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

　　 關(guān)鍵詞:PLC 過(guò)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(guó)、丹麥、瑞士等啤酒工業(yè)先進(jìn)國(guó)家引進(jìn)了啤酒糖化、發(fā)酵和過(guò)濾生產(chǎn)設(shè)備，企業(yè)的自動(dòng)化程度有了很大的提高。由于啤酒消費(fèi)市場(chǎng)淡旺季的差異，我公司在旺季生產(chǎn)時(shí)還需同時(shí)使用一套國(guó)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(guó)產(chǎn)糖化設(shè)備與之配套的自動(dòng)化裝備水平相當(dāng)?shù)牡拖?，還一直在使用II型儀表，在生產(chǎn)過(guò)程中故障率非常高，特別是其生產(chǎn)的麥汁清亮度等指標(biāo)對(duì)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(guò)濾槽是對(duì)啤酒質(zhì)量有較大影響的重點(diǎn)設(shè)備，因此我公司首先重點(diǎn)對(duì)過(guò)濾槽進(jìn)行機(jī)械和電器方面的改造。在對(duì)過(guò)濾槽的控制系統(tǒng)改造的過(guò)程中，我們充分吸收了德國(guó)糖化設(shè)備自動(dòng)控制的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合了國(guó)產(chǎn)糖化過(guò)濾槽設(shè)備的具體特點(diǎn)，在淡季的三個(gè)月內(nèi)，自行完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。
　　 新改造后的過(guò)濾槽控制系統(tǒng)是以國(guó)產(chǎn)PLC為主，外加耕刀升降高度儀、流量計(jì)、溫度傳感器、液位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、馬達(dá)軟啟動(dòng)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(qiáng)，在糖化車(chē)間高溫、高熱的工作現(xiàn)場(chǎng)，其工作穩(wěn)定可靠。設(shè)備改造后，不僅提高了過(guò)濾槽的效率及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，更為今后國(guó)產(chǎn)糖化設(shè)備的全面改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
　　
　　 2 糖化過(guò)濾槽的工作原理和控制系統(tǒng)主要功能
　　 啤酒廠糖化車(chē)間的“三鍋二槽”中，過(guò)濾槽是機(jī)械步驟最復(fù)雜的幾個(gè)設(shè)備。其過(guò)濾速度的快慢、過(guò)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(guò)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(diǎn)。
　　 2.1 過(guò)濾槽的組成
　　 本次對(duì)過(guò)濾槽機(jī)械方面的改造主要為:新升降系統(tǒng);使用二臺(tái)上電機(jī)分別用于快、慢攪拌。過(guò)濾糟板、過(guò)濾槽的出糟刮板和耕刀得以更新。原有過(guò)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(guò)使用PLC對(duì)其攪拌控制方式也進(jìn)行了修改。
　　 2.2 過(guò)濾槽的工藝過(guò)程
　　 麥汁分頭道麥汁和洗糟過(guò)濾二個(gè)階段，整個(gè)過(guò)程又分為靜置、回流、過(guò)濾耕糟過(guò)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(jìn)醪液與靜置過(guò)程
　　 主要的操作:
　　 (1) 出糟糟門(mén)處于全關(guān)狀態(tài)，收起糟板到掛鉤位置。
　　 (2) 進(jìn)底水后，開(kāi)始進(jìn)料。
　　 (3) 抹平糟面后靜置10min
　　 (4) 開(kāi)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(guò)濾槽。
　　
　　
　　 原麥汁過(guò)濾過(guò)程
　　 主要的操作:
　　 (1) 濾出麥汁清亮度已達(dá)到要求后，由麥汁泵將麥汁打到
　　 暫存槽和煮沸鍋，開(kāi)始計(jì)過(guò)濾量。
　　 (2) 根據(jù)平衡罐液位，升降耕刀高度。麥汁過(guò)濾量達(dá)到一
　　 定值后，進(jìn)入第一次洗糟。
　　
　　
　　 洗糟過(guò)濾過(guò)程
　　 主要的操作:
　　 (1) 上部噴洗糟水，洗糟水量由流量計(jì)監(jiān)測(cè)
　　 (2) 在過(guò)濾過(guò)程中耕刀高度根據(jù)平衡罐液位高度進(jìn)行上
　　 升和下降。
　　 (3) 當(dāng)過(guò)濾不通暢時(shí)，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(guò)濾。
　　 (4) 過(guò)濾麥汁達(dá)到規(guī)定量后，檢驗(yàn)殘?zhí)?，若殘?zhí)歉?，再繼
　　 續(xù)過(guò)濾。
　　
　　
　　 出糟過(guò)程
　　 主要的操作:
　　 (1) 打開(kāi)出糟糟門(mén)。
　　 (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(huì)自動(dòng)放下刮板，先
　　 下降300mm，使耕刀到達(dá)糟層。為了減輕電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)
　　 時(shí)蝸輪蝸桿的沖擊力，提高設(shè)備使用壽命，快攪電機(jī)
　　 用馬達(dá)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，出糟過(guò)程為間歇式下降快攪排
