畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于PLC的UHT無(wú)菌機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE題目：基于PLC的UHT無(wú)菌機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系：信息與控制學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)：08303114學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：成績(jī)：年月日PAGEPAGEII摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，無(wú)菌機(jī)技術(shù)越來(lái)越受到廣大工廠作業(yè)者喜愛。本論文為基于PLC的UHT無(wú)菌機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，無(wú)菌機(jī)在目前工程中應(yīng)用非常廣泛，結(jié)合其他行業(yè)的應(yīng)用，提出了基于PLC的UHT無(wú)菌機(jī)系統(tǒng)制動(dòng)控制。把無(wú)菌機(jī)工作流程分為四大部分為進(jìn)料、滅菌、冷卻灌裝及CIP清洗，在本論文中應(yīng)用歐姆龍PLC做程序的編寫，用PLC來(lái)控制無(wú)菌罐的滅菌至清洗，實(shí)現(xiàn)了無(wú)菌罐系統(tǒng)控制的自動(dòng)化，更好的進(jìn)行通過(guò)PC機(jī)來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行。通過(guò)使用組態(tài)王來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使的整個(gè)過(guò)程一目了然，更好的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化采用PLC來(lái)控制無(wú)菌罐的滅菌至清洗，實(shí)現(xiàn)了無(wú)菌罐系統(tǒng)控制的自動(dòng)化，不僅對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，對(duì)無(wú)菌化性能穩(wěn)定、自動(dòng)化程度提高、產(chǎn)量提高都具有深遠(yuǎn)的意義，而且對(duì)無(wú)菌包裝技術(shù)的發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。關(guān)鍵字：可編程控制器；無(wú)菌罐；自動(dòng)控制；世紀(jì)星組態(tài)軟件

AbstractWiththedevelopmentofthesociety,sterilemachinetechnologyismoreandmorebytheplantoperators,love.ThispaperbasedonPLCfortheUHTsterilemachinecomputercontrolsystemdesignprogram,sterilemachineintheengineeringprojectiswidelyused,combinedwiththeapplicationofotherindustries,isputforwardbasedonPLCUHTsterilemachinebrakingcontrolsystem.Theworkingprocessisdividedintofoursterilemachineforfeeding,mostofsterilization,coolingfillingandCIPclean,inthisthesisapplicationomronPLCprogramcompiling,andusePLCtocontrolthesteriletanktocleaningsterilization,realizedtheautomationcontrolsystemsterilecans,betterforthroughthePCtocontroltheoperationofequipment.Throughtheuseofconfigurationkingtoachievetheworkingprocessofthereal-timemonitoring,makethewholeprocessofthebeclearataglance,andbetterrealizetheautomationAdoptingPLCtocontrolfromthesterilizationtotheCIPcleaning,enablesthecontroloftanksystemautomatic,notonlyforlaborproductivityincreasing,forasepticperformancestable,thedegreeofautomationandproductionboostingareallfullofprofoundsignificance,butalsoforthedevelopmentofasepticpackagingtechnologyplaysagoodpromotingrole.Keywords:Programmableaseptictank;auto-control;Centurystarconfigurationsoftware

