冷凍干燥烘干機可分為十三大部分：即真空裝置、制冷裝置、離心機裝置、干燥腔室、真空排氣系統、導熱擱板、加熱裝置、導熱媒體換熱裝置、擱板升降及壓塞系統、溶媒收集裝置、在線自動清洗裝置、在線滅菌裝置、運行參數測定控制系統部分。
采用三菱的小型PLC對整個冷凍干燥烘干機運行系統進行控制，可實現較高的自動化程度，并完成智能控制、狀態顯和故障報警等任務，同時還提供良好的人機界面與操作員進行交互，使得修改各種參數簡單、易行，對于機械設備的運行能及時、快速、準確的反映，富通新能源生產銷售木屑顆粒機、鋸末木屑烘干機等生物質燃料成型、木屑鋸末烘干等機械設備。
1、PLC冷凍干燥烘干機控制系統結構
冷凍干燥烘干機的電氣控制系統框圖見圖1。其核心是可編程控制器，它的輸出部分主要用于控制各類閥和驅動電機。其輸入部分主要接收各類保護繼電器的動作信號。其通訊接口端子溝通遠程測量模塊和上位機，進行數據交換，下面分別對備組成部分加以敘述。
上位機采用PE或以上型號的工控機，如果上位機放在環境較好的控制室中，可采用質量較好的商用甚至家用計算機。下位機由PLC、真空和制品電阻檢測控制儀表、多路溫度檢測和控制儀表、電網檢測儀表、蒸汽消毒專用儀表等組成。上下位機之間采用工業RS-485串行總線連接，組成主從式多機網絡。下位機各儀表傳感器可實現各種模擬信號的采集、顯示，可獨立實現部分控制功能，也可按上位機的指令控制。帶485通訊接口的PLC作為上位機的各輸入輸出開關量信號的接口，PLC本身具有獨立的連鎖保護和部分程控、定時功能，可在應急狀態下配合手操臺實現應急操作。測和控制儀表、電網檢測儀表、蒸汽消毒專用儀表等組成。上下位機之間采用工業RS - 485串行總線連接，組成主從式多機網絡。下位機各儀表傳感器可實現各種模擬信號的采集、顯示，可獨立實現部分控制功能，也可按上位機的指令控制。帶485通訊接口的PLC作為上位機的各輸入輸出開關量信號的接口，PLC本身具有獨立的連鎖保護和部分程控、定時功能，可在應急狀態下配合手操臺實現應急操作。
本控制系統具有干燥烘干機凍干曲線設定、除霜、滅菌、在線清洗、真空控制、干燥狀態檢測、故障報警和維修檢查的功能。
控制系統能進行全自動的凍干控制，包括預凍、加熱、抽真空、壓塞、放氣、除霜、滅菌等。在編程器上可以顯示溫度、壓力、時間、周期、狀態等，也可以顯示報警信息。采用凍干曲線和設備運行全自動方法時，可由微機編程，凍干流程顯示可用熒光屏或模擬板兩種方式，可在微機上對PLC編程，并能提供所有軟件設備。軟件可記錄各運行設備運行的時間和歷史記錄，隨機和定時打印數據、報表、曲線等，同時記錄多項故障和事件發生。多點記錄儀可顯示制品、導熱液、真空冷凝器的溫度和干燥腔室、真空泵的真空度，同時還對冷凝器的溫度進行報警。必要時能夠進行人工干預。
圖2是冷凍干燥烘干機運行監控系統的原理框圖。
(1)模擬量輸入模塊FX2N-4AD
FX2N-4AD是供FX2N用的4通道12位模擬量輸入模塊（正符合監測四臺電動機），各通道可以指定為電流輸入(一20mA～+20mA)或電壓輸入（-10V～+10V），輸入電阻分別為250Ω和200VkΩ，分辨率分別為20uA和5mV，綜合精度為1%（相當于最大值）。有效輸出位數為11位，最高位為符號位，輸出數字范圍為-2048～+2047（對電動機的測量要求能達到）。轉換速度最高為6ms／通道，在程序中占用8個輸入輸出點。一臺FX2N最多可連接8個FX2N-4AD模塊。如果生產當中需要測控的電動機臺數過多，可以采用幾臺PLC組成網絡來控制。
(2)模擬量輸入模塊FX2N-4AD-PT
