PLC在浓缩苹果汁生产系统自动控制上的应用.pdfVIP

P L C在浓缩 苹果 汁生产 系统 自动控 制上 的应用一 王 晓春 P L C在 浓 缩 苹 果 汁 生 产 系 统 自动控 制 上 的应 用 Ap p l i c a tio n o fPLC i nt h eAu t o c o n t r o l o ft h eAp p l eCo n c e n l r a t e d S y s t en 南京市日用化学1 - 业研究所王晓春 摘 要本文论木 了苹果 汁 自动化 生产过程 中的 P L C控制 以及程序设 计方 法 ，给 出了生产 单元 的梯 形 图。 关 键词 苹果汁P L C 程序设计 梯形图 ； 怎 ； 善 一 r Ah s t r a d ： T h i s p a p e r i n m d u c e s t h e P L C c o n t ml a n d p t o -a m d e s i 铲f o r t h e a u t o ma t i o n p r o d u c t i o n p r o c e s s o f t I l e a p p l e - e o n e e n Wa l e d t h e l a d d e r c h a r t f o r 1 h e p r o d u c t i o n e e 1 h a s b e e n e 】 1 Ke y w o e d s ： p p l e - j u i c e ； P L C； p rog r a m； l a d d e r c h a r t 1 引 言 浓 缩果汁( 蔬菜汁 )是指未添加任何外来 物 质 ， 直接从新鲜水果 ( 蔬 菜)中用压榨 或其 它方法 取得 、再 用物理分离工艺从 中除去一定 比倒 的水 分后得 到的制品。它是近几年来在我 国兴起 的一 种 高营养 、 低热度 的新 型饮 品 ， 深受广大消 费者 的 欢 迎。正 是 由于其显 著 的经济效 益和 社会效 益 ， 果蔬 汁设备的研究与开发被作为我 国“ 八 五” 以来 重 点推 广的新技 术项 目，将有巨大 的潜在市场 在 国内的几 家果蔬汁设备生产厂家 中 ，其设备 的 电气运行方 式大都还是采用继电器 、接触器 的 自 动控制 系统 。该 系统的控制柜 占地面积大 ，所需 中间继 电器 多 ， 成本高 、 噪音大 、 接线 复杂 、 故障率 高 ，给使用与维修带来不便 ，而采 用 P L C控制就 可 以克服上述缺点。P L C( 即可编程序 控制器)是 近 年来 微 电子技 术 和计算 机技 术 高 速发 展 的结 晶 ， 它是 以微处理机 ( 或单片机 ) 为核心 的专用计 算 机 ， 具有面 向用户 的编程语言 ， 用户 可根据继 电 器控 制回路中的 “ 与” 、 “ 或” 、 “ 非 ” 等逻 辑关 系 ， 把 它转 化成通俗易懂的梯形图 ， 编 写指 示程序表 ， 并 通 过编程器输入到 P L C中，P L C以周期性循环扫 描 的工作方式 准确而 可靠 地运 行用户 程序 。P L C 除 具有可靠性高 、 抗干扰能 力强等优 点外 ， 其梯形 图比继 电器控制的电气原理图更为清晰 、 直观 ， 程 序的编制简单易学 ， 调试 、 查错 、 修 改又很 容易 ， 给 果蔬汁生产控制系统的维修带来很大 的方便 。 * 收 稿 日期 ： 1 9 9 1 】 一 】 6 2浓缩苹果 汁 自动化生产中 榨 汁单 元 的工 艺 流程 浓缩苹果汁 自动化生产控 制系统按其生产 工 艺顺序划分为 四个生产单元 ， 如图( 1 ) 所示。 ( 1 ) 输送 、 清洗单元 。 一 芒 竺 二 ) 图 l 浓缩苹 果汁 生产 单 元流程 示意 图 1 一 阀门卜 阀 门卜 酶罐4 计 量泵 一 搅拌 器6 一贮 罐7 一 阀 门 卜 离 心泵 9 一 带式 榨汁机 1 螺杆 泵 1 1 一 电气柜 1 2 一离心机 1 卜饮料泵 ( 2 ) 榨汁单元 ( 3 ) 浓缩单元 ( 4 ) 无菌灌装单元。 限于篇幅 ，本文仅论述 了 | 该生产系统 中最重 要的组成部分一榨汁单元 的生产工艺流程 ，以 3 5 维普资讯 包装与食品机械1 9 9 9 年第 1 7 卷第 1 期 及其 t L C控制过程设计 方案 榨汁单元 由贮罐、 酶罐 、 带式榨汁机 、 螺旋分 离 机 以及螺杆泵 、 计量泵 、 离心 泵、 饮 料泵组成 ， 如 图 ( 1 ) 中虚线框 内所示。 原果经破碎后成为果浆被送入贮 罐 中，经过 加热处理 ( 4 04 5 ) 以及根 据工 艺要 求将 配制好 的酶制剂 由计量泵泵入贮 罐 内进行搅拌 ，这样使 得果浆粘度降低 ，窑易榨汁 、过滤 ，提高了出汁 率 。搅拌后 ， 果浆 由螺杆泵送入带式 榨汁机 中( 此 时 在工艺上称为一 榨) ， 产生 的果 肉汁由离心泵再 送入螺旋分离机中 ( 此时在 工艺上称为二榨 ) ， 从 分离机 出口流出的混浊 汁经饮料 泵送入下一 生产 单元 。由于果肉汁经过一榨后 ，再用离心分离方 法去除苹果汁中较大 的果 肉颗粒 ，对 于成 熟 的新 鲜苹果来说 ， 此时的出汁率 可高达 8 4 。 3 榨汁单元 的 眦控制 与程序设计 3 1 设计方案与 P L C选型。 ( 1 ) 生产起动。 生产起动必须 同时满足下列条 件 ： 贮罐液位低 于下限位 。 酶罐温度正常 ( 4 04 5 ) ，液位 不在 下限 位。 系统无故障。 按下生产起动按扭。 ( 2 ) 生产停止。 不满足下列条件之一 即停止生产 。 贮罐或酶罐温度不正常 。 酶罐 中的液位低于下限位 。 系统发生故障。 按下生产停止按钮。 ( 3 ) 生产急停。 生产过程 中若发生事故或 出现异 常时紧急停 车 ， 此 时所有电气设备 均停 止运行 。 3 2榨 汁单元工艺流程 分析 如下 ： P L C投入运行时 ，系统处 于初始状态 ，输送 、 清 洗单 元工作完成 后 ，即可 进行 榨 汁单 元 的生 产 。起动时果糊 由 F 1 阀门进入 贮罐中 ， 到达下限 液位时 ，搅拌器开始工作 ，贮 罐调 温至 4 04 5 后保温 ， 延时 1 5分钟后 ，F 2阀门打开 ，同时计量 泉二 二 作 自 制 剂加 人贮 罐中 ， 延时 1 分钟后 ， 计量 泵停止工作 ， 同时 F 2阀门关 闭。当果糊到达上 限 液位时 ， F l阀门关闭 ， 延时 5秒钟 后 ， 搅拌器停 止 工作 ， 延 时 2 秒 钟后 ， 离心泵工作 ， 同时 闲 门打 开 ，延时 5秒钟后榨汁机工作 ， 延 时 2 0秒后 螺杆 泵工作 ， 延 时 5秒后 ， 离心机工 作 ， 延 时 5 秒后 饮 料泵工 作。 F 3阀门在开启 3 O分钟后关闭 ，同时离心泵 停止工作 、 F 】 阀门打开 ， 延时 2 o 秒后榨 汁机也停 机 ， 延时 2 秒后 ， 螺杆泵停止工作 ， 延时 5秒后离 心机停止工作 ， 延时 2秒后 ， 饮料泵则停止工作 ， 同时 F l 电磁阀 门打开进入 下一 轮循环生产 。 