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1 係統簡介
1.1 原加堿工藝說明
fajiaoshishengchanhuangyuanjiaodeqizhongyigezhongyaodegongyiguocheng，fajiaoguochengdehaohuaizhijieyingxiangdaochanpindezhilianghechanliang，zaifajiaodeguochengzhong，fajiaowuchanshengdaliangsuan，yingxiangxijundeshengchanghezhengchangfajiao，需xu要yao在zai發fa酵jiao過guo程cheng中zhong加jia入ru堿jian液ye對dui產chan生sheng的de酸suan中zhong和he。目mu前qian，發fa酵jiao過guo程cheng加jia入ru堿jian液ye的de方fang法fa，一yi般ban是shi操cao作zuo工gong人ren一yi個ge半ban小xiao時shi去qu取qu樣yang口kou取qu樣yang，對dui取qu樣yang物wu測ce定dingPH值zhi，測ce定ding值zhi比bi目mu標biao值zhi小xiao，然ran後hou手shou動dong打da開kai堿jian液ye閥fa，同tong時shi用yong秒miao表biao計ji時shi打da開kai閥fa門men的de時shi間jian，最zui後hou關guan閉bi堿jian液ye閥fa。這zhe樣yang的de加jia堿jian方fang法fa帶dai來lai了le一yi些xie問wen題ti，一yi是shi抽chou樣yang時shi間jian過guo長chang，導dao致zhi發fa酵jiao罐guan內neiPH值不穩定；ershijiarujianyeliangpingcaozuorenyuanjingyanguji，butongdecaozuorenyuanmianduixiangtongdejiancezhi，yehuigujichubutongdejiajianshijian，sanshiyicixingjiarudejianyetaiduo，guanneiPH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。由於人為因素影響，常常影響到發酵後物料的粘度，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，係統在發酵罐上安裝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，係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，如果實時值低於目標值，PLC自動會根據實時PH值與目標PH值(zhi)的(de)差(cha)值(zhi)計(ji)算(suan)出(chu)需(xu)要(yao)加(jia)堿(jian)的(de)時(shi)間(jian)值(zhi)，根(gen)據(ju)計(ji)算(suan)的(de)時(shi)間(jian)值(zhi)來(lai)打(da)開(kai)電(dian)磁(ci)閥(fa)，完(wan)成(cheng)一(yi)個(ge)加(jia)堿(jian)周(zhou)期(qi)。循(xun)環(huan)加(jia)堿(jian)時(shi)間(jian)可(ke)以(yi)由(you)操(cao)作(zuo)工(gong)人(ren)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)發(fa)酵(jiao)時(shi)段(duan)物(wu)料(liao)的(de)粘(zhan)度(du)而(er)設(she)定(ding)，發(fa)酵(jiao)前(qian)期(qi)粘(zhan)度(du)小(xiao)可(ke)以(yi)設(she)循(xun)環(huan)加(jia)堿(jian)的(de)時(shi)間(jian)短(duan)一(yi)些(xie)，後(hou)期(qi)粘(zhan)度(du)大(da)可(ke)以(yi)設(she)長(chang)些(xie)，循(xun)環(huan)加(jia)堿(jian)時(shi)間(jian)一(yi)般(ban)設(she)3～10分鍾。
