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摘 要:介紹了我公司用PLC自行開發(fā)的糖化車間過濾槽的控制系統(tǒng)，闡述了控制系統(tǒng)的功能，并對今后糖化車間全面自動化控制的改造提出了自己的設(shè)想。

　　 關(guān)鍵詞:PLC 過濾槽 程序控制

　　 1 引言
　　 我公司是建立于1958年的老企業(yè)，1992年合資后，從德國、丹麥、瑞士等啤酒工業(yè)先進國家引進了啤酒糖化、發(fā)酵和過濾生產(chǎn)設(shè)備，企業(yè)的自動化程度有了很大的提高。由于啤酒消費市場淡旺季的差異，我公司在旺季生產(chǎn)時還需同時使用一套國產(chǎn)的糖化生產(chǎn)設(shè)備以此提高公旺季的生產(chǎn)能力。然而，這套國產(chǎn)糖化設(shè)備與之配套的自動化裝備水平相當?shù)牡拖拢€一直在使用II型儀表，在生產(chǎn)過程中故障率非常高，特別是其生產(chǎn)的麥汁清亮度等指標對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)啤酒所要求的口味一致性有一定的影響。由于過濾槽是對啤酒質(zhì)量有較大影響的重點設(shè)備，因此我公司首先重點對過濾槽進行機械和電器方面的改造。在對過濾槽的控制系統(tǒng)改造的過程中，我們充分吸收了德國糖化設(shè)備自動控制的先進技術(shù)，結(jié)合了國產(chǎn)糖化過濾槽設(shè)備的具體特點，在淡季的三個月內(nèi)，自行完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)試。
　　 新改造后的過濾槽控制系統(tǒng)是以國產(chǎn)PLC為主，外加耕刀升降高度儀、流量計、溫度傳感器、液位開關(guān)、接近開關(guān)、馬達軟啟動器和操作指示等設(shè)備所組成。與原有的電器設(shè)備相比，PLC 編程和電路修改方便，控制能力強，在糖化車間高溫、高熱的工作現(xiàn)場，其工作穩(wěn)定可靠。設(shè)備改造后，不僅提高了過濾槽的效率及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，更為今后國產(chǎn)糖化設(shè)備的全面改造提供了寶貴的經(jīng)驗。
　　
　　 2 糖化過濾槽的工作原理和控制系統(tǒng)主要功能
　　 啤酒廠糖化車間的“三鍋二槽”中，過濾槽是機械步驟最復(fù)雜的幾個設(shè)備。其過濾速度的快慢、過濾質(zhì)量的好壞，直接影響糖化的產(chǎn)量和下道工序--啤酒的發(fā)酵和過濾;也是影響啤酒口味穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)之一。其工藝流程有其固有的特點。
　　 2.1 過濾槽的組成
　　 本次對過濾槽機械方面的改造主要為:新升降系統(tǒng);使用二臺上電機分別用于快、慢攪拌。過濾糟板、過濾槽的出糟刮板和耕刀得以更新。原有過濾槽控制方式是由滑差調(diào)速、正轉(zhuǎn)攪拌與反轉(zhuǎn)出糟。其電器控制系統(tǒng)已經(jīng)完全不適應(yīng)改造后系統(tǒng)的控制要求。為此，我們通過使用PLC對其攪拌控制方式也進行了修改。
　　 2.2 過濾槽的工藝過程
　　 麥汁分頭道麥汁和洗糟過濾二個階段，整個過程又分為靜置、回流、過濾耕糟過程的循環(huán)，直到麥汁糖度下降到一定程度后出糟。其工藝流程如圖1所示。
　　 進醪液與靜置過程
　　 主要的操作:
　　 (1) 出糟糟門處于全關(guān)狀態(tài)，收起糟板到掛鉤位置。
　　 (2) 進底水后，開始進料。
　　 (3) 抹平糟面后靜置10min
　　 (4) 開始回流。在此階段內(nèi)糟層尚未形成或厚度不夠，濾
　　 出麥汁再回流致過濾槽。
　　
　　
　　 原麥汁過濾過程
　　 主要的操作:
　　 (1) 濾出麥汁清亮度已達到要求后，由麥汁泵將麥汁打到
　　 暫存槽和煮沸鍋，開始計過濾量。
　　 (2) 根據(jù)平衡罐液位，升降耕刀高度。麥汁過濾量達到一
　　 定值后，進入第一次洗糟。
　　
　　
　　 洗糟過濾過程
　　 主要的操作:
　　 (1) 上部噴洗糟水，洗糟水量由流量計監(jiān)測
　　 (2) 在過濾過程中耕刀高度根據(jù)平衡罐液位高度進行上
　　 升和下降。
　　 (3) 當過濾不通暢時，可以轉(zhuǎn)入反向頂水，快速耕糟，再
　　 靜置回流，待麥汁清亮后轉(zhuǎn)入正常過濾。
　　 (4) 過濾麥汁達到規(guī)定量后，檢驗殘?zhí)牵魵執(zhí)歉撸倮^
　　 續(xù)過濾。
　　
　　
　　 出糟過程
　　 主要的操作:
　　 (1) 打開出糟糟門。
　　 (2) 耕刀上升到脫鉤位置。
　　 (3) 脫鉤結(jié)束后，按出糟按鈕，系統(tǒng)會自動放下刮板，先