目錄緒論 11研究背景 11UHT無(wú)菌機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀 12PLC系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀 12應(yīng)用前景 23研究目標(biāo) 24主要工作 21UHT無(wú)菌機(jī)工作原理 41.1UHT滅菌概述 41.1.1UHT定義 41.1.2幾種常用滅菌技術(shù)比較 41.1.3UHT工藝流程 51.2CIP清洗 72無(wú)菌機(jī)系統(tǒng)的組成 102.1UHT無(wú)菌機(jī)裝置的組成 102.2電氣設(shè)備的配置 122.3PLC控制系統(tǒng)的組成 162.3.1PLC控制系統(tǒng)硬件的組成 162.3.2主回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 192.3.3控制回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 203控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 223.1PLC控制程序的實(shí)現(xiàn) 223.2無(wú)菌機(jī)控制過(guò)分析 244組態(tài)畫面功能分析 284.1組態(tài)軟件的介紹 284.2組態(tài)圖形畫面設(shè)計(jì) 284.3組態(tài)畫面分析 29結(jié)論 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34附錄 35沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文PAGE16緒論(1)研究背景1)UHT無(wú)菌機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們的生活水平的日益提高，人們對(duì)于自身的健康和飲食安全的關(guān)注越來(lái)越高，人們飲食的好壞能夠直接關(guān)系著人們的身心身體健康，人們對(duì)現(xiàn)在以及未來(lái)的飲食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)和要求。因此要提高飲食的質(zhì)量和安全程度，全社會(huì)對(duì)飲食罐裝的技術(shù)就有了更加高的要求，而對(duì)殺菌和罐裝的過(guò)程，及食品的包裝技術(shù)越來(lái)越精益求精。當(dāng)前社會(huì)在茶飲料生產(chǎn)過(guò)程中，就已經(jīng)有了非常多的滅菌方法，比如傳統(tǒng)式的熱滅菌法、UHT滅菌法、超高壓殺菌法等等。其中，多種滅菌方法中，UHT技術(shù)的殺菌效果廣受大眾加工生產(chǎn)者的喜愛，幾乎可以達(dá)到滅菌的要求，并且殺菌時(shí)間比較少，食品中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失比較小，營(yíng)養(yǎng)成分保存率達(dá)91%以上，大大超越了超高壓殺菌法。目前這種殺菌技術(shù)已廣泛用于各種飲料、豆制品和牛奶加工等日常食用產(chǎn)品的生產(chǎn)中。2)PLC應(yīng)用現(xiàn)狀PLC(即可編程邏輯控制器）是一種基于微處理器的用戶廣泛友好的控制器，可以實(shí)現(xiàn)很多種控制功能并且適應(yīng)不同層次的各種復(fù)雜性需求。簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言使其可以被普遍具有基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)知識(shí)背景的人控制和運(yùn)作。特殊的程序掃描方式以及抗干擾措施使其穩(wěn)定性普遍優(yōu)于其它類型的控制器。其操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定性好，PLC(即可編程邏輯控制器）被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，食品加工當(dāng)中。PLC(即可編程邏輯控制器）的優(yōu)勢(shì)，使它成為了現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的中樞[1]。1987年IEC頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案。在IEC的定義當(dāng)中，PLC是一種具有強(qiáng)大通信功能、有可擴(kuò)展的I/O接口、能在工作環(huán)境下使用的控制器。與一般意思上的個(gè)人電腦機(jī)相比，PLC具有以下特點(diǎn)[2]：a不僅具有電腦的內(nèi)核，還配置了許多使其適合用于生產(chǎn)過(guò)程控制的元件。bPLC(即可編程邏輯控制器)是一次開發(fā)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)長(zhǎng)當(dāng)中控制用的計(jì)算機(jī)，是一種比較通用的機(jī)器，但是不經(jīng)過(guò)二次開發(fā)，不能在任何具體的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器上使用。cPLC本省體積小，重量很輕，工作可靠性比較高，抗干擾能力很強(qiáng)，控制功能非常的完善，適應(yīng)能力強(qiáng)，安裝方便，容易進(jìn)行擴(kuò)展。而如今，美國(guó)的PLC生產(chǎn)開發(fā)技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)了PLC技術(shù)，由日立公司研發(fā)制作了日本第一臺(tái)PLC，目前為止，PLC的生產(chǎn)廠家已經(jīng)達(dá)到40多家。