在实际生产 中 ， 贮罐 、 酶罐 的容积和数量有 所 增加 ， 生产中可根 据各 罐之 间的进料 、 搅拌 、 加酶 等工序时间上的顺延 ， 可进行 连续化生产。 根据生产工艺流程 、系统控制要求和逻辑关 系 以及输 入 、输 出信号的工作方式 ，现选用 日本 O MI R O N公司的 C 4 0 P可编程 控制器 。 3 3 I O通道与定时器 、 继电器编 号分配 ： 综合上述控制过程设 计方案和 P L C选 型，作 出控制系统的生产单元 I 0通道与定时器 、继电 器编号分配 ， 如表 1 所示。 3 4 P L C梯形 图语言编程 ： 表 1 榨 汁生产 单元 I O通道与 定时 器、 缝 电器号分 葡 输人设 备 输 入点 编号 输出 设备 输出点 编号 1 急 停 O 1 电 磁 阀 门F l 嘞 王 l解脒 0 0 0 2 电磁阀门F 2 0 5 0 1 l 启 动 电磁 阀 门F 3 0 5 0 2 厂 l 停止 O O O 4 搅拌 0 5 上液面 捡测 H 0 o 0 5 计 量泵 0 5 0 4 下液面 捡测 L 0 O 0 6 离 心泵 0 5 0 5 榨 汁机 0 5 0 6 螺杆泵 0 5 0 7 离心 机 饮 料泵 0 5 0 9 定 时| I 1 M O 1 1 3 计时C N T 4 7 辅助继 电器 1 o 0 O 一1 2 根据 上述生产控制设计方案 、 I 0通道 、 定时 器 、 继 电器编号分配及 C 4 0 P机 P L C的功能和编承 接各类电 动机控制工程和电源工程 获中国专利权： 专 维普资讯 P L C在浓缩 苹 果汁生产 系统 自动控 制上 的应 用一 王 晓春 急停解 陈 启 动停止 F i打开 搅拌 定时 1 5 m i n 打开 计 量泵工 作 B 关 闭、 计量 泵停止 R 关 闭 定 时 5 s 定 时 2 s 离心 泵工作 打开 定时 5 5 榨汁机工 作 定 时 2 0 s 螺 杆泵工 作 定 时 5 s 离 心机起 动 定 时 5 s 饮料 泵起动 定 时 l m i n 计数 3 0次 定 时 2 定 时 2 s 定时 5 s 定 时 2 s 围 2 浓 缩苹 果汁榨 汁生产 单元梯形 围 程方法 ，编制 出 P L C控制 的浓缩苹果 汁 自动控制 系位 中榨 汁生 产单元 的梯形 图， 如 图( 2 1 所示 。 4 结 束语 本 文介 绍 的 P L C控 制 系统 已于 去年成 功地 应 用于 山西省某天然果汁厂 的浓缩苹果 汁生 产线 中，由于采用 了 P I E控制 ，突出 了该项生产 系统 的优越 性 。按苹果汁生产周期 每年为 了 1 5 0天计 算 考 虑到苹果 采摘 季节 的不 同， 因此其生产工艺 需要 不断地进行调整 对鲜果 ( 8 9月 ) 和贮藏果 ( 1 O月起 ) 的加工 ， 通过用 P I E调整出 “ 最佳果浆 酶解 工艺” ， 使 工作人员 能方便 地在现场对工艺进 行程序修 改 ，明显地提高 了苹 果出汁率 ，与该厂 9 5年进 口的 同类设 备相 比， 其 电气控制部分的价 格仅其 五分之一 ， 而该 系统从硬件 、 软件及主甍技 术环 节 的设 计都 是合理 的、 先进 的， 模拟调试 中各 项指标 也均 达 设计要求 。 总之 ， P L C在苹果榨汁 生产 单元 自动控 制上的成功应 用 ，为将来果