脱水干燥处理是蔬果深加工最重要的一个环节,利用微生物在脱水后的蔬果中很难生存繁殖这一原理保持蔬果原有的颜色、形状。品质等特点,防止蔬果腐烂变质,同时方便了运输储藏。由于我国的蔬果产量丰富,对内供大于求,每年大约90%以上的脱水蔬果用于出口国外,这也渐渐成为我国对外贸易结构的一大特色,成为我国创造外汇的主要渠道之一。这些出口的脱水蔬果也充分填补了国际市场的供应缺口,受到国外广大消费者的欢迎。近年来,蔬果产品不管是在质量还是在产量上都有了显著的提高,年产量突破了6亿大关,占据全球的40%,并且以30%的速度逐年增加,这也要归功于国内休闲食品行业的繁荣发展。然而,就是如此庞大惊人的数字也无法满足国际市场对蔬果产品的大量需求。不仅是国际市场,甚至是国内市场的供应也相当紧张,常常出现供不应求的场面。出现这种情况的原因是多方面的。其一,相比国外的蔬果产品不断增加的生产成本,那些发达国家更愿意依赖于进口。第二,随着我国经济的快速发展,人们更加注重健康的生活方式,对于蔬果产品的需求也大大加强。

与此同时,设计蔬果干燥设备控制系统也不是一件容易的事。蔬果干燥技术环节较多,考虑的参数也多,相对复杂。具体的说,温度、压力、湿度、风量等参数在蔬果干燥过程中都很重要,尤其是温度,因为温度的控制直接影响干燥的效率和质量。而影响干燥箱内温度控制的因素也有很多,像水箱温度、外界温度、电加热器功率、进风量等等,需要考虑的非常多。现在国内的企业在加工蔬果产品进行干燥处理时,大多采用大锅炉将水加热至沸点以上,以产生的热蒸汽为介质对蔬果进行脱水干燥。这是一种比较简单原始的方法。

随着社会的高速发展,计算机、传感器以及自动控制这三大技术领域得到了巨大的进步,这也为开发运用新型干燥设备,研究更加精确灵便的控制技术,实现蔬果干燥设备的自动化控制提供了技术支持,同时明确了从今往后蔬果干燥技术的主要发展方向。而把智能控制理论融入蔬果干燥系统的自动化控制方面,也具有极其广阔的发展前景[6]。半个世纪以来,蔬果干燥设备自动化控制完成了翻天覆地、焕然一新的变化,从最开始繁琐的手动控制到后来局部的自动化智能控制,在发展到现在的单片机、IPC的控制系统以及本文所用到的PLC控制系统[7]。

因为本文主要用到的是可编程逻辑控制器PLC控制系统,所以这里主要介绍PLC控制系统的使用。PLC控制系统集合了继电器、计算机、通讯三大传统技术的优点,使用户能够简单方便地对作业设备完成精确控制,因此也被广泛地用于自动控制领域。蔬果干燥设备的PLC控制系统主要包括以下四个组成部分:传感器、PLC、上位机和执行器。传感器负责对温度、压力等各项数据的实时采集,PLC主要将输入信号进行逻辑运算与设定值比较完成输出,上位机得到PLC传输过来的温度等参数的数值后通过人机界面掌握蔬果干燥设备此时的工作状态并进行相关处理,执行器得到输出信号进行控制调节。综上所述,蔬果干燥设备的PLC控制系统通过数据采集单元对热风真空干燥过程中的运行参数进行实时监测,根据不同蔬果干燥对象的具体干燥工艺要求比较调节,同时完成与上位机的连接通信[8]。

本设计所采取的是可编程逻辑控制器与上位机相结合的控制方式。在电脑端完成编程后编译下载到PLC,PLC实时监测温度、压力、风速、湿度的变化情况,控制各个电机的启停,注意故障警报以及对故障的判断处理。而上位机HMI则可以更加简便、直观地观察到每个数据的变化和各个时段设备的工作情况。

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