其中為我們提供本次實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的歐姆龍就是其中比較出名的一家。我國(guó)PLC的發(fā)展比較晚，在改革開放以后才開始引進(jìn)此方面相關(guān)的技術(shù)。早期也曾經(jīng)出過(guò)一些自主研制的可編程邏輯控制器，但都沒(méi)有形成大型化生產(chǎn)，現(xiàn)在我國(guó)自己已經(jīng)可以生產(chǎn)中小型PLC。相信隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷飛躍發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的提高，在不久的將來(lái)我國(guó)定會(huì)研制出完善的高性能可編程邏輯控制器。（2）應(yīng)用前景無(wú)菌機(jī)是無(wú)菌生產(chǎn)中的關(guān)鍵儀器之一，其中包括了高溫殺菌罐和接收經(jīng)過(guò)超高溫殺菌的物料的緩沖罐和貯存罐。近年來(lái)我國(guó)不斷的進(jìn)口國(guó)外先進(jìn)的無(wú)菌罐系統(tǒng)，刺激著我國(guó)企業(yè)對(duì)此類設(shè)備的開發(fā)生產(chǎn)使用[3]。兩年來(lái)在上海、廣州、深圳等城市都有小型的無(wú)菌罐生產(chǎn)，促使著我國(guó)無(wú)菌包裝技術(shù)的不斷發(fā)展。但國(guó)產(chǎn)的此類設(shè)備還存在無(wú)菌時(shí)間較短，無(wú)菌化性能尚不穩(wěn)定,自動(dòng)控制程度不高、機(jī)器產(chǎn)量低等問(wèn)題。在無(wú)菌機(jī)技術(shù)研究開發(fā)還與世界領(lǐng)先水平相差比較遠(yuǎn)，我國(guó)應(yīng)用PLC還處于初級(jí)階段，在未來(lái)工業(yè)中無(wú)菌機(jī)的應(yīng)用將更加的廣泛。（3）研究目標(biāo)本畢業(yè)設(shè)計(jì)以基于PLC無(wú)菌機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，以超高溫式殺菌無(wú)菌機(jī)為研究背景，針對(duì)無(wú)菌機(jī)殺菌過(guò)程為設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)殺菌方法運(yùn)用進(jìn)行研究，并匯編出無(wú)菌機(jī)控制程序，設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互界面，最后完成一個(gè)完整的UHT殺菌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（4）主要工作畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作為：1)通過(guò)閱讀歐姆龍PLC相關(guān)書籍，熟練掌握其使用方法和編程方法。2)了解超高溫式殺菌的工藝要求，確定控制方式以及相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法。3)了解整個(gè)無(wú)菌機(jī)各個(gè)硬件的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，閱讀相關(guān)使用說(shuō)明，確定正確的使用方法。4)應(yīng)用編程軟件編寫控制程序。5)通過(guò)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面。本論文一共分為四大部分，第一部分為簡(jiǎn)述UHT無(wú)菌機(jī)的概念及其工作流程，第二主要無(wú)菌機(jī)的基本構(gòu)成及其原器件的介紹，第三部分為通過(guò)PLC程序?qū)崿F(xiàn)無(wú)菌機(jī)的自動(dòng)控制及其PLC梯形圖介紹，第四部分為組態(tài)部分，用組態(tài)王模擬無(wú)菌機(jī)工作。

1UHT無(wú)菌機(jī)工作原理1.1UHT滅菌概述超高溫殺菌(UHT)于1949年出現(xiàn)而問(wèn)世，從此技術(shù)問(wèn)世于美國(guó)之后，其他許多發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)的研究出了多種類型的超高溫殺菌設(shè)備。此超高溫處理可分為間接加熱和直接加熱兩大類型。它是使料液快速的無(wú)毒提升至130℃以上，然后保持一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的瞬時(shí)間殺菌。1.1.1UHT定義UHT，超高溫瞬時(shí)殺菌，它是鮮奶處理中的一種滅菌技術(shù)，可無(wú)需在10℃以下保存，產(chǎn)品保質(zhì)期可以達(dá)到1-6個(gè)月。目前市場(chǎng)上的紙包裝的液體牛奶幾乎均采UHT[4]。物料在連續(xù)流動(dòng)的狀態(tài)下通過(guò)套管式熱交換器加熱至130—150℃，并且在這一溫度下保持一定的時(shí)間(一般為2到4秒)以達(dá)到商業(yè)無(wú)菌水平，然后在無(wú)菌狀態(tài)下灌裝于無(wú)菌包裝器皿中。整個(gè)滅菌過(guò)程在高溫狀態(tài)下瞬間完成，將能引起物料變質(zhì)的微生物和芽抱徹底殺除[5]，同時(shí)，極大的保存了食品自身的味道和營(yíng)養(yǎng)成分。這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募庸すに嚭驮O(shè)備精確的處理方法有效地防止了食品在包裝上的二次污染，大大提高了產(chǎn)品的保質(zhì)時(shí)間。