用PLC對啤酒廠糖化車間過濾槽的控制
發布者：用戶投稿 發布時間：2008/4/26 20:58:43
摘 要:介紹了我公司用PLC自行開發的糖化車間過濾槽的控制系統，闡述了控制系統的功能，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想。
關鍵詞:PLC 過濾槽 程序控制
1 引言
我公司是建立于1958年的老企業，1992年合資后，從德國、丹麥、瑞士等啤酒工業先進國家引進了啤酒糖化、發酵和過濾生產設備，企業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，我公司在旺季生產時還需同時使用一套國產的糖化生產設備以此提高公旺季的生產能力。然而，這套國產糖化設備與之配套的自動化裝備水平相當的低下，還一直在使用II型儀表，在生產過程中故障率非常高，特別是其生產的麥汁清亮度等指標對生產優質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量有較大影響的重點設備，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改造的過程中，我們充分吸收了德國糖化設備自動控制的先進技術，結合了國產糖化過濾槽設備的具體特點，在淡季的三個月內，自行完成了控制系統的設計、安裝和調試。
新改造后的過濾槽控制系統是以國產PLC為主，外加耕刀升降高度儀、流量計、溫度傳感器、液位開關、接近開關、馬達軟啟動器和操作指示等設備所組成。與原有的電器設備相比，PLC 編程和電路修改方便，控制能力強，在糖化車間高溫、高熱的工作現場，其工作穩定可靠。設備改造后，不僅提高了過濾槽的效率及產品質量的穩定性，更為今后國產糖化設備的全面改造提供了寶貴的經驗。
2 糖化過濾槽的工作原理和控制系統主要功能
啤酒廠糖化車間的“三鍋二槽”中，過濾槽是機械步驟最復雜的幾個設備。其過濾速度的快慢、過濾質量的好壞，直接影響糖化的產量和下道工序--啤酒的發酵和過濾;也是影響啤酒口味穩定性的重要環節之一。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;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速、正轉攪拌與反轉出糟。其電器控制系統已經完全不適應改造后系統的控制要求。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，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) 出糟糟門處于全關狀態，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測
(2) 在過濾過程中耕刀高度根據平衡罐液位高度進行上
升和下降。
(3) 當過濾不通暢時，可以轉入反向頂水，快速耕糟，再
靜置回流，待麥汁清亮后轉入正常過濾。
(4) 過濾麥汁達到規定量后，檢驗殘糖，若殘糖高，再繼
續過濾。
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) 脫鉤結束后，按出糟按鈕，系統會自動放下刮板，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量有著特別重要的作用，因此此次設計在耕刀高度檢測方面不但有接進開關檢測固定位置，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，位置在300mm，X17為升降系統上限保護開關，X18為升降系統下限保護開關。R1，R2，R4，R5，R6，R7，R8，R10，R16都為中間繼電器。T1為下降計時器，設為1s。T2快攪出糟用計時器，設為2min。T4為出糟已降到最低點時最后出盡糟用的計時器，設為10min。Y3為快攪電機，Y15 為快攪指示。從階梯圖中看出在執行出糟過程時，只需按出糟啟動按鈕，程序就自動執行。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，直到刮刀下降到過濾槽底部還繼續快攪出糟10min，使過濾槽中的麥糟全部出盡。
4 對今后老糖化設備全面改造的設想
兩年后，我公司將對國產糖化的舊有設備進行全面的更新，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調節和一些液位模擬信號的采集等構成，程序設計也相對簡單。對今后使用PLC自行對國產糖化設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，PLC 控制站來實現所有的現場的數據采集和控制。由MPI總線與操作工作站相聯，有Profibus-DP 使中央部件與三個ET200M分散外設達成通訊，對現場的傳感器、執行機構進行檢測和控制。
軟件系統可以使用WINCC和STEP7 等專業控制軟件，設計的糖化控制系統，在Windows 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可與具體任務的PLC相連，COM2可接變頻器，還可接打印機用于生產數據的打印。如需要集中監控，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控系統。此方式可能對于啤酒廠自行改造糖化控制系統比較方便，又不失美觀和先進性。
兩種形式功能上都能運用PID調節功能對所有溫控點，對于關鍵溫控點同時加裝單回路調節儀，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，確認反饋訊號出現故障時能手動繼續運行。
5 結束語
本文中敘述了我公司技術人員自己改造的過濾槽控制系統，本系統通過半年來的生產運用表明，運行可靠，方便生產操作，系統有較強的擴展性。通過這次用PLC 對過濾槽的控制改造，我們總結了不少使用PLC對原有國產舊電器系統改造的經驗，為今后公司進一步自行對國產糖化設備進行全面自動化改造打下了基礎;對企業培養自身人才、提高企業自動化水平、提高產品質量、提高企業經濟效益有著重要的現實意義。
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