　　 糟，降到最低點(diǎn)時(shí)還繼續(xù)快攪約10min，使麥糟出盡
　　 后停止出糟。
　　 (4) 閉出糟糟門(mén)，耕刀升至掛鉤位置。過(guò)濾槽上、下部同
　　 時(shí)用熱水清洗過(guò)濾槽，排凈污水。關(guān)閉所有閥門(mén)，待
　　 命下一料的過(guò)濾。
　　 圖1 過(guò)濾槽的工藝流程圖
　　 2.3自制升降高度檢測(cè)儀原理
　　 在麥汁過(guò)濾過(guò)程中，耕刀的高低對(duì)麥汁過(guò)濾的質(zhì)量有著特別重要的作用，因此此次設(shè)計(jì)在耕刀高度檢測(cè)方面不但有接進(jìn)開(kāi)關(guān)檢測(cè)固定位置，還自行制作了耕刀高度測(cè)量?jī)x，可在耕刀高度顯示儀上連續(xù)顯示耕刀的實(shí)際高度。我們自制的升降高度檢測(cè)儀的測(cè)量精度達(dá)到了生產(chǎn)要求，其工作原理如圖2所示。
　　
　　 3 出糟過(guò)程PLC 編程
　　 過(guò)濾槽出糟過(guò)程制動(dòng)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(dòng)按鈕，X9為快攪啟動(dòng)按鈕，X10為快攪停止按鈕，X13為接近開(kāi)關(guān)，位置在300mm，X17為升降系統(tǒng)上限保護(hù)開(kāi)關(guān)，X18為升降系統(tǒng)下限保護(hù)開(kāi)關(guān)。R1，R2，R4，R5，R6，R7，R8，R10，R16都為中間繼電器。T1為下降計(jì)時(shí)器，設(shè)為1s。T2快攪出糟用計(jì)時(shí)器，設(shè)為2min。T4為出糟已降到最低點(diǎn)時(shí)最后出盡糟用的計(jì)時(shí)器，設(shè)為10min。Y3為快攪電機(jī)，Y15 為快攪指示。從階梯圖中看出在執(zhí)行出糟過(guò)程時(shí)，只需按出糟啟動(dòng)按鈕，程序就自動(dòng)執(zhí)行。首先出糟刮刀從脫鉤位置下降到糟層頂部，約離過(guò)濾槽底部 300mm處，然后進(jìn)行快攪出糟2min下降刮刀1s的循環(huán)，直到刮刀下降到過(guò)濾槽底部還繼續(xù)快攪出糟10min，使過(guò)濾槽中的麥糟全部出盡。
　　
　　 4 對(duì)今后老糖化設(shè)備全面改造的設(shè)想
　　 兩年后，我公司將對(duì)國(guó)產(chǎn)糖化的舊有設(shè)備進(jìn)行全面的更新，糖化過(guò)濾槽以外的各鍋、槽和冷卻薄片等的控制主要是啟動(dòng)和停止攪拌電機(jī)及醪液泵;PID調(diào)節(jié)和一些液位模擬信號(hào)的采集等構(gòu)成，程序設(shè)計(jì)也相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)今后使用PLC自行對(duì)國(guó)產(chǎn)糖化設(shè)備進(jìn)一步自動(dòng)控制的改造，我認(rèn)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(qiáng)大的通訊功能，可與上位操作站組成PCS系統(tǒng)，PLC 控制站來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的現(xiàn)場(chǎng)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(gè)ET200M分散外設(shè)達(dá)成通訊，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)和控制。
　　 軟件系統(tǒng)可以使用WINCC和STEP7 等專(zhuān)業(yè)控制軟件，設(shè)計(jì)的糖化控制系統(tǒng)，在bbbbbbs NT平臺(tái)上運(yùn)行。
　　 第二種形式，使用PLC和觸摸屏。對(duì)于單臺(tái)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(jī)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(tái)獨(dú)立功能的觸摸屏相連接，建立起一個(gè)獨(dú)立的糖化監(jiān)控系統(tǒng)。此方式可能對(duì)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(jìn)性。
　　 兩種形式功能上都能運(yùn)用PID調(diào)節(jié)功能對(duì)所有溫控點(diǎn)，對(duì)于關(guān)鍵溫控點(diǎn)同時(shí)加裝單回路調(diào)節(jié)儀，便于特定情況下的手動(dòng)操作、使用差壓變送器對(duì)過(guò)濾槽耕刀自動(dòng)控制升降以及各鍋、槽的容量測(cè)量。軟件上要能達(dá)到手動(dòng)和自動(dòng)的切換，確認(rèn)反饋訊號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)能手動(dòng)繼續(xù)運(yùn)行。
　　
　　 5 結(jié)束語(yǔ)
　　 本文中敘述了我公司技術(shù)人員自己改造的過(guò)濾槽控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過(guò)半年來(lái)的生產(chǎn)運(yùn)用表明，運(yùn)行可靠，方便生產(chǎn)操作，系統(tǒng)有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。通過(guò)這次用PLC 對(duì)過(guò)濾槽的控制改造，我們總結(jié)了不少使用PLC對(duì)原有國(guó)產(chǎn)舊電器系統(tǒng)改造的經(jīng)驗(yàn)，為今后公司進(jìn)一步自行對(duì)國(guó)產(chǎn)糖化設(shè)備進(jìn)行全面自動(dòng)化改造打下了基礎(chǔ);對(duì)企業(yè)培養(yǎng)自身人才、提高企業(yè)自動(dòng)化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。