糖化工艺自动控制系统的设计

摘要：将计算机及可编程控制器(PLC)应用在啤酒厂糖化工艺生产工序中进行自动化控制，重点对糊化锅与糖化锅的加料系统进行改造，将各设备的阀门开度、开关关断状态、温度和液位等信号传送到PLC控制站。利用工控机来完成工艺参数的设定、报表打印及故障记录等，完成监视控制设备的状态，在线修改PLC控制参数，对故障进行报警，以达到工艺生产的集成化、稳定化、高效化。
关键词：糖化工艺；自动化控制；PLC；CPU224

糖化工艺过程控制是整个啤酒生产过程中至关重要的部分，控制是否得当决定工艺指标的好坏。糖化过程所需的设备庞大，工艺管线复杂，各种需要控制及调节的阀门数量繁多，在人工手动控制时，容易出现操作失误，造成不必要的原料损失和能源浪费。另外，糖化过程的温升过程比较复杂，工艺又经常变化，人工调节难以满足工艺要求。因此，实现糖化过程的规范化，自动化，可减轻操作人员的劳动强度，优化生产工艺，节约能源，提高生产管理水平，使企业的经济效益和社会效益都得到大幅度提高。文中介绍了S7—200系列PLC控制系统在某啤酒有限公司糖化工艺改造项目中的应用。

1 系统结构
1．1 糖化工艺生产装置结构
整套工序包括：原料进仓阶段、醪液形成阶段、煮醪与并醪工序、过滤工序、蒸发工序、冷却工序、供水系统、CIP自动清洗系统和安全连锁控制。
糖化系统一般由糊化锅、过滤槽、暂存锅、煮沸、澄清槽组成，这是糖化工艺的主要组成部分，它们由锅、槽、打料泵、各种阀门以及工艺管路组成。生产管路结构图如图1所示。

1．2 系统控制功能概述
对于控制整个糖化工艺生产过程来说，其所用设备较大，工艺管线复杂，需要各种检测，调节及控制的阀门数量繁多。根据这些条件，测控系统的总体结构采用分层式集散系统，以适应不同的生产需要和操作要求。应用PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种闭环控制，其可靠性高，抗干扰能力强，维护量小，能方便地与计算机联网通讯。该系统在设定状态下无需人工值守，一键控制即可实现糖化工艺自动生产过程，同时也可实现远程控制。
按下系统启动按钮SB1，系统启动，接通10．0，输出继电器Q0．7和Q1．0(糊化锅进料阀A1、A2打开)，搅拌电机D1和D2启动(Q0．0和Q0．1得电)且搅拌电机指示灯亮(Q3．0和Q3．1)；进料的同时关闭排污管道的阀门(Q0．6、Q2．0和Q2．3)。同时启动搅拌机过流及过压保护信号，待到糊化锅内的料加到指定液位时，关闭进料阀门，开始加热糊化锅内的料液，经过三次加热及三次保温(分别是50℃、85％和101 ℃)。然后并醪工艺开始，并醪阀F5及F8打开(Q0．6与Q2．2得电)，并醪泵B1启动且指示灯打开(Q0．2得电)，糖化锅蒸汽阀F12打开(Q2．6得电)。糖化锅进行加热，加热到63℃，充分混合醪液，停止搅拌机(当搅拌机发生故障时，通过其故障信号使继电器断开，搅拌机停止运行)，将醪液传送至过滤槽。

2 控制系统设计
2．1 硬件电路设计
在该系统控制过程中，需要控制的信号包括14个开关阀门的控制信号，2个蒸汽调节阀的控制输出，2个搅拌电机运行状态检测，糊化锅高、低液位控制，糊化锅蒸汽管道压力值和糊化锅内醪液的温度的控制，糖化锅高、低液位控制，糖化锅蒸汽管道压力值和糖化锅内醪液的温度的控制。另外对2个搅拌电机，一个并醪泵进行过热，过流保护的控制，并加人工作指示灯。下表是部分I／O端口分配表。