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日志

触摸屏和PLC在乳品行业的清洗系统中的技术应用

已有 433 次阅读2012-8-23 11:56 | 触摸屏

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1引言

   目前,CIP原位清洗系统已广泛应用于饮料、乳品、果汁、酒类等机械化程度较高的食品生产企业中。CIP清洗设备(罐体.管道.泵等)及整个生产线在无须人工拆开或打开的前提下,在闭合的回路中进行循环清洗消毒。原少着况简称CIP,又称在位清洗或自动清洗。原

位清洗是指不用拆开或移动装置,即采用高温、高浓度的洗净液,对设备装置加以强力作用,把与食品的接触面洗净的方法。CIP原位清洗系统的特点是:经济运行成本低,结构紧凑,占地面积小安装维护方便,能有效地对缸罐容器及管道等生产设备进行就地清洗,其整个清

洗过程均在密闭的生产设备(缸罐容器和管道)中运行,从而大大减少了二次污染的机会;在保证清洗效果的同时,提高了产品的安全性;节约操作时间,提高效率,节约劳动力,保障操作安全。节约水、蒸汽等能源,减少洗涤剂用量;生产设备可实现大型化,自动化水平高;延长生产设备的使用寿命等等。

在自动化控制领域内,PLC以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点,得到了广泛的应用。自控系统中通常选用PLC作为现场级的控制设备,实现数据采集、控制算法实现和给定控制值的输出,选用触摸屏完成工艺流程及控制参数的显示设定,实现生产监控管理的功能。本文运用西门子的s7一200PLC和HITECH触摸屏,设计完成了某乳品公司的CIP清洗系统。


2控制系统总体设计

   该控制系统[iJ由管理者、操作员、触摸屏、PLC、传感器仪表、泵和阀门组成。其中,管理者由负责监管整个生产过程,并进行用户权限管理;操作员负责就地操作具体生产工艺的每个环节;触摸屏作为上位机,提供友好的人机界面;PLC依据事先编好的程序,实现系统的参数采集、泵和阀门状态的采集及启停、CIP执行及用户管理等功能。整个系统的总体结构图如图1所示。


3  PLC控制系统设计

3.1  PLC选型

   系统选用了德国西门子SIMATIC  S7-200[2]系列PLC,它具有性价比高、指令丰富、易于编程和通讯能力强大等特点。其中,CPU模块为224XP,该CPU模块本体集成了14路开关量输入、10路开关量输出、2路模拟量输人、1路模拟量输出和2路RS485通讯口,两个通讯口分别用于编程使用和与触摸屏通讯使用。另加EM231模拟量输人模块和EM223开关量输人/输出模块各一块作为本系统的扩展模块。

3.2乳品行业CIP清洗系统工艺

   本系统用于乳品厂集中控制就地清洗,其特点是酸液罐、碱液罐和清水罐分别由独立的三个贮罐组成,故谓分罐式就地清洗设备。特点是可进行多路分别清洗。同时具有回流管道装置,洗液可循环使用,既节省洗液,又有利环境卫生。酸液、碱液与清水,三贮罐是由不锈钢制造,具有保温层,进料口、出液口与回流口。系统出口与板式换热器接通,清洗液经加热后送至各清洗点。回流泵人口与回流管道相连,其出口与三个贮罐上部的回流液人口相连,并用电磁阀控制,当回流液满足回流条件时(根据回流液的电导率来判断)打开回流电磁

阀,否则直接排人地沟;罐上安装有温度、液位与电导率传感器。系统共含有14个气动电磁阀、1个蒸汽调节阀和2个加料泵。

   工艺过程将CIP清洗过程分成两个阶段。第一阶段为CIP预准备阶段,此阶段共分三步。第一步要检查3个液罐中的清洗液液位是否达到了设定的高度。如果没有达到,则加人清水使得3个液罐的液位都达到设定的高度。液位条件满足后,第二步检查酸罐与碱罐的电

导率是否达到配制要求,如果电导率浓度不够,则启动隔膜泵,加人人浓酸或浓碱,同时启动循环泵,直到罐内的浓度比例达到设定要求为止。第三步,将3个液罐中的清洗液分别加热到设定的温度,其间,要打开循环泵和蒸汽调节阀。我们将以上三步的完成定义为CIP预准备阶段的完成。第二阶段为CIP执行阶段。本系统设定的清洗顺序是按照水一碱一水一酸一水的顺序。当第一阶段完成后,按下触摸屏上的CIP启动按钮,则系统将自动执行上述的清洗顺序,直至完成CIP清洗全过程。其间,为保证CIP清洗过程的连贯性,做如下要求,若3个液罐的3个参数(液位、电导率和温度)低于设定要求,则在清洗过程的同时执行补液、加酸加碱和加热的操作。

3.3   PAC控制程序设计


   PLC运行方式f31与一般的计算机不同,它的工作过程分为三个阶段进行,即输人采样、用户程序执行和输出刷新,完成上述三个阶段称为一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上环语句,就能重复执行相应的操作。

   本CIP系统采用S7-200编程实现,PLC程序流程图如图2所示。当按下预准备按钮后,PLC将依次检测酸罐、水罐和碱罐中的液位、电导率和温度,通过向3个罐中分别加人清水、加人浓酸或浓碱以及循环利用蒸汽加热的方式,保证液位、电导率和温度3个指标达标,

即完成了预准备工作。当预准备完成后按下CIP启动按钮可执行一次完整的CIP清洗过程。

述三个阶段。只要扫描周期的影响可以忽略,则不需循

4触摸屏软件设计


   工业触摸屏是通过触摸式工业显示器把人和机器连为一体的智能化界面。它是替代传统控制按钮和指示灯的智能化操作显示终端。它可以用来设置参数,显示数据,监控设备状态,以曲线/动画等形式描绘自动化控制过程。更方便、快捷、表现力更强,并可简化为PLC的控制程序,功能强大的触摸屏创造了友好的人机界面。触摸屏作为一种特殊的计算机外设,它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。本系统使用了HITECH的10.4“触摸屏,分辨率达到640480。该屏的编程软件为ADP6. 5}"}。下图为现场实际运行画面。相信触摸屏一定会在工业控制领域发挥更为重要的作用,而我们作为工控一线的开发人员对于触摸屏的深人研究与应用推广也将显得格外重要。触摸屏现场运行程序如图3所示。

5结束语

   本文运用PLc和触摸屏实现了某乳品公司的c工P清洗系统。该系统具有安全可靠、清洗效果优良、操作集中又简单的特点,大大提高了该公司清洗工艺的自动化水平,具有良好的社会与经济效益。

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