酒精糖化控制系统设计

韩雪泉孟亚男

摘要：本文介绍应用软件SIMATICS7-300对糖化工段进行开发控制。设计结合了糖化工段工艺流程,并考虑到现场条件和现有的技术水平，完成了STEP7选型、硬件组态、编程及控制方案实施等。

关键词：组态；控制；糖化

引言

由于原系统老化，须软件升级。系统经常死机，须软件重新组态。完善系统，更利于维护，减少人工劳动强度。因此，它可以改善工作环境，降低单耗，使生产过程更加稳定。从经济角度来说，可以不用投入太多的资金就可以实现系统的升级再利用；从工厂自动控制程度来讲，可以提高工厂整体自动化水平，改善控制质量的同时提高工艺的控制精度和调节能力，达到稳定生产、增产增效的目的。基于以上原因，我们才做此设计对原系统进行系统升级。

1R150系统存在问题

中粮生化能源（肇东）有限公司糖化工段控制系统下位机用的是S9000控制器，控制系统软件是HoneywellR150，系统平台为Windows3.1。该系统于1996年投入运行后，其运行情况分析如下。

1.1软件方面

1.Windows3.1系统一方面备份盘仅能用软盘方式保存；另一方面操作平台不友好，不便于操作和管理员的管理。

2.原系统为九十年代开发产品，目前己经到使用周期，经常在运行中出现故障，运行不稳定，安全性差。

1.2硬件方面

S9000控制器经常出现故障，一方面是I／O卡件本身使用周期己到年限，造成系统软件与控制器的通讯频繁出现故障，维护量较大；另一方面S9000系列需要更换的硬件在市场上很难找到，而且价格昂贵。

2糖化工艺

2.1糖化工艺简介

糖化是指麦芽及辅料的粉碎，醪的糖化、过滤，以及麦汁煮沸、冷却的过程。糖化工序主要由物料粉碎系统、糖化系统和薄板冷却系统组成。典型的糖化系统一般由糊化锅、糖化锅、煮沸锅和沉淀槽，及附属的CIP系统及水罐系统组成。其控制的特点首先是糊化、糖化、过滤、煮沸以及沉淀。各个工序是间歇进行的，而且在时间上还要交叉作业；其次是温度、压力等模拟量和搅拌电机、打料泵、各种工艺阀门的控制等。开关量比较多，而且控制联系紧密。

3软件SIMATICS7-300介绍

SIMATICS7系列PLC是德国西门子公司在S5系列PLC基础上于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。其中，微型的有SIMATICS7-200系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，最大I/O点数为64DI/DO、12AI/4AO；中小型的有SIMATICS7-300系列；中高档性能的有S7-400系列。SIMATICS7系列PLC都采用了模块化、无排风扇结构且具有易于用户掌握等特点，使得S7系列PLC成为各种从小规模到中等性能要求以及大规模应用的首选产品。

3.1糖化工段控制方案：

本系统中需要控制的设备很多，设备之间的起动、停止及相互的联锁关系比较复杂。相同或相似的设备很多，比如有许多阀门和闸门功能相同或相似，设计初期的疏忽就会为后期的修改维护带来极大的工作量。

4控制系统软件开发

4.1用STEP7设计完成一项自动化任务的基本步骤。

如图4-1示在大多数情况下，建议先组态硬件再编写程序，尤其是对于I/O点数比较多、结构复杂的项目（例如有多个PLC站的项目）来说，应该先组态硬件再编写程序。根据本控制系统的特点，我们采用第一种方式。

4.2STEP7硬件组态

打开用向导创建的项目选中左边窗口中的“SIMATIC300Station”，在右边窗口可以看到Hardware和CPU的图标，如图4-2所示。

4.3糖化控制PLC硬件组态配置

由糖化控制方案及I/O点表确定糖化工段硬件组态配置，如图4-4所示。

4.4STEP7编程

在STEP7软件中，结构华的用户程序是以“块”的形式实现的。块是一些独立的程序或者数据单元，在STEP7中主要有以下几种类型的块：

组织块——OB（OrganizationBlock）

功能——FC（Function）

功能块——FB（FunctionBlock）

系统功能——SFB（SystemFunctionBlock）

系统功能块——SFB（System）

背景数据块——背景DB（InstanceDataBlock）

共享数据块——共享DB（ShareDataBlock）

5结论

通过仿真程序运行正常，达到预期效果。通过本软件，了解主要工艺流程和基本的操作方法，熟悉和掌握常用控制方案，熟悉和掌握大型生产装置的操作步骤，控制系统的投运方法、步骤以及各控制回路PID参数的整定和对控制质量的影响。利用软件STEP7进行选型、硬件组态、编程及控制方案实施等。对糖化系统升级，系统运行稳定，改善工作环境，降低能耗。从经济角度来说，在不用投入太多的资金的情况下就可以实现系统的升级再利用；从工厂自动控制程度来讲，提高工厂整体自动化水平，改善控制质量的同时提高工艺的控制精度和调节能力，达到稳定生产、增产增效的目的。

参考文献

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