【正文】 噴霧干燥過程的雙重控制系統(tǒng)如圖14所示。由于雙回路的存在，使雙重控制系統(tǒng)能先用主控制的作用使盡快回復到設定值，保證了系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應，達到了“急則治標“的功效。（3）動靜結合，快慢結合，“急則治標，緩則治本”。當時，有 （19）這時，衰減比一定條件下，隨著快響應對象時間常數(shù)的減小，雙重控制系統(tǒng)的工作頻率增大。這表明，雙重控制系統(tǒng)的工作效率提高了，且隨著值的增大而增大。（2）雙重控制系統(tǒng)的的工作效率也能得到提高。在開環(huán)條件下，與慢響應的單回路控制系統(tǒng)相比，雙重控制系統(tǒng)的開環(huán)零點增加（）個。 ++__++a) +__+++b)圖12雙重控制系統(tǒng)等效框圖Fig12 Equivalent block diagram of a dual control system（1）由于雙回路的存在增加了開環(huán)零點，改善了控制品質，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它們都有“急則治標，緩則治本”的功能，但解決的問題不同。 與串級控制系統(tǒng)相比，雙重控制系統(tǒng)少用了一個變送器，而多用了一個控制閥。是主控制器傳遞函數(shù)，是副控制器（或閥位控制器）的傳遞函數(shù)。圖中，分別是主、副廣義對象的傳遞函數(shù)。主控制器主控制閥副控制器副控制閥對象變送器y圖11雙重控制的基本結構 dual control of the basic structure圖11 是雙重控制系統(tǒng)的框圖。而兩者又常常在一個生產(chǎn)過程中同時存在。 系統(tǒng)操縱變量的選取需從操作優(yōu)化的要求綜合考慮。 一個被控變量采用兩個或兩個以上的操縱變量進行控制。確定設計方案時，應采取有效措施防止環(huán)境污染。保證生產(chǎn)安全，注意改善勞動條件。經(jīng)濟上要合理。同時設計方案要有一定的適應性，例如能適應季節(jié)的變化、原料濕含量及粒度的變化等。所確定的流程和設備，必須保證產(chǎn)品的質量能達到規(guī)定的要求，而且質量要穩(wěn)定。然后，將這兩部分成品輸送到另—處混合后貯入成品庫中或直接送去包裝成袋。 4 干燥產(chǎn)品與空氣分離。當霧滴內部水分向表面的擴散而不足以保持表面的潤濕狀態(tài)時。噴霧干燥時，物料也經(jīng)歷著恒速干燥和降速干燥兩個階段，這與物料在常規(guī)干燥設備中所經(jīng)歷的歷程完全相同。對于能耐高溫的干物料，這種系統(tǒng)最為經(jīng)濟。此外，在逆流系統(tǒng)中，全過程的平均溫度差和分壓差較大，停留時間較長，有利于傳熱傳質，熱的利用率也高。對于逆流系統(tǒng)，在塔頂噴出的霧滴與塔底上來的較濕空氣相接觸，因此水分蒸發(fā)速率較并流的為侶。在并流系統(tǒng)中，最熱的干燥空氣和水分含量最大的霧滴接觸，因而水分迅速蒸發(fā)，霧涌表面溫度接近于空氣的濕球溫度，同時空氣溫度也顯著降低，因此從霧滴到干燥成品的整個歷程中，物料的溫度不高，這對于熱敏性物料的干燥是特別有利的。在干燥室內，霧滴和空氣的接觸有并流式、逆流式和混合流式三種。因此，使料液霧化所用的霧化器是噴霧干燥的關鍵部件。霧滴大小和均勻程度對于產(chǎn)品質量和技術經(jīng)濟指標影響很大，特別是熱敏性物料的干燥尤為重要。1 料液霧化。 噴霧干燥過程可分為四個階段：料液霧化為料液霧化為霧滴；霧滴與空氣接觸(混合與流動)；霧滴干燥(水分蒸發(fā))；干燥產(chǎn)品與空氣分離。噴霧干燥是一種已被業(yè)界廣泛接受的干燥工藝，其特點是可以把初始狀態(tài)為含固的液體通過特殊設計的霧化器物化后再與干燥介質接觸，在短時間內完成蒸發(fā)干燥而獲得干燥的產(chǎn)品。1 噴霧干燥過程計算機雙重控制系統(tǒng)控制方案的確定 噴霧干燥過程的工藝流程干燥是一種古老的操作，也是高能耗的操作工藝之一，因此，在能源緊張的今天，干燥工藝是否節(jié)能越來越受到業(yè)界的關注。控制效果具有良好的穩(wěn)定性和準確性，為方便對系統(tǒng)的調節(jié)，控制系統(tǒng)有手動和自動兩種模式，并且之間的切換是無擾動的。第四部分是計算機雙重控制系統(tǒng)的調試，主要包括：計算機與PLC之間的通訊、PLC程序的寫入和在線調試及修改和完善、MCGS與PLC的連通和調試以及整個系統(tǒng)的實驗仿真。第二部分是干燥過程控制系統(tǒng)PLC控制的實現(xiàn)，主要包括：可編程控制器簡介、PLC的特點及作用、PLC控制系統(tǒng)工程設計的方法和步驟以及計算機PLC控制系統(tǒng)的硬件設計步驟和注意問題、軟件設計流程圖和梯形圖設計。