量eb1调整预热段风机变频器的输出以调整预热段1的风压。同样地，在步骤s03中，根据第二变化量e02和第二变化速率et2得到第二变化值ev2，ev2＝e02+fet2，其中f为转换系数；再通过第二变化值ev2得到输出变化量eb2，eb2＝bev2，其中b为模拟量转换系数，通过输出变化量eb2调整冷却段风机变频器的输出以调整冷却段9的风压。具体地，步骤s03中，输出变化量eb1或者eb2与变频器的模拟量设定值相加，即得到对应变频器的实际模拟量输出e＝aek+eb＝aek+bev，ek为变频器的设定值，a为模拟量转换系数，aek为变频器的模拟量设定值，ev为ev1或者ev2。

本实施例中，烘箱冷却段9设置有排风机17(或名为风压平衡风机)，排风机17根据输出变化量eb2调整冷却段9的风压，进一步提高冷却段9风压调节速度。

下面结合一实施例对本发明的方法做进一步说明：

当烘干机运行时，把烘干机运行划分为升温阶段、恒温阶段以及降温阶段。在升温阶段，触摸屏手动输入灭菌设定温度es为320℃、间隔周期t为2s、预热风机变频器的设定值ek为25hz、加热风机变频器的设定值ek为26hz、冷却风机变频器的设定值ek为25hz，风压平衡风机变频器的设定值ek为25hz，当前周期t时刻加热前段4温度和加热后段6的温度为ep；其控制步骤为：

在恒温阶段，当加热段温度第一次达到设定温度320℃进入恒温阶段，预热风机3和冷却风机11由设定值控制切换为受模拟量输出的自动控制。分别采集加热前段4和加热后段6的温度，模拟量输出为e。具体过程为：步骤一)控制系统根据加热前段4和加热后段6在当前间隔周期2s时刻的温度与设定温度相减获得控制预热风机变频器和冷却风机变频器的变化量，其变化量e0为：

e0＝ep-es；

其中ep为当前周期t时刻加热前段4温度和加热后段6的温度，es为灭菌设定温度。

其中举例，当前2s时刻加热前段4温度为323℃，当前2s时刻加热后段6温度为318℃，则预热风机变频器的变化量e0为：e0＝323－320＝3，冷却风机变频器的变化量e0为：e0＝318－320＝－2；e0代表e01或e02；

步骤二)控制系统根据加热前段4和加热后段6的温度变化快慢获得预热风机变频器和冷却风机变频器的变化率et，其变化率et为：

其中t为间隔周期，ep1为当前2s周期时刻的数值，ep0为上一个2s周期时刻的数值。

举例：当前2s时刻加热前段4温度为323℃，上一个2s周期时刻的温度为320℃；当前2s时刻加热后段6温度为318℃，上一个2s周期时刻的温度为320℃，计算获得预热风机变频器的变化率et1为et＝1.5，冷却风机变频器的变化率et2为et2＝－1；

步骤三)通过步骤一)获得的变化量与步骤二)获得的变化率通过系数f转换后相加获得预热风机变频器和冷却风机变频器的变化值，其变化值ev：

ev＝e0+fet

其中e0为变频器的变化量，且由步骤一)获得；et为变频器的变化率，且由步骤二)获得。

其中举例，根据步骤一)预热风机变频器的变化量e01为3，步骤二)预热风机变频器的变化率et1为1.5，变频器变化率系数f取1.5，转换后则预热风机变频器的变化值ev1为：ev1＝3+1.5x1.5＝5.25；根据步骤一)获得的冷却风机变频器的变化量e02为-2，步骤二)获得的冷却风机变频器的变化率et2为－1，则冷却风机变频器的变化值ev2为：ev2＝－2－1x1.5＝－3.5；

步骤四)控制系统通过将步骤一)获得的变化值与步骤三)获得的设定值经模拟量转换后相加获得预热风机变频器和冷却风机变频器的模拟量输出，其模拟量输出e为：

e＝aek+bev

其中ek为变频器的设定值，a为模拟量转换系数，aek为变频器的模拟量设定值；b为模拟量转换系数，bev为变频器的模拟量设定值。

举例，取a＝640，b＝250，则预热风机变频器的设定值ek1转换成预热风机变频器的模拟量设定值aek1＝640×25＝16000，预热风机变频器的变化值ev1转换成预热风机变频器的模拟量变化值bev1＝250×4.5＝1125，预热风机变频器的模拟量输出e＝16000+1125＝17125；冷却风机变频器的设定值ek2转换成冷却风机变频器的模拟量设定值aek2＝640×25＝16000，冷却风机变频器的变化值ev2转换成冷却风机变频器的模拟量变化值bev2＝250×(－3.5)＝－875，预热风机变频器的模拟量输出e＝16000－875＝15125；预热风机和冷却风机11由设定值控制切换为受模拟量输出e的自动控制。其中，当前加热前段4温度处于上升状态且大于设定温度，表明预热段1压差相对冷却段9压差较小，则需增大预热段1压差，即增大预热风机3送风量；当前加热后段6温度处于下降状态且小设定温度，表明冷却段9压差相对预热段1压差较大，则需抑制预冷却段9压差，即减小预热风机3送风量。同理，排风机变频器则按输出量15125进行调节。

如图2所示，本发明还公开了一种用于实施如上所述的烘箱层流风压平衡控制方法的控制装置，包括控制组件18、第一温度检测件14和第二温度检测件15，第一温度检测件14安装于加热前段4、用于获取加热前段4的温度值，第二温度检测件15安装于加热后段6、用于获取加热后段6的温度值，控制组件18根据第一变化量和第一变化速率控制预热段风机变频器的输出以调整预热段1的风压，控制组件18根据第二变化量和第二变化速率控制冷却段风机变频器的输出以调整冷却段9的风压。具体控制过程如上方法所述，本发明的控制装置同样具有如上方法所述的优点，而且结构简单、操作简便。

本实施例中，还包括排风机17，控制组件18根据第二变化量和第二变化速率控制排风机17的排风量以调整冷却段9的风压，即根据输出变化量eb2调整冷却段9的风压，进一步提高冷却段9风压调节速度。其中第一温度检测件14和第二温度检测件15均为温度探头。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。