曾慧敏++譚+飛++陳再秀+++陳玉梅++周山河

摘 要：白酒勾兌實驗系統(tǒng)能使學生了解白酒勾兌原理、生產(chǎn)工藝流程、控制系統(tǒng)設計原理及方法。根據(jù)產(chǎn)品要求，學生可以選擇適合的原料、工藝流程及工藝條件，動手體驗勾兌調味過程，建立形象、直觀的概念，加強對理論知識的理解，提高解決實際問題的能力。經(jīng)過反復試驗驗證，實驗室白酒勾兌系統(tǒng)具有功能完善、實用性強、性能穩(wěn)定、精度高、效率高、成本低、維護少的優(yōu)點，能滿足過程控制實驗系統(tǒng)的需求。

關鍵詞：白酒勾兌；PLC；自動控制

一、前言

勾兌酒的作用主要是使酒中各種微量成分配比適當，達到該種白酒標準要求。早期，白酒勾調是人工操作，由勾兌師先調配出小樣確定配方，再進行大批量勾兌。不同勾兌師勾兌出成品酒的質量不同，若控制不好就需要反復勾兌，出現(xiàn)“面多加水，水多加面，大餅越攤越大”的現(xiàn)象，導致基酒浪費、效率低，對勾兌師勾兌技術的評價也大打折扣。隨著計算機技術的發(fā)展，為了穩(wěn)定和提高白酒質量，避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，針對實驗室購置白酒勾兌設備設計了一套白酒勾兌控制系統(tǒng)。

二、實驗室白酒勾兌系統(tǒng)簡介

勾兌控制系統(tǒng)主要由控溫勾兌罐、控壓勾兌罐、常壓勾兌罐各、3只原酒罐、三臺離心泵、管板、管件及閥門組成。本設備的主要功能是實現(xiàn)原酒罐的原酒按比例在勾兌罐進行勾兌的過程，使學生了解白酒勾兌原理、系統(tǒng)控制方案等內容。系統(tǒng)中3只原酒罐通過3根主管路分別與3臺泵連接，泵后通過接管板連接到3只勾兌罐，其中勾兌罐和原酒罐容積均為100L。

三、硬件選型與軟件設計

實驗室白酒勾兌系統(tǒng)主要完成了方案設計、工藝設計、設備選型、儀表選型、控制系統(tǒng)設計、編程等工作。該系統(tǒng)的操作主要面向在校學生，通過實驗使自動化學員能夠掌握工藝流程、控制算法及輸出、反饋控制信息，接受上位機的控制命令等。該系統(tǒng)包含硬件和軟件兩部分，可在手動和自動兩種工作模式下工作，學生依據(jù)配方確定所需的各種原料，從而完成白酒的勾兌工作。

1.硬件選型及設計

依據(jù)現(xiàn)場設備及控制要求，選用西門子CPU226，DC/ DC/DC供電，型號6ES7216-2AD23-OX138。該系統(tǒng)輸入/出點數(shù)：9DI/29DO、22AI/6AO，故需要擴展DO、AI和AO模塊。這里選用：

2個EM222：6ES7 222-1HF22-0XA0 8點繼電器輸出

3個EM231：6ES7 231-OHF22-0XA0 8路模擬量輸入

2個EM232：6ES7 232-OHD22 4路 模擬量輸出

本系統(tǒng)帶7個擴展模塊，CPU226的5V供電能力是1000mA，EM222消耗電流40mA，EM231消耗電流20mA，EM232消耗電流20mA，所有負載消耗電流之和為：2×40+3×20+2×20=180mA，遠遠小于1000mA，所以該方案滿足要求。據(jù)此可畫出系統(tǒng)的外部接線簡化圖（如圖1所示）：

本系統(tǒng)流量計選用北京格樂普的EMF型電磁流量計，可測量導電介質體積流量，其防爆標志位Exd11CT6，該實驗系統(tǒng)流量的測量范圍是0～3m3/h。變頻器采用丹弗斯FC-300，頻率范圍0～50Hz。壓力變送器采用江蘇進源儀表JY-180，范圍0～10kPa。溫度變送器采用WZC，分度號CU50。

2.系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)采用Step7-MicroWin軟件編程，實現(xiàn)白酒勾兌的自動和手動操作，其主程序流程圖（如圖2所示）：

動力子程序主要實現(xiàn)變頻器、電磁流量計及電動調節(jié)閥啟?？刂?，溫度子程序可實現(xiàn)用戶設定溫度進行勾兌，子程序SBR1實現(xiàn)對管路1～3中變頻器的PID控制，經(jīng)過現(xiàn)場反復調試，該系統(tǒng)適應的PID參數(shù)為：KC=1.634、TI=0.133、TD=0.033。子程序SBR2實現(xiàn)對設備保護，子程序SBR3主要實現(xiàn)對電動調節(jié)閥開度的控制，子程序SBR4實現(xiàn)各管路流量顯示功能，子程序SBR5實現(xiàn)變頻器頻率顯示功能，子程序SBR6通過對流量脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)累計流量計算和顯示功能，各子程序流程圖略去。

3.系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)能實現(xiàn)兩條或三條原酒管道同時向一個勾兌罐注入基酒，也可分別向兩個或三個不同的勾兌罐進料。勾兌時，先檢查三只原酒罐和勾兌罐之間的管路連接，將管路中剩余液體排出，確認接管板連接正確，將管路上所有閥門關閉。該系統(tǒng)采用單線進料的方式進行勾兌操作，依據(jù)組合配方可自動進行，亦可通過手動操作實現(xiàn)原酒的勾兌工作。當自動操作時，只需要學生將配方下載下來，系統(tǒng)就會自動依據(jù)配方計算出原酒罐1需要向勾兌罐中添加酒的體積，打開原酒罐1到勾兌罐1管路上的手動閥門，啟動自動閥門及泵，將酒液從原酒罐1泵入勾兌罐1。當1種原酒罐中的基酒所需用量完成后，系統(tǒng)可自動停止泵及關閉管路上自動控制閥門并開啟下一原酒罐的電磁閥，依次進行原酒罐2、原酒罐3的進料，直至配方完成，從而實現(xiàn)準確的定量勾兌。

四、結論

該實驗項目的實施對企業(yè)改進生產(chǎn)模式提供了一個參考，不僅能改變傳統(tǒng)白酒生產(chǎn)工藝落后、能耗大、成本高、安全沒有保障的現(xiàn)狀，而且對縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、進一步穩(wěn)定產(chǎn)品質量、提高生產(chǎn)自動控制水平、提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力方面有明顯的促進作用。

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[4]胡學林.可編程控制器教材（實訓篇）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

基金項目：1.校級教材：《過程控制工程實訓》教材建設，編號：JC-1407；2.省級教改：自動化特色專業(yè)自主創(chuàng)新實踐平臺建設與改革？編號：287；3.校級教改：自動化專業(yè)“卓越工程師計劃”課程體系與培養(yǎng)模式的改革，編號JG-1624；4.校級教改：基于自動化特色專業(yè)認證的課程體系改革與實踐，編號：JG-1415。

作者簡介：曾慧敏，女，碩士研究生，研究方向：過程控制。