UHT技術(shù)選采用直列套管式換熱器殺菌系統(tǒng)，因其在較高蒸汽壓力及超高溫狀態(tài)下所具備的可靠工作性能，尤其連續(xù)工作時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)十多個(gè)小時(shí)，從而獲得了比板式殺菌系統(tǒng)更為廣泛的應(yīng)用，使人們?cè)谑秤蒙细拥姆判?。管式UHT滅菌設(shè)備設(shè)計(jì)用于牛奶、果汁類似產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)性滅菌工藝。該設(shè)備的產(chǎn)量主要由進(jìn)料系統(tǒng)中的流量控制加以調(diào)節(jié)，在采用全流量平均質(zhì)方式時(shí)，利用均質(zhì)機(jī)來(lái)控制流量。由于對(duì)產(chǎn)品的加熱和冷卻均在板式換熱器中熱回收部分進(jìn)行，因而熱回收率最高可達(dá)90%以上。1.1.2幾種滅菌技術(shù)的比較當(dāng)前在牛奶生產(chǎn)過(guò)程中，有許許多多種滅菌的方法，比如傳統(tǒng)的加熱蒸汽滅菌法、超高溫瞬時(shí)滅菌法、超高壓殺菌法、膜冷除菌法等等[6]。(1)高溫殺菌釜?dú)⒕夹g(shù)傳統(tǒng)的酒類高溫殺菌釜?dú)⒕鷾囟纫话悴捎?20℃，持續(xù)時(shí)間為8到15分鐘。這種滅菌方法的溫度高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。由于酒糟組分的成分復(fù)雜不穩(wěn)定性，還原時(shí)電位普遍低于其他產(chǎn)品，因此經(jīng)高溫加工發(fā)酵后殺菌處理，其感官品質(zhì)變化很大。(2)超高溫瞬時(shí)滅菌法超高溫殺菌于1949年隨著斯托克(stork)裝置的出現(xiàn)而問(wèn)世，其后世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn)了多種類型的超高溫殺菌設(shè)備。超高溫處理可分為間接加熱和直接加熱兩大類型。它是使料液迅速升溫至130℃以上，然后保持幾秒鐘，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)料液瞬間的殺菌[7]。UHT技術(shù)的殺菌效果非常顯著，可接近滅菌的要求，并且殺菌時(shí)間較短，物品中營(yíng)養(yǎng)成分保存的比較完整，營(yíng)養(yǎng)成分保存率達(dá)92%以上，這種技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于上述兩種殺菌法。目前這種殺菌技術(shù)已廣泛用于各種飲料、豆乳、酒和牛奶生產(chǎn)等的生產(chǎn)中。(3)超高壓殺菌法近年來(lái)，由日本研制出了一種非常新型的食品加工保存技術(shù)，就是超高壓殺菌技術(shù)，隨著這種技術(shù)的問(wèn)世在食品加工保藏更加的先進(jìn)基本上滿足我社會(huì)要求。所謂高靜壓技術(shù)(HighHydrostaticPressure簡(jiǎn)稱HHP)就是將食品密封于有彈性的容器，在高靜壓(一般100MPa以上)下進(jìn)行處理，處理完畢后，以達(dá)到良好保存的目的。超高壓殺菌特別適用于牛奶類食品的殺菌。(4)膜冷除菌法隨著材料科學(xué)的發(fā)展，各種可用于物料分離的膜相繼出現(xiàn)，膜分離技術(shù)己在食品、生物制藥等工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，例如生化物質(zhì)的提取、純水的制備、果汁的濃縮等。膜分離過(guò)程根據(jù)推動(dòng)力的不同，大體上可分為兩種[8]。一類是以壓力為推動(dòng)力的膜過(guò)程，如超濾;另一類是以電為推動(dòng)力的膜過(guò)程，稱為離子交換，如電滲析。以壓力為推動(dòng)力的膜過(guò)程，根據(jù)膜所用的孔徑和截留能力可以分為微孔過(guò)濾、超濾和反滲透等。食品工程中的殺菌技術(shù)還很多，如:二氧化氯殺菌技術(shù)、氯氣殺菌技術(shù)、電子滅菌技術(shù)、加熱與加壓并用殺菌技術(shù)、加熱與化學(xué)藥劑并用殺菌技術(shù)、加熱與輻射并用殺菌技術(shù)、靜電殺菌技術(shù)等。這些技術(shù)正在得以研究和應(yīng)用，而本文中的殺菌技術(shù)主要的就是利用的超高溫瞬時(shí)滅菌法(UHT)。1.1.3UHT工藝流程按照換熱方式，UHT系統(tǒng)可分為間接加熱和直接加熱系統(tǒng)。間接加熱系統(tǒng)通過(guò)管式換熱器或板式換熱器完成換熱。直接加熱方式是將飲料加熱到一定壓力下的蒸汽室內(nèi)或?qū)⒄羝⑷腼嬃现校谡羝查g冷凝的同時(shí)加熱飲料到135℃的滅菌溫度，保持55后，然后冷卻。它的特點(diǎn)是加熱時(shí)間和冷卻時(shí)間非常的段幾乎不超過(guò)1秒。對(duì)飲料中對(duì)人體有益的物質(zhì)的影響比較小。但是，直接加熱法的溫度跳動(dòng)初始很慢，使他在生產(chǎn)成本要比其他技術(shù)消耗的；物料中的營(yíng)養(yǎng)成分流失的比較嚴(yán)重，這一點(diǎn)尤其不利于飲牛奶的生產(chǎn)，同時(shí)也破壞了牛奶中一些營(yíng)養(yǎng)成分的穩(wěn)定。目前，在我許多超高溫瞬時(shí)殺菌飲料生產(chǎn)加工使用間接加熱的UHT系統(tǒng)[9]，采用板式或管式換熱器，這種間接加熱法中板式換熱器板間流道較窄，容易在其流管中產(chǎn)生沉淀物質(zhì)堵塞住了流管的通常，引起系統(tǒng)內(nèi)部壓力飛速的上升，它的工作時(shí)間比管式換熱器短得多，增大了生產(chǎn)成本。