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    力控ForceControl 在啤酒生產過程自動化控制系統中的應用

        


    一、系統概述



    我國啤酒的正規化生產,起源于十九世紀末。五六十年代,隨著國家的經濟的復蘇和人民生活的改善,政府斥資興建了一批啤酒廠,使我國的啤酒生產業初具規模。至八十年代,我國經濟快速增長,啤酒產業也得了空前的發展,并迅速成為了一個啤酒大國。
      早期的啤酒生產,設備落后,且監控過程大多采用人工方式,再加上啤酒生產的長時性特點,使人工任務量過大,很容易出現質量問題。后期雖然開始啟用一些控制設備,但多數存在控制過程簡單,可視性差,生產過程數據不能進行有效地保存分析,控制精度和靈活性也欠佳。隨著近些年來計算機的迅速普及,監控組態軟件技術的日益成熟,人們開始運用組態軟件進行啤酒生產過程自動化控制,避免了人為操作的失誤,具有足夠的靈活性,控制過程精度也有了很大的進步。生產過程歷史數據的有效保存,也為廠家進行控制過程分析,控制曲線改進,進一步提高產品質量,提供了良好的原始數據參考。

                


    二、系統架構



    系統架構如下圖所示:





    三、應用功能



    1、 工藝過程管理。啤酒生產過程主要分為:制麥、糖化、發酵、罐裝四個部分。在計算機及檢測設備的配合下,借助監控組態軟件平臺,可根據不同需要選擇不同控制方案,實現生產過程溫度、壓力等參數的精確調節,確保生產工藝要求。



    2、 控制系統組建。組建力控監控組態軟件環境的啤酒生產過程控制,在硬件方面主要有力控+PLC、力控+控制器、力控+計算機板卡這三種選擇方式。它們的總體功能相同,但各有側重:采用力控+PLC或力控+控制器方式有著較好的穩定性,但價格相對較高,且給日后進行系統擴充和變更帶來不便;采用力控+計算機板卡方式,系統構造相對靈活,價格適中一些??筛鶕S家的各自特點和不同需求做出選擇。主要涉及:工業計算機、打印機、PLC/控制器/計算機板卡、力控軟件、液位變送器、壓力變送器、溫度傳感器、電磁閥、電動調節閥、檢測開關等。



    3、 安全性及可靠性。提供操作工級、班長級、工程師級和系統管理員級四個安全級別,系統參數設置中有:禁止退出、禁止Ctrl+Alt+Del、禁止Ctrl+Esc等安全選項,有比較齊全的安全限制;支持雙機熱備功能,使系統具有更強的可靠性;可以設定實時數據庫DB定期保存數據的時間間隔,最大限度地減少意外掉電等故障帶來的損失;力控的“快照”功能可以將當時的操作畫面鎖定并保存下來,為日后進行事故分析及故障排除提供有力的參考。另外,啤酒生產環境要求相關設備滿足防潮濕、耐低溫、抗腐蝕等要求,并要做好線纜屏蔽及抗干擾處理,保證硬件的可靠性和安全性。

    4、 溫度、壓力曲線控制。一方面可以通過力控的腳本支持功能,來進行溫度及壓力曲線的靈活控制;另一方面,可以利用力控策略生成器中提供的斜坡功能塊來實現。斜坡功能塊最多可產生多達24個斜坡輸出,算法的輸出作為副回路的設定值。副回路掛接一個PID算法控制回路,使PID回路的設定值可以按照設定的斜坡曲線隨時間變化改變。斜坡算法有下列主要參數是:時間單位TimUnit(秒、分鐘、小時)、時間范圍TimSpan(小時數)、24條斜坡線段(TIM0~TIM24和OUT0~OUT24)、回路方式Mode(手動方式、自動方式)、斜坡時間Time、斜坡控制結束后的操作EndMode、手動輸出MOUT等。

    5、 漂移及非線性問題。因啤酒生產環境相對較差,再加上長時間的運作,檢測儀表和設備必將出現不同程度的零點漂移問題;因檢測設備老化也極易出現非線性問題。一方面,力控提供了軟件分段線性化處理功能,來解決檢測器件的非線性化問題,也可以通過軟件處理來修正漂移;另一方面,力控累計點中提供了信號限值切除功能,適當設置可以有效地減少檢測設備零點漂移帶來的誤差。

    6、 配方管理。啤酒生產工藝中,制造不同口味或不同品種的產品需要使用不同的原材料配方。力控的配方管理,則使此類工藝過程的控制和管理變得簡單和明了。




    7、 圖表功能。啤酒生產工藝中,制造不同口味或不同品種的產品需要使用不同的原材料配方。力控的配方管理,則使此類工藝過程的控制和管理變得簡單和明了。



    四、項目總結



          幾十年來的啤酒產業發展,是一個工業化到自動化不斷演變的過程。啤酒產業的未來也應與其它流程行業相似,逐漸向管控一體化方向過渡,使生產數據更好地整合到經營決策渠道,生產控制模型將愈加趨于合理,智能化程度也將得到進一步提高。力控提供了獨到的內置式實時數據庫,具有完備的外部擴展接口,第三方軟件可以通過ActiveX、DLL、DDE等方式與力控進行數據通訊,方便了與管理信息系統的銜接,為企業日后進行管控一體化設計打下了良好基礎。

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