摘 要:啤酒生產(chǎn)是我國的一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高,啤酒企業(yè)得到了空前的發(fā)展。在啤酒的生產(chǎn)過程中,其自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)劣,對于啤酒生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益會(huì)產(chǎn)生直接影響。具體表現(xiàn)為啤酒的生產(chǎn)成本、啤酒生產(chǎn)的控制精度以及企業(yè)的生產(chǎn)效率等因素。為了保障啤酒生產(chǎn)企業(yè)能夠降低生產(chǎn)成本、提高啤酒的質(zhì)量、擴(kuò)大市場份額,就需要對啤酒生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:工業(yè)自動(dòng)化;自動(dòng)化系統(tǒng);工業(yè)電氣
引言
隨著我國科技水平的不斷提高,在我國的啤酒行業(yè)中,電氣自動(dòng)化技術(shù)得到了空前地發(fā)展。當(dāng)前,我國的啤酒行業(yè)在應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)的前提下,正朝著規(guī)模化、集團(tuán)化的方面發(fā)展。盡管如此,我國的啤酒生產(chǎn)企業(yè)仍存在需要改進(jìn)的地方。其一,啤酒的檔次低,品種少。其二,部分企業(yè)自動(dòng)控制水平較差,主要以人工控制為主。其三,啤酒生產(chǎn)過程中對于能源以及原材料的消耗比較大。因此,如何提高啤酒的質(zhì)量與市場占有率,優(yōu)化啤酒生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制系統(tǒng),成為啤酒生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問題。
1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及功能
自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是對啤酒生產(chǎn)過程進(jìn)行控制、檢測以及管理。該系統(tǒng)主要包括兩個(gè)組成部分。其一,連續(xù)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng);其二,邏輯連鎖控制系統(tǒng)。根據(jù)啤酒生產(chǎn)的特點(diǎn)及要求,可以采用分散就地控制、集中調(diào)度管理的方式,形成一套完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括以下幾方面的功能。
1.1 糖化過程控制
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,對于糖化過程進(jìn)行控制具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。其一,對浸漬水、調(diào)漿水、洗槽水、麥汁冷卻溫度的控制。其二,對糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋等溫度的控制。其三,對過濾槽、澄清槽、防溢鍋的自動(dòng)控制。對于糖化過程進(jìn)行控制是比較復(fù)雜的,主要包括糊化、糖化、過濾、煮沸以及澄清等工序。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,各工序是間歇進(jìn)行的,并且各個(gè)工序在時(shí)間上需要進(jìn)行交叉作業(yè)。糖化過程的自動(dòng)控制涉及的設(shè)備較多,因此對于自動(dòng)控制系統(tǒng)提出了更為嚴(yán)格的要求。
1.2 發(fā)酵過程控制
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,對于發(fā)酵過程進(jìn)行控制主要包括:溫度、壓力、液位、酵母擴(kuò)培、清酒過濾等工序。通過對個(gè)工序的參數(shù)進(jìn)行全方位的檢測,不僅能夠?qū)ζ【频陌l(fā)酵過程進(jìn)行控制,還能保證啤酒的質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),最終提高企業(yè)的產(chǎn)品競爭力,獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。
1.3 灌裝生產(chǎn)線
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,對灌裝生產(chǎn)線進(jìn)行控制主要包括以下幾道工序。如:卸箱、洗瓶、灌裝壓蓋、殺菌、貼標(biāo)、裝箱等。運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對灌裝生產(chǎn)線的全面控制管理,可以減少對原材料的浪費(fèi),在大規(guī)模生產(chǎn)中節(jié)約成本。適應(yīng)現(xiàn)代灌裝設(shè)備的高速、高產(chǎn)、高性能等特點(diǎn)。
2 啤酒生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)存在的問題
2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)缺陷
通常情況下,啤酒生產(chǎn)企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可操作性,主要是以生產(chǎn)過程為單位設(shè)計(jì)主控系統(tǒng)。其中,比較常見的全自動(dòng)控制系統(tǒng),主要包括以下兩個(gè)部分。其一,糖化過程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其二,發(fā)酵過程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這兩個(gè)主控系統(tǒng)在控制行為中,尤其是測控要求和控制策略這兩個(gè)方面具有較為明顯的差異。啤酒生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率會(huì)受到一定的限制。首先,PLC在可連接的操作站數(shù)量上的限制。其次,MPI通信速率的限制。
2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)手動(dòng)與自動(dòng)切換存在的問題
啤酒生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制系統(tǒng),對于開關(guān)的手動(dòng)操作切換的靈敏度具有很高的要求。自動(dòng)控制系統(tǒng)在正常的運(yùn)行過程中,為了滿足有可能出現(xiàn)的特殊情況,要求每個(gè)泵、閥能隨時(shí)切換到手動(dòng)狀態(tài)。但是,泵、閥能在切換的過程中,會(huì)存在一定的安全隱患。為了保障工作人員的安全,需要協(xié)調(diào)處理手動(dòng)與自動(dòng)切換中安全性與靈活性。
2.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的溫度控制不完善