管式換熱器他可以承受內(nèi)部更大的壓強(qiáng)，生產(chǎn)轉(zhuǎn)的時(shí)間要比板基于模糊自適應(yīng)PID算法的飲料灌裝溫度與液位控制式系統(tǒng)的時(shí)間長(zhǎng)，并且處理產(chǎn)品范圍較大，如有些不適合板式系統(tǒng)的粘性產(chǎn)品可用管式系統(tǒng)加工，另外管式系統(tǒng)拆卸以及觀察內(nèi)的清潔情況明顯易于板式系統(tǒng)及盤管式系統(tǒng)。管式UHT滅菌機(jī)廣泛用于液態(tài)食品“無(wú)菌”和“非無(wú)菌”熱處理的全自動(dòng)系統(tǒng)，產(chǎn)品的粘度范圍很大，并能適應(yīng)纖維和顆粒。該滅菌機(jī)設(shè)計(jì)為高精度的產(chǎn)品，精確的控制水溫。產(chǎn)品從平衡泵入，預(yù)熱到均質(zhì)溫度，在預(yù)熱到90一95℃，進(jìn)行如蛋白質(zhì)的穩(wěn)定，然后超高溫滅菌，最后冷卻到灌裝溫度。系統(tǒng)用熱水與殺菌是在循環(huán)回路中，節(jié)省能源。管子的直徑、形狀(平直或波紋的)和管束的選擇有產(chǎn)品的需要決定。每年只需檢查一次?？梢赃x擇熱灌裝，如90℃；附加冷卻段也可用于低溫灌裝產(chǎn)品。在飲料加工過(guò)程中，茶品從加工車間到滅菌設(shè)備前的溫度是46℃，進(jìn)入滅菌設(shè)備內(nèi)加熱，保持到68℃保持20min。進(jìn)入U(xiǎn)HT的物料從70℃上升到135℃，且在135℃的環(huán)境下保持55，蒸汽在UHT中按照逆流方式進(jìn)行傳熱，蒸汽釋放出氣化潛熱。在UHT的預(yù)熱和高溫殺菌過(guò)程中，對(duì)物料的溫度的控制，主要是通過(guò)控制高壓熱蒸汽的流量，以達(dá)到改變單位時(shí)間內(nèi)的熱蒸汽的能量，從而達(dá)到控制物料的預(yù)熱溫度和UHT高溫殺菌的溫度，達(dá)到精確控制飲料的殺菌溫度的特性。茶飲料罐裝一般分為熱罐裝和無(wú)菌冷灌裝。(1)熱灌裝技術(shù)熱灌裝技術(shù)要以耐熱性能好器皿的商品化為前提，采用85℃到95℃的溫度進(jìn)行裝罐，然后倒瓶305~455進(jìn)行器皿蓋殺菌以達(dá)到保鮮。(2)無(wú)菌冷灌裝無(wú)菌冷灌裝是指在無(wú)菌條件下對(duì)飲料產(chǎn)品進(jìn)行冷(常溫)灌裝[10]，這是相對(duì)于通常采用在一般條件下進(jìn)行的高溫?zé)峁嘌b方式而言的。在無(wú)菌條件下灌裝時(shí)，設(shè)備上可能會(huì)引起飲料發(fā)生微生物污染的部位均保持無(wú)菌狀態(tài)，所以不必在飲料內(nèi)添加防腐劑，也不必在飲料灌裝封口后再進(jìn)行后期殺菌，就可以滿足長(zhǎng)貨架期的要求，同時(shí)可保持飲料的口，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相關(guān)技術(shù)。在飲料灌裝機(jī)設(shè)備方面，美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利和英國(guó)的制造水平相對(duì)較高。主要體現(xiàn)在多功能、高速度、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。由此可知在飲料灌裝機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)其智能性要求越來(lái)越高，因此在對(duì)控制中對(duì)飲料的溫度液位及充填過(guò)程都提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。1.2CIP清洗CIP清洗即原位清洗，是奶制品、果汁、啤酒和飲料等食品加工業(yè)的重要設(shè)備組成部分，CIP清洗是保證食品加工質(zhì)量和食品衛(wèi)生不可缺少的工藝過(guò)程。食品加工過(guò)程中有各種流體，包括產(chǎn)品流體、輔助流體如蒸汽、水或二氧化碳?xì)怏w，流體的載體容易被微生物和細(xì)菌污染，CIP系統(tǒng)是為了防止產(chǎn)品流體和輔助流體被微生物和細(xì)菌污染而附加的工藝設(shè)備。CIP清洗即不分解生產(chǎn)設(shè)備，又可用簡(jiǎn)單操作方法安全自動(dòng)的清洗系統(tǒng)，幾乎被引進(jìn)到所有的食品，飲料及制藥等工廠。CIP清洗不僅能清洗機(jī)器，而且還能控制微生物。CIP清洗技術(shù)已經(jīng)很廣泛的應(yīng)用在先進(jìn)的食品行業(yè)，比如酵母行業(yè)的龍頭企業(yè)安琪酵母，就是采用的全套CIP清洗程序進(jìn)行管道和罐子的清洗的。食品加工過(guò)程中，包裝設(shè)備運(yùn)行前及運(yùn)行一段時(shí)間后，必須對(duì)貯料罐、管道、設(shè)備上接觸產(chǎn)品流體的關(guān)鍵部位進(jìn)行物理和化學(xué)清洗，清除可導(dǎo)致產(chǎn)品污染、變質(zhì)的微生物和其它雜質(zhì)，如礦物質(zhì)結(jié)垢、奶垢等，使包裝后的食品有一定的保質(zhì)期和貨架壽命。CIP清洗裝置其有以下的優(yōu)點(diǎn)：(1)能使生產(chǎn)合理化及提高生產(chǎn)效率。(2)與手洗相比較，不但沒(méi)有因工作者之差異而影響清洗效果，還能提高其產(chǎn)品質(zhì)量。(3)能防止清洗作業(yè)中的危險(xiǎn)。(4)可節(jié)能清洗劑、水及生產(chǎn)成本。(5)能增加機(jī)器部件的使用年限。