用PLC 对啤酒厂糖化车间过滤槽的控制
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公司网站：www.hnqxyt.com 电话：13503733102 传真：0373-6506868 1 引言
我公司是建立于1958年的老企业，1992年合资后，从德国、丹麦、瑞士等啤酒工业先进国家引进了啤酒糖化、发酵和过滤生产设备，企业的自动化程度有了很大的提高。由于啤酒消费市场淡旺季的差异，我公司在旺季生产时还需同时使用一套国产的糖化生产设备以此提高公旺季的生产能力。然而，这套国产糖化设备与之配套的自动化装备水平相当的低下，还一直在使用II型仪表，在生产过程中故障率非常高，特别是其生产的麦汁清亮度等指标对生产优质啤酒所要求的口味一致性有一定的影响。由于过滤槽是对啤酒质量有较大影响的重点设备，因此我公司首先重点对过滤槽进行机械和电器方面的改造。在对过滤槽的控制系统改造的过程中，我们充分吸收了德国糖化设备自动控制的先进技术，结合了国产糖化过滤槽设备的具体特点，在淡季的三个月内，自行完成了控制系统的设计、安装和调试。
新改造后的过滤槽控制系统是以国产PLC为主，外加耕刀升降高度仪、流量计、温度传感器、液位开关、接近开关、马达软启动器和操作指示等设备所组成。与原有的电器设备相比，PLC 编程和电路修改方便，控制能力强，在糖化车间高温、高热的工作现场，其工作稳定可靠。设备改造后，不仅提高了过滤槽的效率及产品质量的稳定性，更为今后国产糖化设备的全面改造提供了宝贵的经验。
2 糖化过滤槽的工作原理和控制系统主要功能
啤酒厂糖化车间的“三锅二槽”中，过滤槽是机械步骤最复杂的几个设备。其过滤速度的快慢、过滤质量的好坏，直接影响糖化的产量和下道工序--啤酒的发酵和过滤;也是影响啤酒口味稳定性的重要环节之一。其工艺流程有其固有的特点。
2.1 过滤槽的组成
本次对过滤槽机械方面的改造主要为:新升降系统;使用二台上电机分别用于快、慢搅拌。过滤糟板、过滤槽的出糟刮板和耕刀得以更新。原有过滤槽控制方式是由滑差调速、正转搅拌与反转出糟。其电器控制系统已经完全不适应改造后系统的控制要求。为此，我们通过使用PLC对其搅拌控制方式也进行了修改。
2.2 过滤槽的工艺过程
麦汁分头道麦汁和洗糟过滤二个阶段，整个过程又分为静置、回流、过滤耕糟过程的循环，直到麦汁糖度下降到一定程度后出糟。其工艺流程如图1所示。
进醪液与静置过程
主要的操作:
(1) 出糟糟门处于全关状态，收起糟板到挂钩位置。
(2) 进底水后，开始进料。
(3) 抹平糟面后静置10min
(4) 开始回流。在此阶段内糟层尚未形成或厚度不够，滤
出麦汁再回流致过滤槽。
原麦汁过滤过程
主要的操作:
(1) 滤出麦汁清亮度已达到要求后，由麦汁泵将麦汁打到
暂存槽和煮沸锅，开始计过滤量。
(2) 根据平衡罐液位，升降耕刀高度。麦汁过滤量达到一
定值后，进入第一次洗糟。
洗糟过滤过程
主要的操作:
(1) 上部喷洗糟水，洗糟水量由流量计监测
(2) 在过滤过程中耕刀高度根据平衡罐液位高度进行上
升和下降。
(3) 当过滤不通畅时，可以转入反向顶水，快速耕糟，再
静置回流，待麦汁清亮后转入正常过滤。
(4) 过滤麦汁达到规定量后，检验残糖，若残糖高，再继
续过滤。
出糟过程
主要的操作:
(1) 打开出糟糟门。
(2) 耕刀上升到脱钩位置。
(3) 脱钩结束后，按出糟按钮，系统会自动放下刮板，先
下降300mm，使耕刀到达糟层。为了减轻电动机启动
