果葡糖漿是由植物淀粉水解和異構(gòu)化制成的淀粉糖晶，具有獨(dú)特風(fēng)味，是一種重要的甜味劑。因?yàn)樗慕M成主要是果糖和葡萄糖，故稱為“果葡糖漿”。果葡糖漿主要分為F42、F55和F90等產(chǎn)品，其中“F”表示果糖，其后的數(shù)字表示果糖含量占干物質(zhì)的百分率。淀粉乳經(jīng)過(guò)酶解法，水解得到含葡萄糖95％-97％的糖化液，再經(jīng)葡萄糖異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化其中一部分葡萄糖成為果糖，得到F42果葡糖漿產(chǎn)品。用F42果葡糖漿為原料經(jīng)色譜分離，得到果糖含量90％以上的糖液，與適量F42產(chǎn)品混合則得到F55和F90產(chǎn)品。

　　某廠是果葡糖漿的生產(chǎn)廠商，在行業(yè)處于領(lǐng)先地位。該廠一期工程建成后，具有一條完整的F42果葡糖漿生產(chǎn)線，日產(chǎn)達(dá)到180t。自動(dòng)控制系統(tǒng)需要完整的完成果葡糖漿的生產(chǎn)線工藝設(shè)備的實(shí)時(shí)控制、安全連鎖、狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)的超限報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄、歷史趨勢(shì)顯示和報(bào)表打印等功能。美國(guó)Rockwell Automation公司的CompactLogix和MicmLogix以其可靠性、適應(yīng)工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力等優(yōu)點(diǎn)，正在不斷應(yīng)用于各種生化工廠的生產(chǎn)工藝過(guò)程中。本系統(tǒng)采用CompactImgix和MicroLogix來(lái)對(duì)生產(chǎn)線實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1 工藝過(guò)程介紹

　　果葡糖漿的生產(chǎn)工藝主要包括液化一糖化-一次脫色-一次離交-預(yù)蒸發(fā)-異構(gòu)-二次脫色-二次離交-F42蒸發(fā)一成品等部分。主要設(shè)備包括各種原料儲(chǔ)罐、攪拌罐、層流罐、板換器、蒸汽罐、液化噴射器、加酶計(jì)量計(jì)、加酸計(jì)量計(jì)、流量計(jì)、溫度計(jì)、液位計(jì)、壓力計(jì)、泵與風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥和MCC等。圖1是果葡糖漿的簡(jiǎn)易生產(chǎn)流程。

圖1 果葡糖漿簡(jiǎn)易生產(chǎn)流程圖

　　工藝要點(diǎn)：①液化：在攪拌罐中加入淀粉乳、自來(lái)水和部分糖水，經(jīng)攪拌和液化噴射等工序，使淀粉水解成糊精和低聚糖；②糖化：利用葡萄糖淀粉酶進(jìn)一步將液化產(chǎn)物水解成葡萄糖；③一次脫色：將糖液放入脫色罐內(nèi)，加入定量活性炭進(jìn)行吸附，然后送至過(guò)濾機(jī)，濾出清液盛放在貯罐內(nèi)；④一次離交：將第一次脫色濾清液送至離子交換柱進(jìn)行脫鹽提純，糖液通過(guò)陽(yáng)一陰一陽(yáng)一陰四個(gè)樹(shù)脂濾床后，在貯糖桶內(nèi)糖液調(diào)pH值至4.2—6.0；⑤預(yù)蒸發(fā)：一次離交后，將糖液利用泵送至蒸發(fā)罐，保持真空度在-0.06MPa左右，當(dāng)糖液濃度在45％左右，即可出料；⑥異構(gòu)：將異構(gòu)酶裝填于豎立的保溫反應(yīng)柱內(nèi)，反應(yīng)溫度控制在60℃，精制的糖液由柱頂進(jìn)料，流過(guò)酶柱，進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)，再?gòu)闹壮隽?；⑦二次脫色：異?gòu)化反應(yīng)后，所得糖液含有色物質(zhì)，并在貯存期間能產(chǎn)生顏色及灰分等雜質(zhì)，所以需二次脫色，將糖液送到脫色罐，加入定量新鮮活性炭，操作與第一次脫色相同，進(jìn)行二次脫色；⑧二次離交：經(jīng)二次脫色的糖液需再進(jìn)行一次離交，方法同前；⑨F-42蒸發(fā)：精制的糖液經(jīng)真空蒸發(fā)罐濃縮到需要的濃度，即得果葡糖漿；⑩成品：將得到的產(chǎn)品注入成品罐，完成產(chǎn)品罐裝嵋。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)

　　自20世紀(jì)70年代中期問(wèn)世以來(lái)，以太網(wǎng)已經(jīng)成為世界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。Ethernet／IP是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的縮寫(xiě)，它是一種開(kāi)放的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，充分利用了現(xiàn)有的商用以太網(wǎng)技術(shù)、芯片以及物理介質(zhì)。

　　本系統(tǒng)正是基于Etlleme/IP實(shí)現(xiàn)分布式PLC管理的。基于標(biāo)準(zhǔn)TCWIP以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)控制工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，它擁有更少的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和更廣泛的應(yīng)用；從工廠現(xiàn)場(chǎng)到工廠信息層，它有更廣泛的標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)接口，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不僅提供被測(cè)變量，同時(shí)提供包括診斷信息在內(nèi)的大量數(shù)據(jù)；它可以使100Mps甚至更高速、更大量的數(shù)據(jù)被傳遞；它可以簡(jiǎn)單地利用具有EtherNet／IP認(rèn)證的交換機(jī)進(jìn)行通訊。