CIP系統(tǒng)是隨著食品工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展和完善的，最初對(duì)貯罐、管道和設(shè)備的清洗是由人工拆開清洗，費(fèi)時(shí)費(fèi)力效果不佳。CIP系統(tǒng)采用清洗流體循環(huán)清洗貯罐、管道和設(shè)備，不拆卸即可達(dá)到理想的清洗效果。CIP系統(tǒng)主要由CIP站和可實(shí)現(xiàn)CIP清洗功能的包裝（灌裝）設(shè)備組成。CIP站主要由物理清洗罐、化學(xué)清洗罐、管道、泵、控制系統(tǒng)和附件組成。物理清洗罐、化學(xué)清洗罐、泵，通過(guò)管道和待清洗設(shè)備連接起來(lái)，通過(guò)CIP控制系統(tǒng)對(duì)清洗液進(jìn)行壓力、流量、溫度的控制。根據(jù)清洗工藝過(guò)程，清洗液通過(guò)管道輸送到待清洗設(shè)備，清洗、回收等對(duì)其進(jìn)行循環(huán)清洗。待清洗的包裝設(shè)備必須本身有內(nèi)部的CIP回路，運(yùn)行CIP后能將其徹底清洗干凈。CIP運(yùn)行效果主要取決于清洗液的流速、洗滌劑濃度、溫度和清洗時(shí)間等參數(shù)的控制。(1)清洗液的流速清洗液必須保持2～3m/s的高流速，使清洗液高速通過(guò)管道產(chǎn)生湍流，以沖凈管道內(nèi)壁的污垢（物理清洗）。對(duì)容器內(nèi)部采用噴霧器或噴嘴進(jìn)行清洗。為了獲得好的湍流，必須對(duì)清洗液的流量和壓力進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)CIP站泵的選擇，達(dá)到所需要的流速。(2)清洗液的溫度和洗滌劑的濃度合適的選擇確定清洗液的溫度和洗滌劑濃度，可以達(dá)到預(yù)期的清洗效果，對(duì)于除去管道和容器內(nèi)壁沉積的頑固性污垢，如礦物質(zhì)，奶垢等。在一定的濃度和溫度范圍內(nèi)，清洗液中洗滌劑的濃度和溶液的電導(dǎo)率成線性關(guān)系，采用過(guò)程儀表或PLC對(duì)溶液的電導(dǎo)率的測(cè)量控制，達(dá)到對(duì)洗滌劑濃度的控制。清洗液的溫度控制采用過(guò)程儀表或PLC控制，不同的介質(zhì)（洗滌劑）要求溫度不同，如堿液的溫度要求達(dá)到60～65℃。(3)清洗的時(shí)間為了確保達(dá)到有效的清洗，就必須對(duì)清洗的時(shí)間進(jìn)行控制，時(shí)間的長(zhǎng)短根據(jù)清洗工藝決定。預(yù)沖洗，用冷水沖洗，去除物料殘留液；堿洗，用堿液（工藝要求的濃度和溫度）清洗，除去管壁和容器內(nèi)壁頑垢；熱沖洗，用熱水沖掉堿液；酸洗，用酸液（工藝要求的濃度和溫度）中和殘留堿液；最后沖洗，用清水最后沖洗掉酸液，直到?jīng)_洗干凈；消毒，若停產(chǎn)，用食品級(jí)消毒液對(duì)設(shè)備進(jìn)行浸泡消毒，準(zhǔn)備下一段生產(chǎn)。清洗的時(shí)間由清洗工藝決定，待清洗設(shè)備一般都提供CIP清洗工藝。生產(chǎn)廠家可根據(jù)包（灌）裝產(chǎn)品的理化性質(zhì)、當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)、所選洗滌劑的濃度和溫度要求，進(jìn)一步確定生產(chǎn)過(guò)程的清洗工藝。圖1.1CIP工藝流程當(dāng)無(wú)菌罐進(jìn)行CIP清洗時(shí)，無(wú)菌罐進(jìn)行一個(gè)先檢測(cè)罐內(nèi)的液位，溫度，濃度控制，并堿洗罐內(nèi)。洗完之后判斷罐內(nèi)是否用酸洗有YES和NO，經(jīng)過(guò)判斷之后選擇是否酸洗，最后進(jìn)行罐內(nèi)沖洗，判斷是否消毒。

2無(wú)菌機(jī)系統(tǒng)的組成2.1UHT無(wú)菌機(jī)裝置的組成飲料罐裝控制系統(tǒng)的方案的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)飲料的罐裝中的UHT殺菌處理、飲料的恒溫?zé)o菌儲(chǔ)存、存儲(chǔ)罐液位控制、飲料的罐裝、PET瓶的封蓋、飲料PET瓶容量檢驗(yàn)、噴淋冷卻及管道的CIP清洗等，其中最關(guān)鍵的就是UHT的殺菌處理，因?yàn)閷?duì)殺菌溫度的控制的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系著產(chǎn)品的衛(wèi)生及飲用安全，所以在控制設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要有一個(gè)更合理的算法去實(shí)現(xiàn)控制要求。整個(gè)控制系統(tǒng)采用PLC與觸摸屏結(jié)合的控制方式，并通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)狀況，便于實(shí)時(shí)獲得生產(chǎn)的狀況，及時(shí)采取合適的操作，達(dá)到更高的控制要求和減少操作人員的操作負(fù)擔(dān)。2.1.1飲料灌裝工藝流程下圖為飲料灌裝工藝流程，物料進(jìn)入當(dāng)殺菌緩沖罐，進(jìn)行超高溫瞬時(shí)殺菌，殺菌完成后進(jìn)行裝罐，用PEY瓶封蓋再進(jìn)行罐內(nèi)的液位檢測(cè)，打開噴淋閥進(jìn)行冷卻如下圖2.1。圖2.1飲料灌裝工藝流程2.1.2系統(tǒng)運(yùn)行條件與控制工藝要求飲料罐裝能否達(dá)到飲料生產(chǎn)及衛(wèi)生安全的標(biāo)準(zhǔn)，直接決定著生產(chǎn)成本的高低，生產(chǎn)的是否連續(xù)進(jìn)行，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益和廣大消費(fèi)者的健康等。