1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1 原加堿工藝說明
發(fā)酵是生產(chǎn)黃原膠的其中一個(gè)重要的工藝過程，發(fā)酵過程的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，在發(fā)酵的過程中，發(fā)酵物產(chǎn)生大量酸，影響細(xì)菌的生長(zhǎng)和正常發(fā)酵，需要在發(fā)酵過程中加入堿液對(duì)產(chǎn)生的酸中和。目前，發(fā)酵過程加入堿液的方法，一般是操作工人一個(gè)半小時(shí)去取樣口取樣，對(duì)取樣物測(cè)定PH值，測(cè)定值比目標(biāo)值小，然后手動(dòng)打開堿液閥，同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)打開閥門的時(shí)間，最后關(guān)閉堿液閥。這樣的加堿方法帶來了一些問題，一是抽樣時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)酵罐內(nèi)PH值不穩(wěn)定;二是加入堿液量憑操作人員經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，不同的操作人員面對(duì)相同的檢測(cè)值，也會(huì)估計(jì)出不同的加堿時(shí)間，三是一次性加入的堿液太多，罐內(nèi)PH值變化太大，對(duì)發(fā)酵有一定影響。四是取樣出來的物料受溫度變化因素，動(dòng)靜態(tài)測(cè)量因素等影響，測(cè)量值與罐內(nèi)物料的實(shí)際PH值有所偏差，影響測(cè)量準(zhǔn)確性。由于人為因素影響，常常影響到發(fā)酵后物料的粘度，也影響了產(chǎn)品質(zhì)量。
1.2 自控加堿解決方案
為了克服現(xiàn)有諸多問題，系統(tǒng)在發(fā)酵罐上安裝PH值電極，實(shí)時(shí)采集發(fā)酵罐中物料的PH值。在工控機(jī)軟件上設(shè)定加堿循環(huán)時(shí)間，系統(tǒng)在設(shè)定的循環(huán)時(shí)間到來時(shí)，PLC把實(shí)時(shí)PH值與設(shè)定的目標(biāo)值PH值比較，如果實(shí)時(shí)值低于目標(biāo)值，PLC自動(dòng)會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)PH值與目標(biāo)PH值的差值計(jì)算出需要加堿的時(shí)間值，根據(jù)計(jì)算的時(shí)間值來打開電磁閥，完成一個(gè)加堿周期。循環(huán)加堿時(shí)間可以由操作工人根據(jù)不同發(fā)酵時(shí)段物料的粘度而設(shè)定，發(fā)酵前期粘度小可以設(shè)循環(huán)加堿的時(shí)間短一些，后期粘度大可以設(shè)長(zhǎng)些，循環(huán)加堿時(shí)間一般設(shè)3～10分鐘。
系統(tǒng)除了可以自動(dòng)循環(huán)加堿外，每個(gè)發(fā)酵罐在上位機(jī)上都保留了手動(dòng)方式加堿，操作工人只需用鼠標(biāo)把自動(dòng)切換成手動(dòng)狀態(tài)，通過點(diǎn)擊手動(dòng)加堿按鈕，即可打開任意發(fā)酵罐加堿的電磁閥進(jìn)行加堿，并顯示加堿的時(shí)間。不管是手動(dòng)和自動(dòng)加堿，只要加堿時(shí)物料的PH值超過了目標(biāo)PH值，系統(tǒng)會(huì)將電磁閥關(guān)閉，以防止加入堿液過量。
為了方便企業(yè)管理和查詢，系統(tǒng)在每一批次發(fā)酵結(jié)束后，可以點(diǎn)擊一個(gè)按鈕，即可導(dǎo)出整個(gè)發(fā)酵批次的PH值數(shù)據(jù)，并形成獨(dú)立的批次文件。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 硬件部分
2.1.1 系統(tǒng)框圖
系統(tǒng)框圖如圖1所示。
現(xiàn)場(chǎng)采集控制端由PLC，AD模塊，電極，儀表和電磁閥組成，發(fā)酵罐的PH值通過AD模塊送入PLC，PLC根據(jù)采集的PH值與目標(biāo)PH值比較，計(jì)算出加堿的時(shí)間，以此時(shí)間長(zhǎng)度打開電磁閥把堿液加入發(fā)酵罐中。
遠(yuǎn)程管理端由工控機(jī)組成，工控機(jī)界面顯示整個(gè)車間所有發(fā)酵罐的運(yùn)行狀態(tài)，操作工人設(shè)定的參數(shù)和做出的命令通過工控機(jī)下載到PLC，由PLC根據(jù)程序做出相應(yīng)動(dòng)作。工控機(jī)軟件可導(dǎo)出和保存每個(gè)批次的PH值數(shù)據(jù)，方便企業(yè)查詢和管理。企業(yè)的電腦可以通過局域網(wǎng)連接到工控機(jī)上，可以在遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)控車間生產(chǎn)狀況。
圖1
2.1.2 主要硬件組成
①工控機(jī)：采用研祥IPC-810工控機(jī);
②組態(tài)軟件：采用 MCGS6.2，512點(diǎn);
③PLC：采用臺(tái)達(dá)DVP48EH00R2，24DI/24DO;
④AD采集模塊：采用臺(tái)達(dá)DVP04AD-H2模塊;
⑤通訊模塊：采用泓格I-7520通訊模塊;
⑥PH值電極、儀表：采用耐高溫，發(fā)酵專用電極，儀表與電極配套，4~20mA輸出;
⑦電磁閥：AC220電源，需耐強(qiáng)堿腐蝕;
⑧固態(tài)繼電器：DC24V控制/AC220V輸出。
2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)方案
①工控機(jī)
工控機(jī)放在車間值班辦公室，通過RS232/485通訊模塊與plc控制柜進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通訊距離理論上在1.2KM，但考慮通訊速度，應(yīng)盡量減少通訊距離。
②PLC控制柜
PLC控制柜安裝位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定，盡量選擇清潔，環(huán)境溫度低于40度的環(huán)境安裝。
③PH值儀表柜
安裝在發(fā)酵罐附近，電極與儀表之間的距離應(yīng)小于10m，防止電極產(chǎn)生的微弱信號(hào)衰減。
④電磁閥
電磁閥安裝在原手動(dòng)加堿閥與空氣進(jìn)氣管道之間，電磁閥進(jìn)口處應(yīng)安裝過濾網(wǎng)，以防止顆粒物進(jìn)入電磁閥，影響電磁閥工作。
現(xiàn)場(chǎng)圖如圖2所示。
圖2
