Agilent/HP E1750A

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 WinAC 在果蔬饮品调配系统中的应用
袁敏（上海联庆机电工程有限公司）

摘  要：本文介绍了WinAC、Profibus-DP 在果蔬饮品调配系统中的应用，着重论述了以软PLC 为主站、S7-200 系列的PLC 为从站的控制系统配置，硬件成本低，可靠性高，便于推广和应用。
关键词：WinAC；可编程控制器；Profibus-DP；调配系统
一 前言

果蔬饮品是以果汁、蔬菜汁为原料，经过调配加工，制成各种口味的饮料。随着生活的提高，人们对饮料的要求（包括营养、美味和健康等方面的要求）也越来越高。因此，越来月的越多的手工调配罐被全自动的机械调配装置所替代。为了提高生产效率，降低生产成本，适应市场的需求，对调配设备的自动化要求也越来越高。本文介绍一个以软PLC 为主站、S7-200 系列的PLC 为从站的全自动果蔬饮品控制系统，是西门子WinAC（视窗自动化中心）和Profibus-DP（分散外围设备的过程现场总线）在食品饮料加工设备领域中的应用。

二 系统简介

1、 控制对象

该系统由三部分组成：调配系统、原料系统和CIP 清洗系统。

（1）调配系统：

为饮料成品的调配系统，共有三组组成，即1#调配系统、2#调配系统、3#调配系统。三组调配系统具有同样的配置和功能。对于每组调配系统，都由两个辅料罐、两个调配罐和各种进出物料管道及清洗管道组成。主要控制对象在辅料罐上有二个进水阀、二个辅料出口阀、一个辅料水泵和二个清洗回流阀。在调配罐上有四个进料阀（分别为进果汁、糖浆、辅料和水）、二个出料阀、一个出料泵和一个清洗回流阀。主要检测点有辅料出料的流量信号、
四个罐的温度及液位信号以及故障信号等。

（2）原料系统：

为原料的调配系统。由一个热水系统、二个糖水混合罐、一个糖浆搅拌罐、一个果汁加料罐和二个果汁搅拌罐及其进出物料管道和清洗管道组成。主要控制对象有二个进水阀、一个热水调节阀、一个热水泵。在二个糖水混合罐上各有一个进水阀、一个出料泵。在糖浆搅拌罐上有一个出料阀和出料泵、一个清洗回流阀和回流泵。在果汁加料罐上有一个吸料泵、一个出料泵和一个两位三通阀。在二个果汁搅拌罐上有各有一个进料/出料阀和出料泵，还有一个清洗回流阀。主要检测点有流量信号、罐的温度及液位信号以及故障信号等。

（3）CIP 清洗系统：

为调配系统中所有罐和管道的清洗和消毒系统。由碱水罐、酸水罐、消毒水罐、浓碱储罐、浓酸储罐和两个加热器及其相关管道组成。主要控制对象在碱水罐、酸水罐和消毒水罐上各有二个出水阀和二个回流阀（对应于两条清洗回路），还各有一个进水阀。在碱水罐和酸水罐上各有一个循环泵。在浓碱储罐和浓酸储罐上各有一个加药泵。在两条清洗管路上各有一个进水阀和出水阀，还各有一个循环泵和加热器调节阀。系统中还有三个回流泵。主要检测点有酸碱的电导率、流量信号、管路的温度信号以及故障信号等。

2、 控制流程

系统有三组功能相同调配装置，可独立运行，但公用一个原料系统和CIP 清洗系统。在管路不冲突的情况下，调配和清洗可同时进行。
调配进行时，系统根据配方，分别进糖浆和果汁，再进辅料和纯水，然后进行定时搅拌，需要时通过出料泵输送去罐装或包装。当某一套或二套调配装置正在进辅料、纯水或搅拌或出料时，另一套调配装置可以从原料系统进糖浆和果汁。同时，原料系统中的二个糖水混合罐根据糖浆搅拌罐的液位情况交替工作，保证糖浆的供应。二个果汁搅拌罐也根据需要交替工作，以保证果汁的供应不间断。同时也保证了整个调配系统可以不间断地供应成品饮料。
清洗进行时，系统根据操作人员指示的清洗方式和清洗选择，分别或同时对调配系统的辅料罐和调配罐，原料系统的糖罐和果汁罐及其相关管道和物料管道进行清洗。清洗方式有“碱洗=>消毒水洗”、“酸洗=>消毒水洗”、“碱洗=>酸洗=>消毒水洗”和“消毒水洗”四种，清洗选择则有多达35 种，以保证每个料罐、每条管道都
能根据需要清洗到位。
三、 控制系统的构成

1、系统配置框图

控制系统由一台西门子工控机（IL40）配以CP5611 通讯卡和WinAC 软PLC为主站，以S7-200 系列的PLC 配以EM277 为从站,以西门子WinCC（视窗控制中心）为主站的人机界面，从站现场配TP27-10 触摸屏为人机界面。图1 为该系统的配置框图

图1 系统配置

2、系统配置设计的技术特点

根据果蔬饮品调配系统设备的分布和工艺情况，调配和CIP 清洗是两个独立的工艺流程，本装置的调配中共有三套设备（称1#调配系统、2#调配系统和3#调配系统），它们工艺流程相同，设备和管道阀门都一样，但它们公用一套原料加工设备（亦称公用系统）。为此控制系统采用Profibus-DP 现场总线方式，现场三套调配系统、一套CIP 清洗系统和一套原料系统的实时控制分别一套使用S7-200 系列PLC（CPU226），通过EM277 模块，作为Profibus-DP 总线上的独立从站。上位采用西门子工控机配WinAC 软PLC 作主站[1]，以WinCC 为系统总控的人机界面，而现场
有一台TP27-10 彩色触摸屏可以监控三套调配系统，CIP 清洗系统和原料系统各有有一台TP27-10 彩色触摸屏可以监控，这样的配置具有以下特点：

配置成本较低

从站可以不依赖于主站独立运行

可靠性高

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