因此必須對(duì)飲料罐裝的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，主要包括殺菌緩沖罐液位溫度控制，UHT高溫殺菌溫度控制，罐裝緩沖罐液位及溫度控制，PET瓶產(chǎn)品容量檢測(cè)及高溫產(chǎn)品的冷卻控制等。(l)殺菌緩沖罐液位溫度控制網(wǎng)在UHT高溫殺菌前必須保持產(chǎn)品液的溫度為45℃，減少細(xì)菌的滋生和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，還要為巴氏殺菌預(yù)熱和UHT高溫殺菌提供合適溫度的產(chǎn)品，減少UHT高溫殺菌的時(shí)間，保護(hù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。并且要保持緩沖罐內(nèi)的液位在一定范圍內(nèi)，便于后續(xù)殺菌的順利進(jìn)行。(2)UHT高溫殺菌溫度控制在飲料加工過(guò)程中，常用巴氏殺菌機(jī)進(jìn)行預(yù)殺菌，飲料從調(diào)配車間進(jìn)入到殺菌機(jī)前的溫度為45℃，進(jìn)入殺菌機(jī)加熱到70℃，保持20min。密度為基于模糊自適應(yīng)PID算法的飲料灌裝溫度與液位控制2.7g/ml，每秒鐘處理的物料是0.6kg/s，局部總傳熱系數(shù)k根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取150w/(m2·℃)。進(jìn)入設(shè)備的物料從70℃上升到135℃，且在135℃的環(huán)境下保持5s，蒸汽在設(shè)備中嚴(yán)格的按照逆流方式進(jìn)行傳熱，蒸汽釋放出氣化潛熱。超高溫瞬時(shí)滅菌熱交換超高溫瞬時(shí)滅菌熱交換。在整個(gè)的飲料生產(chǎn)中，UHT高溫殺菌至關(guān)重要，溫度的高低，直接影響著殺菌質(zhì)量和對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保護(hù)程度。(3)罐裝緩沖罐液位及溫度控制經(jīng)過(guò)UHT高溫殺菌以后的飲料，經(jīng)過(guò)冷卻水的冷卻以后，溫度降到PET瓶罐裝時(shí)能夠承受的溫度，在綠茶的飲料的PET瓶的罐裝需要的罐裝溫度為89℃左右，因此經(jīng)過(guò)高溫殺菌及冷卻后的綠茶飲料的溫度應(yīng)該維持在(89士l)℃，所以在冷卻后進(jìn)入緩沖罐的待裝飲料的溫度的控制也很重要，過(guò)低可能會(huì)影響產(chǎn)品的健康指數(shù)，降低衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)高會(huì)導(dǎo)致PET瓶的變形，影響正常的充填。因此也需要此時(shí)對(duì)緩沖罐的產(chǎn)品運(yùn)用PID進(jìn)行控制，對(duì)于罐內(nèi)液位的控制，由于液位過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致罐內(nèi)產(chǎn)品被壓力壓出，引起產(chǎn)品液的回流的問(wèn)題，液位過(guò)低會(huì)影響正常的灌裝機(jī)罐裝，影響產(chǎn)量和PET瓶?jī)?nèi)產(chǎn)品的容量，所以也必須對(duì)罐內(nèi)液位有一個(gè)比較快速準(zhǔn)確的控制。(4)PET瓶產(chǎn)品容量檢測(cè)經(jīng)過(guò)灌裝機(jī)罐裝，PET瓶封蓋機(jī)封蓋以后的半成品，并不是完全符合生產(chǎn)的要求，尤其是對(duì)產(chǎn)品的重量的要求也是比較嚴(yán)格的。某廠家綠茶的PET瓶裝標(biāo)準(zhǔn)容量為50Oml，在生產(chǎn)過(guò)程中要維持在(500士10)ml，保持罐裝誤差為2%以內(nèi)，PET瓶罐裝容量的過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致PET在經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻以后，PET瓶膨脹，使PET瓶變形，致使后續(xù)的打檢及包裝不能順利進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)被卡進(jìn)生產(chǎn)線的軌道內(nèi)，使整個(gè)的生產(chǎn)線進(jìn)入緊急停機(jī)狀態(tài)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的產(chǎn)量;PET瓶罐裝容量的過(guò)低，會(huì)使產(chǎn)品瓶裝重量不能達(dá)標(biāo)，被次品處理手給推出生產(chǎn)線，然后處理掉，這樣也增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，因此對(duì)罐裝PET內(nèi)產(chǎn)品容量的檢測(cè)及處理也是飲料罐裝過(guò)程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。這樣可以讓操作人員及時(shí)調(diào)整灌裝機(jī)轉(zhuǎn)速或更改其他參數(shù)，以達(dá)到調(diào)整精確的飲料罐裝的效果和目標(biāo)。