FX2N-4AD-PT是供三線式鉑電阻PT一100用的4通道12位溫度傳感器模擬量輸入模塊，驅動電流為1mA（恒流方式），分辨率為0.2～0.30C，綜合精度為1%（相對于最大值）。它里面有溫度變送器和模擬量輸入電路，可以校正傳感器的非線性。測量單位可用攝氏或華氏表示，額定溫度范圍為-100～600℃，輸出數字量為-1000～+6000，轉換速度為15ms每通道，在程序中占用8個輸入輸出點，一臺FX2N最多可連接8塊FX2N-4AD-PT模塊。
2、軟件組成
本自動線PLC控制系統的軟件由公用程序、溫度測定控制程序、干燥狀態檢測程序、在線清洗程序、除霜程序、滅菌程序、真空控制程序、信號顯示和故障報警程序等六個部分組成。由這一整套的程序實現冷凍干燥烘干機全自動工作過程。其總的程序圖如3。
(1)系統監控軟件功能
冷凍干燥烘干機控制系統監控軟件主要功能：
①建立凍干工藝流程畫面，創建數據顯示信息庫；
②編寫凍干程序及設定其他系統運行參數；
③傳送凍干程序和運行參數給PLC，并從PLC中讀取生產數
④對系統重要的工藝變量如溫度、真空度及各種設備的運行狀進行實時顯示和記錄；
⑤必要時進行工藝參數調整和記錄；
⑥故障信號的實時報警、記錄和處理。
(2)系統監控軟件設計
上位機程序主要完成人機交互功能，PLC梯型圖程序只需能夠根據輸入狀態確定相應輸出，程序非常簡單。下面著重介紹完成主要控制功能的下位機控制程序的設計。下位機軟件主要由主程序、通信處理程序、軟件定時器中斷處理程序等幾部分組成。主程序完成寄存器的初始化、數據存儲區清零、軟件使用的各種標志初始化等功能。通信處理部分完成與上位機的通訊功能府需要顯示、保存的數據送給上位機同時將上位機控制算法得到的控制指令送給下位機。軟件定時器中斷處理程序是下位機程序的重要組成部分。
通訊程序設計通訊協議的制定是通訊程序設計的主要工作，是確保串行通訊可靠性的關鍵。本系統采用了數據包的形式進行通信，發送和接收信息都以包為單位。每個數據由起始標志字、包數據總長度、命令號、數據內容和檢驗碼組成。起始標志字由2個十六進制數El、IE組成，設置這一標志的目的是防止干擾數據串入通信回路。數據長度字節使通信雙方明確數據包的長度，可靠進行可變長度的通信。檢驗碼使用較為常見的檢驗和方式，它的使用大大減少了數據內容錯誤。在通信過程中，上位機始終處于主動狀態，下位機始終處于被動狀態。由此原則設計的命令碼主要有下列3種：
1)0號命令完成上位機與下位機的通信握手。設置這一命令的目的，是使上位機能快速確定下位機是否工作正常。收到O號命令后，下位機向上位機返回同樣的數據包，上位機接收到位機向上位機返回同樣的數據包，上位機接收到后即說明通信正常。
2)1號命令讀取下位機內存中的數據。組成此命令的數據包中數據內容依次為：讀取的字節數、數據所在內存區首地址的低字節、高字節。通過這個命令，上位機可以獲得下位機中任意地址中的數據內容，當然也包括寄存器中的內容。
3)2號命令將一定長度的數據寫到指定的下位機內存中去。組成此命令的數據包中數據內容采用以下格式：要寫入的字節數、寫入內存區的首地址的低字節、高字節后依次為要寫入的字節。通過這一命令，上位機可以將凍干過程的各種命令參數及凍干曲線輸入到下位機中去，由下位機作進～步處理，控制凍干的正常運行。而且此命令允許上位機可以任意修改下位機寄存器和內存中的內容。
3、結束語
本控制系統具有干燥烘干機凍干曲線設定、除霜、滅菌、在線清洗、真空控制、干燥狀態檢測、故障報警和維修檢查的功能。采用凍干曲線和設備運行全自動方法時，可由微機編程，凍干流程顯示可用熒光屏或模擬板兩種方式，可在微機上對PLC編程，并能提供所有軟件設備。多點記錄儀可顯示制品、導熱液、真空冷凝器的溫度和干燥腔室、真空泵的真空度，同時還對冷凝器的溫度進行報警。必要時能夠進行人工干預。
