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PLC在乳品 厂净乳过程中的应用

2009-05-28    来源:黑龙江 省科学院自动化研究所   访问量:547 [ 字号: ]
  1概述
  随着科 学技术的发展和人类社会的不断进步,越来越 多的乳制品在我国市场出现,不断满足人们的需求。但这些 乳品从内在品质上良莠不齐;除了其他的因素外,净乳这道工序的好坏,起着十分重要的作用,直接影响产品的质量。我们设 计研制开发的净乳机控制器系统,与国外 现使用同类型的产品相比较,具有操作直观、方便,控制准确、性能价格比较高,价格便宜等优点。并已经通过现场运行,开始走 向产品化的进程。
  2系统工艺流程
  现代化 的乳制品企业中,净乳是 十分重要的生产工序。它可以 将产品中的机械杂质去掉,同时也可以除去尘埃,细胞碎片等,有效的 控制了原奶的洁净度。净乳机 的工艺过程设置,主要由五个部分组成:启动、预热、循环、产品、CIP等组成;动作由大排渣,小排渣,溢流组成。而每个部分,动作不相同;启动、预热:对净乳机来说,接收启动系统的信号,完成电机的星—角转换等动作,在初始状态下,系统进行一次大排渣;循环:净乳机 只完成本身定期的小排渣动作;产品状态下:净乳机 除了本身定期的小排渣之外,还定时 接收远程控制器发出的大排渣和溢流命令;CIP:在此状态下,净乳机 定时接收并完成远程控制器的大排渣和溢流命令。
  2.1关碗水和开碗水
  关碗水和开碗水动作:开碗水 主要是打开腔体,对净乳 机腔体进行清理,关碗水 是通过水的压力,将腔体托起如图2:在系统运行过程中,可以在固定时间内,发出脉冲关碗水动作,满足系 统按时补水的要求。
  2.2大排渣、小排渣及溢流
  如表1,大排渣、小排渣 的动作是由开碗水、关碗水 的两个电磁阀动作组合。小排渣的主要任务:相对短 时间对设备进行清理。其动作时序,如图l,关碗水 的动作是由前冲洗,后冲洗构成。部分排 渣是开碗水动作;大排渣的主要任务:固定时 间由远程控制器发送给控制器,对设备进行清理。相对小排渣而言,是几次小排渣后,大排渣 是对净乳机腔体进行的较为彻底的清理。溢流是 对腔体上部和管道的清理,通过定 时对备压阀的关闭(憋压)来实现。这三个 动作时间可在面板上设定。在自动状态下,是由远 程控制器来发出此命令。小排渣,大排渣 也有一定的区别,小排渣时,挣乳机照样进料,而大排渣时,由于对 净乳机的转数影响较大,需关闭进料阀,等待净 乳机的转数提高到一定程度后,再打开进料阀。此时间可以设定。
  3系统结构组成
  一般来说,高品质的净乳系统,除了具 有准确的温度处理和合理工艺结构外,还需要 完备和可靠的控制功能结构。目前,净乳机 的控制一般采用分散就地的控制方式,难于集中控制,不利于 统一进行生产管理。而此系 统设计上采用上、下位机控制,组成多 控制器集中控制网络系统。可以在 上位机画面上对净乳机状态进行设定,还可以 显示净乳机的工作状态,重要参 数的历史趋势图和对相关数据的保存,便于操作,实时控 制和监视净乳的运行过程。
  如图2,集中控制器选择CONTROLLOGIX5550系列,该控制器易于和现有PLC系统集成,不仅具 有先进的通信和输入、输出能力,而且可同时提供顺序、过程及运动控制功能,模块化 的系统使用户方便地设计、装配和修改。现场就 地净乳机控制器系统采用SIEMENS公司较为成熟SIMATIC S7—200系列CPU224处理器。该处理器集成14INPUT/10OUTPUT数字量I/O点,并扩展EM222、EM231模块,增加扩展功能,选择MPI通讯协议,与其它 设备组成通讯网络。操作面板选用SIEMENS公司触摸屏OP7,在OP7上可以 设置和修改有关参数,以上这些功能配置,满足了设计要求。
  4程序设计和编程
  整个系统软件分为上、下位机两部分。上位机在Windows2000操作系统下,用Intouch7.0进行软件组态。上位机作为人机界面,实时接 收下位机传送的数据,将各种报警数据、阀门的状态显示出来。下位机软件CONTROLLOGIX主要完成进料口阀、出料口阀,大排渣等的控制。这里重 点介绍控制器下位机软件。