　　本系統(tǒng)采用的CompaetLogix和MieroLogix控制器集順序、過(guò)程、運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)控制為一體，采用模塊化結(jié)構(gòu)，用戶可以自行設(shè)計(jì)和更改系統(tǒng)，極大地節(jié)省了費(fèi)用和成本。本次采用的分布式PLC控制系統(tǒng)包括6個(gè)PLC控制器、1個(gè)CompactLogix與5個(gè)MicroLogix，其中主站是CompactLogix控制器(1。PLC)，另外5個(gè)MicroLogix控制器為從站。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝位置，6個(gè)PLC控制器分管不同工藝控制：1。PLC負(fù)責(zé)液化、糖化和異構(gòu)部分；2。PLC負(fù)責(zé)脫色部分；3。PLC負(fù)責(zé)離交部分；4#PLC負(fù)責(zé)成品部分；5。PLC負(fù)責(zé)預(yù)蒸發(fā)部分；6*PLC負(fù)責(zé)F一42蒸發(fā)部分。另外，上位方面，采用2臺(tái)工控機(jī)、2臺(tái)觸摸工控機(jī)、5臺(tái)HMI觸摸屏，使現(xiàn)場(chǎng)操作人員能夠清晰地了解各個(gè)工段的實(shí)時(shí)情況。圖2為自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)配置圖。

圖2自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)配置圖

　　2.1 網(wǎng)絡(luò)通訊

　　本系統(tǒng)采用的EtherNet／IP網(wǎng)絡(luò)為高速網(wǎng)絡(luò)。在配置EtherNet／IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)，每個(gè)PLC控制器都有Ether-Ne#IP接口，利用交換機(jī)就可以簡(jiǎn)單地連接網(wǎng)絡(luò)。然后利用RSLinx軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，管理各個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而使網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展十分靈活。

　　2.2 主控站

　　主控站采用CompactLogix系列的1769-L32E控制器。加配了16個(gè)I／O模塊。1769-L32E可用內(nèi)存為750KB，并且擁有一個(gè)EtherNet／IP端口和一個(gè)RS-232串行端口，最大支持16個(gè)模塊，從而能方便地使用EtherNet／IP進(jìn)行連接。表1為主控站配置表。

　　2.3 從站

　　從站全部采用MicroLogix系列的1766-L32BWA控制器。1766-L32BWA控制器擁有一個(gè)EtherNet／IP端口和兩個(gè)RS-232串行端口，最大支持7個(gè)模塊，能方便使用EtherNet／IP進(jìn)行連接。表2為從站配置表。

　　2.4 現(xiàn)場(chǎng)操作站

　　(1)液化和異構(gòu)操作站液化和異構(gòu)操作站采用觸摸式工控機(jī)，安裝有Windows XP操作系統(tǒng)和RSView 32人機(jī)界面組態(tài)軟件，主要用于操作人員對(duì)液化和異構(gòu)生產(chǎn)工段狀況進(jìn)行監(jiān)視和流程操作。

　　(2)其他操作站

　　其他操作站采朋步科電氣公司的EView觸摸屏，其監(jiān)控軟件為步科電氣的EV5000。EV5000能充分利用自身攜帶的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫(huà)面．并以動(dòng)畫(huà)方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，能夠?qū)崟r(shí)操控。觸摸屏與PLC之間通過(guò)串行RS232口進(jìn)行通信，通過(guò)訪問(wèn)PLC相關(guān)的寄存器地址，以獲得PLC所控制設(shè)備的狀態(tài)或修改相關(guān)寄存器的值。

　　2.5 編程軟件

　　CompactLogix控制器采用RSLos4xS000編程環(huán)境，MicmLogix控制器采用RSLogix500編程環(huán)境。RSLogix5000與RSLogix500軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了梯形圖LD、功能塊FBD、順序功能表SFC和結(jié)構(gòu)文本ST等編程方式。梯形圖作為傳統(tǒng)的編程方式具有直觀靈活、節(jié)省內(nèi)存、效率高等優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)控制程序主要由數(shù)據(jù)采集、報(bào)警檢測(cè)：PID控制、連鎖控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸映绦蚰K組成，主程序采用任務(wù)方式對(duì)各個(gè)子模塊進(jìn)行順序調(diào)試。圖3為SSLogixS000編程環(huán)境。

　　2.6 中控室操作站

　　中控室操作站采用研華公司的工業(yè)計(jì)算機(jī)，安裝有Windows XP操作系統(tǒng)和RSView32人機(jī)界面組態(tài)軟件，用來(lái)接收PLC采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄、分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、打印輸出等功能，根據(jù)要求控制各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　監(jiān)控系統(tǒng)由液化系統(tǒng)、糖化系統(tǒng)、脫色系統(tǒng)、離交系統(tǒng)、預(yù)蒸發(fā)系統(tǒng)、F-42蒸發(fā)系統(tǒng)、趨勢(shì)圖和報(bào)警等畫(huà)面組成，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線的溫度、液位、PH值、濃度、壓力、流量、閥門(mén)開(kāi)度、變頻器輸出百分比、泵和閥的狀態(tài)等。畫(huà)面能全面直觀地反映果葡糖漿生產(chǎn)的全部過(guò)程。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　該項(xiàng)目已成功投產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了果葡糖漿生產(chǎn)線工藝設(shè)備的監(jiān)視與控制。分布式PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，大大降低了操作人員的操作難度，減少了運(yùn)行故障率和檢修次數(shù)，為提高工廠自動(dòng)化水平提供了可靠的保障。