　　 下降300mm，使耕刀到達糟層。為了減輕電動機啟動
　　 時蝸輪蝸桿的沖擊力，提高設(shè)備使用壽命，快攪電機
　　 用馬達軟啟動器啟動，出糟過程為間歇式下降快攪排
　　 糟，降到最低點時還繼續(xù)快攪約10min，使麥糟出盡
　　 后停止出糟。
　　 (4) 閉出糟糟門，耕刀升至掛鉤位置。過濾槽上、下部同
　　 時用熱水清洗過濾槽，排凈污水。關(guān)閉所有閥門，待
　　 命下一料的過濾。
　　 圖1 過濾槽的工藝流程圖
　　 2.3自制升降高度檢測儀原理
　　 在麥汁過濾過程中，耕刀的高低對麥汁過濾的質(zhì)量有著特別重要的作用，因此此次設(shè)計在耕刀高度檢測方面不但有接進開關(guān)檢測固定位置，還自行制作了耕刀高度測量儀，可在耕刀高度顯示儀上連續(xù)顯示耕刀的實際高度。我們自制的升降高度檢測儀的測量精度達到了生產(chǎn)要求，其工作原理如圖2所示。
　　
　　 3 出糟過程PLC 編程
　　 過濾槽出糟過程制動控制的階梯圖如圖3所示。
　　 在此階梯圖中，X7為出糟停止按鈕，X8為出糟啟動按鈕，X9為快攪啟動按鈕，X10為快攪停止按鈕，X13為接近開關(guān)，位置在300mm，X17為升降系統(tǒng)上限保護開關(guān)，X18為升降系統(tǒng)下限保護開關(guān)。R1，R2，R4，R5，R6，R7，R8，R10，R16都為中間繼電器。T1為下降計時器，設(shè)為1s。T2快攪出糟用計時器，設(shè)為2min。T4為出糟已降到最低點時最后出盡糟用的計時器，設(shè)為10min。Y3為快攪電機，Y15 為快攪指示。從階梯圖中看出在執(zhí)行出糟過程時，只需按出糟啟動按鈕，程序就自動執(zhí)行。首先出糟刮刀從脫鉤位置下降到糟層頂部，約離過濾槽底部 300mm處，然后進行快攪出糟2min下降刮刀1s的循環(huán)，直到刮刀下降到過濾槽底部還繼續(xù)快攪出糟10min，使過濾槽中的麥糟全部出盡。
　　
　　 4 對今后老糖化設(shè)備全面改造的設(shè)想
　　 兩年后，我公司將對國產(chǎn)糖化的舊有設(shè)備進行全面的更新，糖化過濾槽以外的各鍋、槽和冷卻薄片等的控制主要是啟動和停止攪拌電機及醪液泵;PID調(diào)節(jié)和一些液位模擬信號的采集等構(gòu)成，程序設(shè)計也相對簡單。對今后使用PLC自行對國產(chǎn)糖化設(shè)備進一步自動控制的改造，我認為可由兩種形式:
　　 第一種形式，在硬件方面可選用S7-400，它具有強大的通訊功能，可與上位操作站組成PCS系統(tǒng)，PLC 控制站來實現(xiàn)所有的現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制。由MPI總線與操作工作站相聯(lián)，有Profibus-DP 使中央部件與三個ET200M分散外設(shè)達成通訊，對現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)進行檢測和控制。
　　 軟件系統(tǒng)可以使用WINCC和STEP7 等專業(yè)控制軟件，設(shè)計的糖化控制系統(tǒng)，在bbbbbbs NT平臺上運行。
　　 第二種形式，使用PLC和觸摸屏。對于單臺觸摸屏其COM1可與具體任務(wù)的PLC相連，COM2可接變頻器，還可接打印機用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的打印。如需要集中監(jiān)控，則可以將PC與多臺獨立功能的觸摸屏相連接，建立起一個獨立的糖化監(jiān)控系統(tǒng)。此方式可能對于啤酒廠自行改造糖化控制系統(tǒng)比較方便，又不失美觀和先進性。
　　 兩種形式功能上都能運用PID調(diào)節(jié)功能對所有溫控點，對于關(guān)鍵溫控點同時加裝單回路調(diào)節(jié)儀，便于特定情況下的手動操作、使用差壓變送器對過濾槽耕刀自動控制升降以及各鍋、槽的容量測量。軟件上要能達到手動和自動的切換，確認反饋訊號出現(xiàn)故障時能手動繼續(xù)運行。
　　
　　 5 結(jié)束語
　　 本文中敘述了我公司技術(shù)人員自己改造的過濾槽控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過半年來的生產(chǎn)運用表明，運行可靠，方便生產(chǎn)操作，系統(tǒng)有較強的擴展性。通過這次用PLC 對過濾槽的控制改造，我們總結(jié)了不少使用PLC對原有國產(chǎn)舊電器系統(tǒng)改造的經(jīng)驗，為今后公司進一步自行對國產(chǎn)糖化設(shè)備進行全面自動化改造打下了基礎(chǔ);對企業(yè)培養(yǎng)自身人才、提高企業(yè)自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)經(jīng)濟效益有著重要的現(xiàn)實意義。