係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(cao)作(zuo)工(gong)人(ren)隻(zhi)需(xu)用(yong)鼠(shu)標(biao)把(ba)自(zi)動(dong)切(qie)換(huan)成(cheng)手(shou)動(dong)狀(zhuang)態(tai)，通(tong)過(guo)點(dian)擊(ji)手(shou)動(dong)加(jia)堿(jian)按(an)鈕(niu)，即(ji)可(ke)打(da)開(kai)任(ren)意(yi)發(fa)酵(jiao)罐(guan)加(jia)堿(jian)的(de)電(dian)磁(ci)閥(fa)進(jin)行(xing)加(jia)堿(jian)，並(bing)顯(xian)示(shi)加(jia)堿(jian)的(de)時(shi)間(jian)。不(bu)管(guan)是(shi)手(shou)動(dong)和(he)自(zi)動(dong)加(jia)堿(jian)，隻(zhi)要(yao)加(jia)堿(jian)時(shi)物(wu)料(liao)的(de)PH值超過了目標PH值，係統會將電磁閥關閉，以防止加入堿液過量。
為了方便企業管理和查詢，係統在每一批次發酵結束後，可以點擊一個按鈕，即可導出整個發酵批次的PH值數據，並形成獨立的批次文件。
2 係統設計
2.1 硬件部分
2.1.1 係統框圖
係統框圖如圖1所示。
現場采集控製端由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，工控機界麵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：采用台達DVP48EH00R2，24DI/24DO；
④AD采集模塊：采用台達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控製/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控製櫃進行數據交換，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控製櫃
PLC控製櫃安裝位置根據現場情況而定，盡量選擇清潔，環境溫度低於40度的環境安裝。
③PH值儀表櫃
安裝在發酵罐附近，電極與儀表之間的距離應小於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
2.2 軟件部分
2.2.1工控機主界麵
工控機程序主界麵如圖3所示。
圖3
軟件主界麵反映了所有發酵罐的基本運行數據和狀態，運行數據包括：PH值目標值，PH值測量值和發酵罐的啟動時間，狀態數據包括：運行啟停狀態，報警狀態，手/自動狀態，報警禁止/允許狀態。
如果要了解其中某個發酵罐的詳細運行數據和狀態，可以在主界麵上點擊“進入”，即可進到對應的某一個發酵罐界麵，如圖4所示。
在此界麵上，能詳細的反映了此發酵罐的運行數據和狀態，包括：
①運行狀態指示，報警指示，手/自動狀態，手/自動控製按鈕，手動加堿按鈕，電磁閥開關狀態，電磁閥動作次數，曆史報警記錄。
②批次輸入和顯示，發酵罐啟停時間，啟動計時，數據導出，
③PH值測量值，加堿時間係數，循環檢測時間設定，PH值目標值設定，PH值上下限值設定。
④PH值曆史曲線，PH值實時曲線。
2.2.2界麵操作
圖4
（1）啟動操作
①步輸入本次發酵的批次；
②步設定係統運行參數；
③步選擇手動/自動方式；
④步把PLC控製櫃上的選擇開關旋到“啟動”。
（2）停止操作
①步把PLC控製櫃上的選擇開關旋到“停止”，處於停止狀態時，PLC程序不執行該發酵罐的程序，不能進行手動或自動的加堿。
（3）數據導出
①步在發酵罐停止狀態時，點擊“**罐本批次PH值數據導出”即可，必須是在發酵罐停止狀態時才能導出數據。
（4）手動加堿
①步選擇“手動”按鈕，再點擊“手動加堿”即可打開電磁閥，打開時間在“加堿計時”顯示。
（5）自動加堿
①步選擇“自動”按鈕，係統根據循環時間設定值自動循環檢測加堿。
(6)曲線瀏覽
實時曲線：雙擊實時曲線，可放大實時曲線以方便查看。
曆史曲線：把鼠標移到曆史曲線上，可以看到某時刻的PH值。
2.2.3 保護策略
在電磁閥打開過程中，不管是手動加堿還是自動加堿，隻要測量值超過了目標值，係統會自動關閉電磁閥，以保護過量加堿。
2.2.4報警策略
當測量值高於上限報警值或低於下限報警值時，係統延時10s後發出聲光報警，PLC控製櫃的蜂鳴器發出報警聲，在軟件界麵上對應的發酵罐報警顯示框變成紅色並閃爍。
3 結束語
采用自動加堿後，PH值控製精度為：目標值±0.05，克服了人為手動加堿帶來的不定因素，改善了發酵罐PHwendingxing，tigaolechanpindezhiliangwendingxing，xitongjichenglezhenggechejiandefajiaoguanguanli，caozuogongrenzhixuzaidiannaopangbian，jiukeyilejiehecaozuozhenggeshengchanchejianmeigefajiaoguandegongzuozhuangtai，jiangdilecaozuogongrendelaodongqiangdu。
作者簡介
肖先忠(1977-) 男 工程師，任職於英偉力新能源科技（上海）有限公司。
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