PLC在乳品厂净乳过程中的应用

1 概述
随着科学技术的发展和人类社会的不断进步，越来越多的乳制品在我国市场出现，不断满足人们的需求。但这些乳品从内在品质上良莠不齐；除了其他的因素外，净乳这道工序的好坏，起着十分重要的作用，直接影响产品的质量。我们设计研制开发的净乳机控制器系统，与国外现使用同类型的产品相比较，具有操作直观、方便，控制准确、性能价格比较高，价格便宜等优点。并已经通过现场运行，开始走向产品化的进程。
2 系统工艺流程
现代化的乳制品企业中，净乳是十分重要的生产工序。它可以将产品中的机械杂质去掉，同时也可以除去尘埃，细胞碎片等，有效的控制了原奶的洁净度。净乳机的工艺过程设置，主要由五个部分组成：启动、预热、循环、产品、CIP等组成；动作由大排渣，小排渣，溢流组成。而每个部分，动作不相同；启动、预热： 对净乳机来说，接收启动系统的信号，完成电机的星—角转换等动作，在初始状态下，系统进行一次大排渣；循环：净乳机只完成本身定期的小排渣动作；产品状态下：净乳机除了本身定期的小排渣之外，还定时接收远程控制器发出的大排渣和溢流命令；CIP：在此状态下，净乳机定时接收并完成远程控制器的大排渣和溢流命令。
2.1 关碗水和开碗水
关碗水和开碗水动作：开碗水主要是打开腔体，对净乳机腔体进行清理，关碗水是通过水的压力，将腔体托起如图2：在系统运行过程中，可以在固定时间内，发出脉冲关碗水动作，满足系统按时补水的要求。
2.2 大排渣、小排渣及溢流
如表1，大排渣、小排渣的动作是由开碗水、关碗水的两个电磁阀动作组合。小排渣的主要任务：相对短时间对设备进行清理。其动作时序，如图l，关碗水的动作是由前冲洗，后冲洗构成。部分排渣是开碗水动作；大排渣的主要任务：固定时间由远程控制器发送给控制器，对设备进行清理。相对小排渣而言，是几次小排渣后，大排渣是对净乳机腔体进行的较为彻底的清理。溢流是对腔体上部和管道的清理，通过定时对备压阀的关闭(憋压)来实现。这三个动作时间可在面板上设定。在自动状态下，是由远程控制器来发出此命令。小排渣，大排渣也有一定的区别，小排渣时，挣乳机照样进料，而大排渣时，由于对净乳机的转数影响较大，需关闭进料阀，等待净乳机的转数提高到一定程度后，再打开进料阀。此时间可以设定。

3 系统结构组成
一般来说，高品质的净乳系统，除了具有准确的温度处理和合理工艺结构外，还需要完备和可靠的控制功能结构。目前，净乳机的控制一般采用分散就地的控制方式，难于集中控制，不利于统一进行生产管理。而此系统设计上采用上、下位机控制，组成多控制器集中控制网络系统。可以在上位机画面上对净乳机状态进行设定，还可以显示净乳机的工作状态，重要参数的历史趋势图和对相关数据的保存，便于操作，实时控制和监视净乳的运行过程。
如图2，集中控制器选择CONTROLLOGIX5550系列，该控制器易于和现有PLC系统集成，不仅具有先进的通信和输入、输出能力，而且可同时提供顺序、过程及运动控制功能，模块化的系统使用户方便地设计、装配和修改。现场就地净乳机控制器系统采用SIEMENS公司较为成熟SIMATIC S7—200系列CPU224处理器。该处理器集成14INPUT／10OUTPUT数字量I／O点，并扩展EM222、 EM231模块，增加扩展功能，选择MPI通讯协议，与其它设备组成通讯网络。操作面板选用SIEMENS公司触摸屏OP7，在OP7上可以设置和修改有关参数，以上这些功能配置，满足了设计要求。
4 程序设计和编程
整个系统软件分为上、下位机两部分。上位机在Windows 2000操作系统下，用Intouch7．0进行软件组态。上位机作为人机界面，实时接收下位机传送的数据，将各种报警数据、阀门的状态显示出来。下位机软件CONTROLLOGIX主要完成进料口阀、出料口阀，大排渣等的控制。这里重点介绍控制器下位机软件。

在V3．1 STEP 7—Micro／Win32软件环境下进行编制。S7-200系列PLC丰富的功能指令和符号寻址方式极大方便了编程。在程序中应用A／D转换的数字滤波、功能块、数据块、和通讯接口等功能，充分体现PLC功能控制的特点，使程序简洁、直观。程序结构模块化设计，梯形图方式编程。程序分为如下几个部分：主程序、初始化程序、输入程序、产品程序、CIP程序、模拟量处理程序、报警程序、输出程序、供料泵控制程序、入料口控制程序和通讯程序等组成。图3为“产品”处理模