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1 系統簡介

1.1 原加堿工藝說明

發酵是生產黃原膠的其中一個重要的工藝過程，發酵過程的好壞直接影響到產品的質量和產量，在發酵的過程中，發酵物產生大量酸，影響細菌的生長和正常發酵，需要在發酵過程中加入堿液對產生的酸中和。目前，發酵過程加入堿液的方法，一般是操作工人一個半小時去取樣口取樣，對取樣物測定PH值，測定值比目標值小，然后手動打開堿液閥，同時用秒表計時打開閥門的時間，最后關閉堿液閥。這樣的加堿方法帶來了一些問題，一是抽樣時間過長，導致發酵罐內PH值不穩定;二是加入堿液量憑操作人員經驗估計，不同的操作人員面對相同的檢測值，也會估計出不同的加堿時間，三是一次性加入的堿液太多，罐內PH值變化太大，對發酵有一定影響。四是取樣出來的物料受溫度變化因素，動靜態測量因素等影響，測量值與罐內物料的實際PH值有所偏差，影響測量準確性。由于人為因素影響，常常影響到發酵后物料的粘度，也影響了產品質量。

1.2 自控加堿解決方案

為了克服現有諸多問題，系統在發酵罐上安裝PH值電極，實時采集發酵罐中物料的PH值。在工控機軟件上設定加堿循環時間，系統在設定的循環時間到來時，PLC把實時PH值與設定的目標值PH值比較，如果實時值低于目標值，PLC自動會根據實時PH值與目標PH值的差值計算出需要加堿的時間值，根據計算的時間值來打開電磁閥，完成一個加堿周期。循環加堿時間可以由操作工人根據不同發酵時段物料的粘度而設定，發酵前期粘度小可以設循環加堿的時間短一些，后期粘度大可以設長些，循環加堿時間一般設3～10分鐘。

系統除了可以自動循環加堿外，每個發酵罐在上位機上都保留了手動方式加堿，操作工人只需用鼠標把自動切換成手動狀態，通過點擊手動加堿按鈕，即可打開任意發酵罐加堿的電磁閥進行加堿，并顯示加堿的時間。不管是手動和自動加堿，只要加堿時物料的PH值超過了目標PH值，系統會將電磁閥關閉，以防止加入堿液過量。

為了方便企業管理和查詢，系統在每一批次發酵結束后，可以點擊一個按鈕，即可導出整個發酵批次的PH值數據，并形成獨立的批次文件。

2 系統設計

2.1 硬件部分

2.1.1 系統框圖

系統框圖如圖1所示。

現場采集控制端由PLC，AD模塊，電極，儀表和電磁閥組成，發酵罐的PH值通過AD模塊送入PLC，PLC根據采集的PH值與目標PH值比較，計算出加堿的時間，以此時間長度打開電磁閥把堿液加入發酵罐中。

遠程管理端由工控機組成，工控機界面顯示整個車間所有發酵罐的運行狀態，操作工人設定的參數和做出的命令通過工控機下載到PLC，由PLC根據程序做出相應動作。工控機軟件可導出和保存每個批次的PH值數據，方便企業查詢和管理。企業的電腦可以通過局域網連接到工控機上，可以在遠程進行監控車間生產狀況。

圖1

2.1.2 主要硬件組成

①工控機：采用研祥IPC-810工控機;

②組態軟件：采用 MCGS6.2，512點;

③PLC：采用臺達DVP48EH00R2，24DI/24DO;

④AD采集模塊：采用臺達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，需耐強堿腐蝕;

⑧固態繼電器：DC24V控制/AC220V輸出。

2.1.3 現場方案

①工控機

工控機放在車間值班辦公室，通過RS232/485通訊模塊與plc控制柜進行數據交換，通訊距離理論上在1.2KM，但考慮通訊速度，應盡量減少通訊距離。

②PLC控制柜

PLC控制柜安裝位置根據現場情況而定，盡量選擇清潔，環境溫度低于40度的環境安裝。

③PH值儀表柜

安裝在發酵罐附近，電極與儀表之間的距離應小于10m，防止電極產生的微弱信號衰減。

④電磁閥

電磁閥安裝在原手動加堿閥與空氣進氣管道之間，電磁閥進口處應安裝過濾網，以防止顆粒物進入電磁閥，影響電磁閥工作。

現場圖如圖2所示。

圖2