糖化工藝自動(dòng)控制系統的設計

摘要：將計算機及可編程控制器(PLC)應用在啤酒廠(chǎng)糖化工藝生產(chǎn)工序中進(jìn)行自動(dòng)化控制，重點(diǎn)對糊化鍋與糖化鍋的加料系統進(jìn)行改造，將各設備的閥門(mén)開(kāi)度、開(kāi)關(guān)關(guān)斷狀態(tài)、溫度和液位等信號傳送到PLC控制站。利用工控機來(lái)完成工藝參數的設定、報表打印及故障記錄等，完成監視控制設備的狀態(tài)，在線(xiàn)修改PLC控制參數，對故障進(jìn)行報警，以達到工藝生產(chǎn)的集成化、穩定化、高效化。
關(guān)鍵詞：糖化工藝；自動(dòng)化控制；PLC；CPU224

糖化工藝過(guò)程控制是整個(gè)啤酒生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要的部分，控制是否得當決定工藝指標的好壞。糖化過(guò)程所需的設備龐大，工藝管線(xiàn)復雜，各種需要控制及調節的閥門(mén)數量繁多，在人工手動(dòng)控制時(shí)，容易出現操作失誤，造成不必要的原料損失和能源浪費。另外，糖化過(guò)程的溫升過(guò)程比較復雜，工藝又經(jīng)常變化，人工調節難以滿(mǎn)足工藝要求。因此，實(shí)現糖化過(guò)程的規范化，自動(dòng)化，可減輕操作人員的勞動(dòng)強度，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，節約能源，提高生產(chǎn)管理水平，使企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益都得到大幅度提高。文中介紹了S7—200系列PLC控制系統在某啤酒有限公司糖化工藝改造項目中的應用。

1 系統結構
1．1 糖化工藝生產(chǎn)裝置結構
整套工序包括：原料進(jìn)倉階段、醪液形成階段、煮醪與并醪工序、過(guò)濾工序、蒸發(fā)工序、冷卻工序、供水系統、CIP自動(dòng)清洗系統和安全連鎖控制。
糖化系統一般由糊化鍋、過(guò)濾槽、暫存鍋、煮沸、澄清槽組成，這是糖化工藝的主要組成部分，它們由鍋、槽、打料泵、各種閥門(mén)以及工藝管路組成。生產(chǎn)管路結構圖如圖1所示。

1．2 系統控制功能概述
對于控制整個(gè)糖化工藝生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)，其所用設備較大，工藝管線(xiàn)復雜，需要各種檢測，調節及控制的閥門(mén)數量繁多。根據這些條件，測控系統的總體結構采用分層式集散系統，以適應不同的生產(chǎn)需要和操作要求。應用PLC不僅能實(shí)現復雜的邏輯控制，還能完成各種閉環(huán)控制，其可靠性高，抗干擾能力強，維護量小，能方便地與計算機聯(lián)網(wǎng)通訊。該系統在設定狀態(tài)下無(wú)需人工值守，一鍵控制即可實(shí)現糖化工藝自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程，同時(shí)也可實(shí)現遠程控制。
按下系統啟動(dòng)按鈕SB1，系統啟動(dòng)，接通10．0，輸出繼電器Q0．7和Q1．0(糊化鍋進(jìn)料閥A1、A2打開(kāi))，攪拌電機D1和D2啟動(dòng)(Q0．0和Q0．1得電)且攪拌電機指示燈亮(Q3．0和Q3．1)；進(jìn)料的同時(shí)關(guān)閉排污管道的閥門(mén)(Q0．6、Q2．0和Q2．3)。同時(shí)啟動(dòng)攪拌機過(guò)流及過(guò)壓保護信號，待到糊化鍋內的料加到指定液位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)，開(kāi)始加熱糊化鍋內的料液，經(jīng)過(guò)三次加熱及三次保溫(分別是50℃、85％和101 ℃)。然后并醪工藝開(kāi)始，并醪閥F5及F8打開(kāi)(Q0．6與Q2．2得電)，并醪泵B1啟動(dòng)且指示燈打開(kāi)(Q0．2得電)，糖化鍋蒸汽閥F12打開(kāi)(Q2．6得電)。糖化鍋進(jìn)行加熱，加熱到63℃，充分混合醪液，停止攪拌機(當攪拌機發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)其故障信號使繼電器斷開(kāi)，攪拌機停止運行)，將醪液傳送至過(guò)濾槽。

2 控制系統設計
2．1 硬件電路設計
在該系統控制過(guò)程中，需要控制的信號包括14個(gè)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的控制信號，2個(gè)蒸汽調節閥的控制輸出，2個(gè)攪拌電機運行狀態(tài)檢測，糊化鍋高、低液位控制，糊化鍋蒸汽管道壓力值和糊化鍋內醪液的溫度的控制，糖化鍋高、低液位控制，糖化鍋蒸汽管道壓力值和糖化鍋內醪液的溫度的控制。另外對2個(gè)攪拌電機，一個(gè)并醪泵進(jìn)行過(guò)熱，過(guò)流保護的控制，并加人工作指示燈。下表是部分I／O端口分配表。