时蜗轮蜗杆的冲击力，提高设备使用寿命，快搅电机
用马达软启动器启动，出糟过程为间歇式下降快搅排
糟，降到最低点时还继续快搅约10min，使麦糟出尽
后停止出糟。
(4) 闭出糟糟门，耕刀升至挂钩位置。过滤槽上、下部同
时用热水清洗过滤槽，排净污水。关闭所有阀门，待
命下一料的过滤。
图1 过滤槽的工艺流程图
2.3自制升降高度检测仪原理
在麦汁过滤过程中，耕刀的高低对麦汁过滤的质量有着特别重要的作用，因此此次设计在耕刀高度检测方面不但有接进开关检测固定位置，还自行制作了耕刀高度测量仪，可在耕刀高度显示仪上连续显示耕刀的实际高度。我们自制的升降高度检测仪的测量精度达到了生产要求，其工作原理如图2所示。
3 出糟过程PLC 编程
过滤槽出糟过程制动控制的阶梯图如图3所示。
在此阶梯图中，X7为出糟停止按钮，X8为出糟启动按钮，X9为快搅启动按钮，X10为快搅停止按钮，X13为接近开关，位置在300mm，X17为升降系统上限保护开关，X18为升降系统下限保护开关。R1，R2，R4，R5，R6，R7，R8，R10，R16都为中间继电器。T1为下降计时器，设为1s。T2快搅出糟用计时器，设为2min。T4为出糟已降到最低点时最后出尽糟用的计时器，设为10min。Y3为快搅电机，Y15 为快搅指示。从阶梯图中看出在执行出糟过程时，只需按出糟启动按钮，程序就自动执行。首先出糟刮刀从脱钩位置下降到糟层顶部，约离过滤槽底部 300mm处，然后进行快搅出糟2min下降刮刀1s的循环，直到刮刀下降到过滤槽底部还继续快搅出糟10min，使过滤槽中的麦糟全部出尽。
4 对今后老糖化设备全面改造的设想
两年后，我公司将对国产糖化的旧有设备进行全面的更新，糖化过滤槽以外的各锅、槽和冷却薄片等的控制主要是启动和停止搅拌电机及醪液泵;PID调节和一些液位模拟信号的采集等构成，程序设计也相对简单。对今后使用PLC自行对国产糖化设备进一步自动控制的改造，我认为可由两种形式:
第一种形式，在硬件方面可选用S7-400，它具有强大的通讯功能，可与上位操作站组成PCS系统，PLC 控制站来实现所有的现场的数据采集和控制。由MPI总线与操作工作站相联，有Profibus-DP 使中央部件与三个ET200M分散外设达成通讯，对现场的传感器、执行机构进行检测和控制。
软件系统可以使用WINCC和STEP7 等专业控制软件，设计的糖化控制系统，在Windows NT平台上运行。
第二种形式，使用PLC和触摸屏。对于单台触摸屏其COM1可与具体任务的PLC相连，COM2可接变频器，还可接打印机用于生产数据的打印。如需要集中监控，则可以将PC与多台独立功能的触摸屏相连接，建立起一个独立的糖化监控系统。此方式可能对于啤酒厂自行改造糖化控制系统比较方便，又不失美观和先进性。
两种形式功能上都能运用PID调节功能对所有温控点，对于关键温控点同时加装单回路调节仪，便于特定情况下的手动操作、使用差压变送器对过滤槽耕刀自动控制升降以及各锅、槽的容量测量。软件上要能达到手动和自动的切换，确认反馈讯号出现故障时能手动继续运行。
5 结束语
本文中叙述了我公司技术人员自己改造的过滤槽控制系统，本系统通过半年来的生产运用表明，运行可靠，方便生产操作，系统有较强的扩展性。通过这次用PLC 对过滤槽的控制改造，我们总结了不少使用PLC对原有国产旧电器系统改造的经验，为今后公司进一步自行对国产糖化设备进行全面自动化改造打下了基础;对企业培养自身人才、提高企业自动化水平、提高产品质量、提高企业经济效益有着重要的现实意义。
