ControlNet大豆分離蛋白生產(chǎn)線(xiàn)控制系統

一、引言
大豆分離蛋白的生產(chǎn)工藝復雜、質(zhì)量控制要求嚴格。我國現有的絕大部分大豆分離蛋白生產(chǎn)線(xiàn)工藝設備落后，生產(chǎn)過(guò)程控制水平低下，因而產(chǎn)品質(zhì)量不高，無(wú)法形成競爭優(yōu)勢。2000年哈爾濱某大豆食品公司引進(jìn)國外先進(jìn)的工藝及關(guān)鍵生產(chǎn)設備，聯(lián)合國內有關(guān)單位設計了一套以ControlNet為主的包括羅克韋爾自動(dòng)化NetLinx三層網(wǎng)絡(luò )的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統，建成了一條具有我國自主知識產(chǎn)權的高質(zhì)量現代化大豆分離蛋白自動(dòng)控制生產(chǎn)線(xiàn)。

二、大豆分離蛋白生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
大豆分離蛋白工藝過(guò)程主要有以下幾道工序：（1）浸出工序，（2）酸沉分離工序，（3）中和工序，（4）閃蒸工序，（5）干燥工序。
整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間分為濕區和干區。濕區完成浸出、酸沉分離及中和三道工序，工藝較復雜，檢測控制點(diǎn)較多，有溫度、流量、酸堿度等被控量，并要求對這些被控量進(jìn)行實(shí)時(shí)監測控制；干區完成閃蒸和干燥兩道工序，被控量主要是壓力和溫度，且生產(chǎn)中干區的壓力和溫度都較高，對工藝過(guò)程有嚴格的先后順序要求及互鎖要求，需要嚴格的安全保護。為提高控制系統的實(shí)時(shí)響應速度，保證控制系統的正常運行，要求對濕區和干區分別進(jìn)行控制，并進(jìn)行通信、相互協(xié)調。

大豆分離蛋白生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的蛋白粉可作為多種食品的原料，其生產(chǎn)配方多達十幾種。在不同的配方工藝生產(chǎn)過(guò)程中，需要添加的組份種類(lèi)不同、甚至配比也不同，而且生產(chǎn)過(guò)程的酸堿度、浸出酸沉溫度、老化溫度及時(shí)間、噴霧干燥壓力及溫度等也都各不相同，需要靈活方便的配方生產(chǎn)控制。

三、以ControlNet為主的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統
針對生產(chǎn)線(xiàn)分散程度大、對實(shí)時(shí)控制及互鎖邏輯控制要求高、需要靈活方便的配方生產(chǎn)控制等特點(diǎn)，采用了以羅克韋爾自動(dòng)化公司的ControlNet為主的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統，實(shí)現了大豆分離蛋白生產(chǎn)全過(guò)程的自動(dòng)控制。系統能夠可靠有效地完成實(shí)時(shí)、精確的過(guò)程控制、順序邏輯控制、連鎖保護、參數報警、歷史記錄、趨勢圖、數據處理和打印報表等功能，并具有優(yōu)異的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )體系結構，擴展方便靈活、可靠性高。

系統以羅克韋爾自動(dòng)化公司A-B品牌的ControlLogix系列產(chǎn)品為核心，包含NetLinx的所有三層網(wǎng)絡(luò )：信息層、控制層、設備層。信息層采用EtherNet，它主要連接兩個(gè)操作站計算機和ControlLogix控制器，實(shí)現計算機與控制器之間大量信息的高速交換，對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監控，并可用于組建企業(yè)信息網(wǎng)?？刂茖硬捎酶咚?、確定性的ControlNet網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現控制器之間的通信及對遠程擴展I/O的控制。設備層采用高效、低價(jià)的DeviceNet網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現對底層現場(chǎng)設備的監控。

系統中應用了4個(gè)ControlLogix機架：ControlLogix1至ControlLogix4。ControlLogix1至ControlLogix3主要用于對濕區的控制，ControlLogix4主要作為干區的控制單元。ControlLogix1機架中插有2個(gè)處理器模塊Logix5550，1個(gè)ControlNet通信模塊1756-CNBR，1個(gè)EtherNet通信模塊1756-ENET，1個(gè)DeviceNet掃描器模塊1756-DNB，多個(gè)1756I/O模塊。ControlLogix2和ControlLogix3機架中各插有1個(gè)ControlNet通信模塊和多個(gè)I/O模塊，機架中沒(méi)有處理器，通過(guò)ControlNet通信模塊連接到ControlNet網(wǎng)絡(luò )上，作為ControlLogix1的遠程擴展I/O。ControlLogix1處理器控制本機架中的I/O模塊以及ControlLogix2和ControlLogix3的遠程擴展I/O模塊，并處理EtherNet、ControlNet以及DeviceNet網(wǎng)絡(luò )上的信息，其任務(wù)非常繁重，因此采用雙處理器熱備，以提高系統的可靠性。ControlLogix4作為干區的控制單元，機架上插有1個(gè)處理器模塊、1個(gè)ControlNet通信模塊及多個(gè)I/O模塊。其處理器完成對干區閃蒸和干燥兩道工序的控制，實(shí)現各工藝環(huán)節的邏輯控制、互鎖控制以及生產(chǎn)中過(guò)程量的實(shí)時(shí)控制，并通過(guò)ControlNet通信模塊與ControlLogix1處理器進(jìn)行通信協(xié)調，以將生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)傳輸到操作站1和操作站2。

ControlLogix1處理器通過(guò)DeviceNet掃描器控制DeviceNet網(wǎng)絡(luò )上連接的多個(gè)變頻器和軟啟動(dòng)器，完成對現場(chǎng)電動(dòng)機的驅動(dòng)與控制。
本系統按照工藝要求采用PID和模糊控制等控制手段完成大豆分離蛋白生產(chǎn)線(xiàn)上設備的電氣自動(dòng)控制、順序邏輯控制、儀表控制、回路調節等功能，并對工藝過(guò)程信息進(jìn)行檢測、記錄及數據處理，實(shí)現設備運轉控制及工藝過(guò)程的自動(dòng)調節、報警等，從而完成對整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。系統能夠穩定可靠地完成各項控制功能，各檢測點(diǎn)及控制點(diǎn)都能達到控制要求的檢測精度及控制精度，同時(shí)系統具有很強的抗干擾性，能夠在比較惡劣的工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境中正常工作。操作站1和操作站2由技術(shù)人員操作，分別監控濕區和干區，并可實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程監控、數據處理以及報表打印等功能。兩年來(lái)系統的運行實(shí)踐表明，系統使生產(chǎn)產(chǎn)品完全達到了質(zhì)量要求，使生產(chǎn)效率大幅度提高，節約了大量資源，有效提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。專(zhuān)家對本系統評定后一致認為，本系統居國內大豆精深加工行業(yè)技術(shù)的領(lǐng)先地位，達到了國際先進(jìn)水平。