我國啤酒的正規(guī)化生產(chǎn),起源于十九世紀(jì)末。五六十年代,隨著國家的經(jīng)濟(jì)的復(fù)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(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。至八十年代,我國經(jīng)濟(jì)快速增長,啤酒產(chǎn)業(yè)也得了空前的發(fā)展,并迅速成為了一個啤酒大國。
早期的啤酒生產(chǎn),設(shè)備落后,且監(jiān)控過程大多采用人工方式,再加上啤酒生產(chǎn)的長時性特點,使人工任務(wù)量過大,很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。后期雖然開始啟用一些控制設(shè)備,但多數(shù)存在控制過程簡單,可視性差,生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)不能進(jìn)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(jī)的迅速普及,監(jiān)控組態(tài)軟件技術(shù)的日益成熟,人們開始運用組態(tài)軟件進(jìn)行啤酒生產(chǎn)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(jìn)步。生產(chǎn)過程歷史數(shù)據(jù)的有效保存,也為廠家進(jìn)行控制過程分析,控制曲線改進(jìn),進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量,提供了良好的原始數(shù)據(jù)參考。
一、啤酒工藝過程
啤酒生產(chǎn)過程主要分為:制麥、糖化、發(fā)酵、罐裝四個部分。
在計算機(jī)及檢測設(shè)備的配合下,借助監(jiān)控組態(tài)軟件平臺,可根據(jù)不同需要選擇不同控制方案,實現(xiàn)生產(chǎn)過程溫度、壓力等參數(shù)的精確調(diào)節(jié),確保生產(chǎn)工藝要求。
二、控制系統(tǒng)組建
組建力控監(jiān)控組態(tài)軟件環(huán)境的啤酒生產(chǎn)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(jī)板卡這三種選擇方式。它們的總體功能相同,但各有側(cè)重:采用力控+PLC或力控+控制器方式有著較好的穩(wěn)定性,但價格相對較高,且給日后進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)充和變更帶來不便;采用力控+計算機(jī)板卡方式,系統(tǒng)構(gòu)造相對靈活,價格適中一些??筛鶕?jù)廠家的各自特點和不同需求做出選擇。
主要涉及:工業(yè)計算機(jī)、打印機(jī)、PLC/控制器/計算機(jī)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(diào)節(jié)閥、檢測開關(guān)等。
三、主要完成功能
·控制方案定義、選擇,動態(tài)實時控制曲線的顯示輸出;
·長時歷史數(shù)據(jù)壓縮存儲;
·溫度誤差控制在±0.3℃范圍內(nèi);
·具有溫濕度及壓力超限、線路故障、液位溢出等報警功能;
·具備一定的災(zāi)難恢復(fù)能力和容錯性;
·提供檢測元件偏差的軟件修正和小信號切除功能;
·日報、月報、年報、歷史數(shù)據(jù)等報表的輸出。
1、安全性及可靠性
力控提供了操作工級、班長級、工程師級和系統(tǒng)管理員級四個安全級別,系統(tǒng)參數(shù)設(shè)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(jī)熱備功能,使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的可靠性;可以設(shè)定實時數(shù)據(jù)庫DB定期保存數(shù)據(jù)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(dāng)時的操作畫面鎖定并保存下來,為日后進(jìn)行事故分析及故障排除提供有力的參考。
另外,啤酒生產(chǎn)環(huán)境要求相關(guān)設(shè)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。
2、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(jìn)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(xiàn)。斜坡功能塊最多可產(chǎn)生多達(dá)24個斜坡輸出,算法的輸出作為副回路的設(shè)定值。副回路掛接一個PID算法控制回路,使PID回路的設(shè)定值可以按照設(shè)定的斜坡曲線隨時間變化改變。斜坡算法有下列主要參數(shù)是:時間單位TimUnit(秒、分鐘、小時)、時間范圍TimSpan(小時數(shù))、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(jié)束后的操作EndMode、手動輸出MOUT等。
3、漂移及非線性問題
因啤酒生產(chǎn)環(huán)境相對較差,再加上長時間的運作,檢測儀表和設(shè)備必將出現(xiàn)不同程度的零點漂移問題;因檢測設(shè)備老化也極易出現(xiàn)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(dāng)設(shè)置可以有效地減少檢測設(shè)備零點漂移帶來的誤差。
4、配方管理
啤酒生產(chǎn)工藝中,制造不口味或不同品種的產(chǎn)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。
5、圖表功能
力控提供了實時趨勢、歷史趨勢、x-y曲線、歷史報表、萬能報表、內(nèi)置數(shù)據(jù)表等豐富的圖表功能,方便進(jìn)行實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的曲線顯示、靈活的數(shù)據(jù)報表定義和輸出,方便班組統(tǒng)計、成本核算等的管理。
四、管控一體化方向
幾十年來的啤酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展,是一個工業(yè)化到自動化不斷演變的過程。啤酒產(chǎn)業(yè)的未來也應(yīng)與其它流程行業(yè)相似,逐漸向管控一體化方向過渡,使生產(chǎn)數(shù)據(jù)更好地整合到經(jīng)營決策渠道,生產(chǎn)控制模型將愈加趨于合理,智能化程度也將得到進(jìn)一步提高。
力控提供了獨到的內(nèi)置式實時數(shù)據(jù)庫,具有完備的外部擴(kuò)展接口,第三方軟件可以通過ActiveX、DLL、DDE等方式與力控進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,方便了與管理信息系統(tǒng)的銜接,為企業(yè)日后進(jìn)行管控一體化設(shè)計打下了良好基礎(chǔ)。