為了獲得高精度的溫度控制及盡可能節(jié)省蒸汽的消耗量，采用雙重控制系統(tǒng)，可以取得良好的控制效果。噴霧干燥過程雙重控制系統(tǒng)設計噴霧干燥過程雙重控制系統(tǒng)設計前 言 本畢業(yè)設計（計算機雙重控制系統(tǒng)上位機程序設計，Computer Dual Control System and Computer Programming） 為噴霧干燥過程的雙重控制系統(tǒng)。漿料從噴頭噴淋下來，與熱風接觸換熱，漿料被干燥并從干燥塔底部排出，干燥的程度由間接指標溫度控制。本計算機雙重控制系統(tǒng)設計主要包含四部分：第一部分是干燥過程計算機控制方案的確定，主要包括：干燥過程的工藝流程、控制要求及擾動分析、雙重控制方案的分析、控制方案具體的設計過程。第三部分是計算機雙重控制系統(tǒng)上位機人機界面的設計（在實驗室中進行模擬實驗，以液位為控制變量，變頻器和電動閥作為操作變量進行雙重控制實驗）主要包括：組態(tài)軟件MCGS的簡介、MCGS工程的構成、組建MCGS工程的一般過程以及雙重控制中人機界面MCGS的具體應用、設計步驟。計算機雙重控制系統(tǒng)，具有友好的人機界面，方便直觀的實現(xiàn)了對指標溫度的監(jiān)控和操作。在實驗室THSA實驗平臺及液位裝置上進行模擬仿真，通過對程序的在線調試和系統(tǒng)結果的分析，噴霧干燥過程計算機雙重控制系統(tǒng)達到了設計的要求，并且體現(xiàn)了良好的控制性能。高能耗除了因干燥本身需要大量的熱量去蒸發(fā)水分或者其它溶劑外，大部分干燥工藝的熱效率偏低也是一個重要因素。但是，噴霧干燥的研究還有很多方面需要不斷提高和深入。從這四個階段，可以了解到噴霧干燥的某些特點，現(xiàn)分別說明如下。料液霧化的目的在于將料液分散為微細的霧滴，霧滴的平均直徑一般為20—60Pm，因此具有很大的表面積，當其與熱空氣接觸時，霧滴中的水分迅速汽化而干燥為粉末或顆粒狀產(chǎn)品。如果噴出的霧滴大小很不均勻，就會出現(xiàn)大顆粒還未達到干燥要求，小顆粒卻已干燥過度而變質。2 霧滴——空氣接觸（混合和流動）。霧滴和空氣的接觸方式不同，對于干燥室內的溫度分布、液滴和顆粒的運動軌跡、物料在干燥室中的停留時間以及產(chǎn)品質量都有很大影響。這時，由于水分的迅速蒸發(fā)，液滴膨脹甚至破裂，因此并流操作時所得干燥產(chǎn)品常為非球形的多孔顆粒，具有較低的松密度。在塔底最熱的干燥空氣與最干的顆粒相接觸，因此對于能經(jīng)受高溫、需要含水量低和松密度較高的非熱敏性物料，用逆流系統(tǒng)操作合適。混合流系統(tǒng)實際上是并流和逆流二者的結合，其性能也介于二者之間。3 霧滴干燥（水分蒸發(fā)）。霧滴與熱空氣接觸時，熱量由空氣經(jīng)過霧滴表面的飽和蒸汽膜傳遞給霧滴，使霧滴中的水分汽化，只要霧滴內部的水分力“散列表面的量足以補充表面的水分損失，蒸發(fā)就以恒速進行，這時霧滴表面溫度相當于熱量’之的濕球溫度，這就是恒速干燥階段。也就是達到臨界點以后，霧滴表面逐漸形成干殼，干殼隨時間的增加而增厚，水分從液滴內部通過干殼向外擴散的速度也隨之大為降低，亦即蒸發(fā)速率逐漸降低，這財物料表面溫度將高于熱空氣的濕球溫度、這一階段就是降速干燥階段。干燥的粉末或顆粒產(chǎn)品落到干燥室的錐體壁并滑行至錐底，通過線形閥等的排料裝置排出，少量細粉隨空氣進入旋風分離器中進—步分離。確定設計方案，要遵循下列原則：滿足工藝要求。這就要求各物流的流量穩(wěn)定，有關的操作參數(shù)穩(wěn)定。因此，應考慮在適當?shù)奈恢冒惭b必要的控制調節(jié)裝置和測量儀表等。要節(jié)省熱能和電能，盡量降低生產(chǎn)過程中各種物料的損耗，減少設備費和操作費，使總費用盡量降低。處理易燃易爆或有毒物料時，要有相應的安全措施。 噴霧干燥過程的控制方案 雙重控制系統(tǒng)是一種常用的復雜控制系統(tǒng)，它根據(jù)系統(tǒng)結構命名。這類控制系統(tǒng)不止一個控制器，其中一個控制器輸出作為另一個另一個控制器的測量信號。它既要考慮工藝的合理和經(jīng)濟，又要考慮控制性能的快速性。雙重控制系統(tǒng)是綜合這些操縱變量的優(yōu)點，克服各自弱點進行優(yōu)化控制的。對框圖稍加變換，可畫成圖12a和b的形式。通常主對象是具有快速響應的過程。圖12b中=。它們都有兩個控制回路，但串級控制系統(tǒng)兩者是串聯(lián)的，雙重控制系統(tǒng)中卻是并聯(lián)的。從整體看，雙重控制系統(tǒng)仍是一個定值控制系統(tǒng),由于增加了一個具有快速響應的回路，使它具有一些特殊的功能。由圖12b所示，假設 （11