啤酒生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制系統(tǒng),在實(shí)際運(yùn)行時(shí),對糊化鍋、煮沸鍋、糖化鍋以及發(fā)酵罐的溫度控制,存在著一定的缺陷。溫度控制是自動(dòng)控制系統(tǒng)中比較薄弱的環(huán)節(jié)。啤酒的各生產(chǎn)工序具有多變性,如果自動(dòng)控制系統(tǒng)對于溫度控制的效果不佳,那么就需要大量的人工進(jìn)行干預(yù)。這樣不僅增加企業(yè)的人工成本,還會(huì)影響啤酒生產(chǎn)的連續(xù)性,降低企業(yè)的生產(chǎn)效率。
3 啤酒生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化措施
為了滿足啤酒生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)的通信要求,企業(yè)應(yīng)該在車間級和控制級中分別添加PLC全映射服務(wù)器,這樣可以在各操作站與PLC之間、不同的操作站之間,創(chuàng)建了高效率的通信橋梁,實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞。與此同時(shí),為了保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,PLC的硬件設(shè)備應(yīng)當(dāng)采用工業(yè)服務(wù)器。在對工業(yè)服務(wù)器進(jìn)行功能設(shè)計(jì)時(shí),需要考慮兩個(gè)方面的問題。其一,服務(wù)器要具備可靠的遠(yuǎn)程傳輸方式。其二,服務(wù)器要具備高效的數(shù)據(jù)采樣方式。
3.2 改進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)中手動(dòng)與自動(dòng)切換的措施
為了滿足啤酒生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)在手動(dòng)與自動(dòng)切換時(shí)可以既安全又靈活,需要采取以下幾個(gè)方面的措施。其一,在工作人員進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí),上位機(jī)軟件應(yīng)當(dāng)立即自動(dòng)檢查,判斷工作人員在手動(dòng)操作時(shí)是否具有安全性。其二,當(dāng)工作人員進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí),下機(jī)位軟件應(yīng)當(dāng)隨時(shí)檢查自動(dòng)控制系統(tǒng)飛返回狀態(tài)。舉例來講,在檢查泵、閥等動(dòng)力線的暢通狀態(tài)時(shí),當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在隱患,正處于不安全的狀態(tài)時(shí),應(yīng)當(dāng)立即發(fā)出警告信號或采取強(qiáng)制手段進(jìn)行處理,保證工作人員的安全。其三,啤酒生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在非法操作時(shí),應(yīng)當(dāng)及時(shí)發(fā)出警告信號,以便于工作人員能夠強(qiáng)制開關(guān),避免發(fā)生安全事故。具體的非法操作主要包括以下幾種情況,如有料情況下的管道排放、管道的堵塞、管道的交叉等。
3.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)中建立溫度控制虛擬儀器
在啤酒的生產(chǎn)過程中,自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,與啤酒的質(zhì)量、企業(yè)的生產(chǎn)效率呈正相關(guān)性。因此,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中建立智能化的溫度控制虛擬儀器,有助于加強(qiáng)對溫度的控制,提高我國啤酒生產(chǎn)企業(yè)的自動(dòng)化水平。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,建立溫度控制虛擬儀器需要注意以下幾點(diǎn)。其一,根據(jù)生產(chǎn)需要,選用合適的傳感器,借助冷端補(bǔ)償方式提升其測量精度。與此同時(shí),結(jié)合實(shí)際的系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu),組建溫度控制硬件設(shè)備。其二,利用恰當(dāng)?shù)淖兯推鲗囟刃盘栟D(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號源,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后,將溫度信號送入以LabVIEW為平臺的虛擬儀器中。其三,采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,對冷媒介質(zhì)的流量進(jìn)行有效控制,從而實(shí)現(xiàn)控制溫度的高低。以虛擬儀器為控制平臺的溫度控制系統(tǒng),這樣不僅具有良好的智能性和靈活性,實(shí)現(xiàn)對溫度的最佳控制,提高啤酒的質(zhì)量,還能夠減少大量的工作人員進(jìn)行相應(yīng)的體力勞動(dòng),降低啤酒的生產(chǎn)成本。
4 結(jié)束語
綜上所述,我國的啤酒行業(yè)中,電氣自動(dòng)化技術(shù)在我國的啤酒行業(yè)中得到不斷地發(fā)展。但是,我國的啤酒生產(chǎn)企業(yè)仍存在需要改進(jìn)的地方,需要優(yōu)化啤酒生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)。文章首先介紹了在啤酒的生產(chǎn)過程中,自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成及功能。具體包括:糖化過程控制、發(fā)酵過程控制、灌裝生產(chǎn)線控制。其次,分析了啤酒生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)存在的主要問題。具體包括:自動(dòng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)缺陷、自動(dòng)控制系統(tǒng)手動(dòng)與自動(dòng)切換存在的問題、自動(dòng)控制系統(tǒng)的溫度控制不完善等。最后,提出啤酒生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體措施。包括:自動(dòng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化措施、改進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)中手動(dòng)與自動(dòng)切換的措施、在自動(dòng)控制系統(tǒng)中建立溫度控制虛擬儀器等。
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