  在V3.1STEP7—Micro/Win32软件环境下进行编制。S7-200系列PLC丰富的 功能指令和符号寻址方式极大方便了编程。在程序中应用A/D转换的数字滤波、功能块、数据块、和通讯接口等功能,充分体现PLC功能控制的特点,使程序简洁、直观。程序结构模块化设计,梯形图方式编程。程序分 为如下几个部分:主程序、初始化程序、输入程序、产品程序、CIP程序、模拟量处理程序、报警程序、输出程序、供料泵控制程序、入料口 控制程序和通讯程序等组成。图3为“产品”处理模 块部分程序框图。程序中V55.1为控制器面板“产品”按键,V105.5为远程控制器置位位。“产品”状态时,当V101.1为1,C1、C3开始计时,SM0.4按分脉冲计时,当计满VW0时,允许小排动作。C1重新计数,V55.1为1,启动C2,SM0.5按秒脉冲计时,为前冲洗状态,V60.2为1,关碗水电磁阀动作。当V55.2为1,V60.0为1,开碗水电磁阀动作,并持续VW4时间,同样,当V55.4为1,置为后冲洗状态,保持关碗水动作。这样,程序一 个周期的小排渣结束,程序继续循环执行。
  由于采 用集中控制系统,这就要 求程序控制除了保证工艺的时序性,还必须 协调系统的同步性,也就是说,CONTROLLOGIX处理器和SIEMENS处理器动作必须一致。
  在程序设计上,设置软件通讯握手位,实时与CONTROLLOGIX处理器进行通讯,必要时 做出相应的调整,保证系统的正常运行。如表1所示,在由“循环”状态转到“产品”状态时,处理器 既要完成自己的小排渣动作,还要接收CONTROLLOGIX发出的大排渣动作,正常的 动作时序是大排渣间隔是1小时,小排渣的间隔是16分钟,如果两 者相隔时间太近,会造成 没有必要的浪费,也影响净乳的效果。用如下 的编程方法实现了上述功能。如图4,其中C6,C7分别为 小排渣计数器和复位计数器,m16.2为大排渣动作,v60.3为“循环”状态位。当“循环”时,小排渣始终进行,C6不复位;“产品”状态时,两个大排渣之间(1小时),进行三次小排渣,C7对C6复位,重新计数。
  程序具 有较为齐备的故障检测功能,实时监 测各检测点的状态,当出现电机温度过热、紧急停车、运行过程中转速过低、压缩空气工作压力低、操作水 压力低的情况下,系统会产生声、光报警,紧急停车,待故障解除后,可通过解除报警铃、灯光闪烁等,来重新恢复系统运行。
  5结束语
  经过一年多的运行,该控制系统运行稳定、动作准确、操作简单、易于维护,完全达 到工艺设计要求。经过净乳后的原奶,各项技术指标(单位颗粒度、感观、气味)完全达 到或超过对此道工序的要求,提高了产品质量,大大增 强企业的生产能力,取得了 良好的经济效益。整套系 统受到用户的好评,具有广 阔的应用和发展前景。
多家企 业联合开发乳品掺假新型检测方法
  据外媒报道,目前多 家乳品企业正在开发一种鉴定牛奶是否掺假的方法,该方法名为"非目标"红外线法。该方法 获得了国际乳品联合会(IDF)的支持,可筛检 牛奶中的一系列掺假物,同时也 可检测其中的不明污染物。
  牛奶掺 假已成为某些国家的常见现象,最显著 的是中国和印度,这样做 的主要目的是通过改变牛奶成分,提高牛奶的商业价值。
  国际乳 品联合会的专家表示,这种新 检测方法适用于牛奶供应链的所有阶段,包括加工前的阶段。该方法 以傅立叶变换红外光谱法(FTIR)为基础,可广泛 用于分析液态乳制品。
  专家还表示,目前该 法正在进行商业化实验,一旦确定该方法可行,则可将此方法商业化。
  近年来 牛奶掺假事件在发展中国家已经是司空见惯。印度食品安全标准局(FSSAI)一项研究显示,印度最 普遍的做法是向生鲜牛奶中注水,注水后 会通过添加脱脂奶粉、葡萄糖 和脂肪以掩饰掺假物,部分牛 奶产品甚至检出了去污剂。
    
    
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