(5)高溫產(chǎn)品的冷卻控制PET瓶罐裝產(chǎn)品經(jīng)過(guò)液位檢測(cè)及處理后的正品不能馬上進(jìn)行打檢和包裝，因?yàn)镻ET瓶本身容易受到熱膨脹的影響，使PET瓶嚴(yán)重變形，所以必須要經(jīng)過(guò)冷卻塔的冷卻處理，處理時(shí)間大概為30min使冷卻后的PET瓶的溫度降到常溫(20℃)以下，因此必須對(duì)冷卻塔德冷卻水的溫度進(jìn)行控制，使PET瓶罐裝飲料在經(jīng)過(guò)冷卻塔后能夠順利達(dá)到20℃以下，便于飲料生產(chǎn)的打檢、套標(biāo)和包裝。所以必須對(duì)控制冷卻水的控制閥門，調(diào)節(jié)冷卻水的流量，維持正常的生產(chǎn)需要。2.2電氣設(shè)備的配置傳感器與執(zhí)行器的設(shè)計(jì)、選型是控制系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。其中傳感器是自動(dòng)控制系統(tǒng)獲取所有被測(cè)對(duì)象信息的輸入端口，是信號(hào)檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換的中心組成部分。本系統(tǒng)的檢測(cè)儀表由在線溫度傳感器，液位檢測(cè)儀，熱電偶，流量計(jì)，基于模糊自適應(yīng)PID算法的飲料灌裝溫度與液位控制液位傳感器等傳感器組成。(l)溫度傳感器溫度傳感器有多種多樣，在工業(yè)生產(chǎn)上的，尤其是一些特殊行業(yè)，對(duì)傳感器的要求比較苛刻，在本系統(tǒng)中，由于是食品行業(yè)，所以對(duì)傳感器的要求比較高，本文采用WZP一Pt100熱電阻一愷裝式傳感器，直接測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中的一200℃~500℃范圍內(nèi)液體、蒸汽和汽體介質(zhì)以及固體表面溫度，壓簧式或固定式感溫元件、即插即用，抗震性好，經(jīng)久耐用進(jìn)口薄膜電阻元件，測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定可靠。(2)液位檢測(cè)儀對(duì)于罐裝以后的PET瓶?jī)?nèi)的產(chǎn)品液位的測(cè)試，由于罐裝自動(dòng)化生產(chǎn)線是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，對(duì)PET瓶進(jìn)行液位檢測(cè)的，所以要求液位檢測(cè)儀必須能夠快速檢測(cè)出液位不達(dá)標(biāo)的次品，并進(jìn)行處理。本系統(tǒng)使用DMS100型灌裝液位檢測(cè)儀非接觸式在線檢測(cè)，速度快，精度高自動(dòng)剔除不合格的瓶，其檢測(cè)速率:毛500瓶/分鐘或300瓶/分鐘，有瓶和無(wú)瓶的最小時(shí)間寬度為10ms。使用環(huán)境:溫度O℃~40℃，相對(duì)濕度不大于95%，供電電源:220V士20V，50Hz。溫度誤差:在0℃~40℃范圍內(nèi)，相對(duì)于20℃的測(cè)量值溫度誤差毛0.25mm。(3)熱電偶熱電偶為工業(yè)應(yīng)用中最普遍的測(cè)量器件，特點(diǎn)是溫度測(cè)量量超大，性能穩(wěn)定，測(cè)量精度，能滿足工業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程中溫度測(cè)量的需要，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它輸出的是電信號(hào)，可以遠(yuǎn)傳，有利于集中檢測(cè)。本系統(tǒng)循環(huán)水溫度檢測(cè)采用K型熱電偶，測(cè)量范圍O~1300℃，輸出為電壓信號(hào)，可以與選用的熱電偶直接相連。(4)流量計(jì)對(duì)于UTH殺菌過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)品液的流量控制采用HQ一LC型橢圓齒輪流量計(jì)是一種容積型測(cè)量?jī)x表。用于管道中液體流量連續(xù)或間斷測(cè)量和控制的儀表。它具有量程范圍大、優(yōu)異的準(zhǔn)確度、壓力損失小、粘度適應(yīng)性強(qiáng)、能測(cè)量高溫高粘液體、標(biāo)定方便、安裝簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)。適用于原油、化工、化纖、交通、商貿(mào)、食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、科研和軍事工業(yè)中流量的計(jì)量。橢圓齒輪流量計(jì)可現(xiàn)場(chǎng)指示累積流量、瞬時(shí)流量，單次流量等，亦可輸出脈沖信號(hào)、4—20mA或1—5V模擬信號(hào)、4—20mA+HART、MODBUS、支持232，485通訊等。(5)液位傳感器本文要對(duì)高溫的產(chǎn)品液進(jìn)行液位控制，因此液位傳感器必須要適合至少在100℃以內(nèi)的液體溫度，所以采用導(dǎo)壓式液位變送器，DPSH—A高溫液位變送器，敏感器件安裝在中繼箱下端，投入部件為平衡罩，兩者之間導(dǎo)氣管(導(dǎo)壓)相連，基于模糊自適應(yīng)P丁D算法的飲料灌裝溫度與液位控制。液柱的壓力通過(guò)空氣的傳導(dǎo)間接地由導(dǎo)氣管傳遞給敏感部，這樣就避免敏感部器件與被測(cè)介質(zhì)的直接接觸。不僅適用于普通水的測(cè)量，還適用于高溫、粘稠、腐蝕等介質(zhì)特殊場(chǎng)合的液位測(cè)量。量程:O—lm，0—30m，測(cè)量介質(zhì):各類水、重輕油、原油、酸堿等各類腐蝕液;精度0.25%F.S；0.5%F.5(一般為0.5%F.5)；輸出:4—20mA(O—10mA亦可)；溫度:環(huán)境溫度O一60℃，介質(zhì)溫度O一400℃，電源:24VDC；因此其參數(shù)很好的滿足了環(huán)境也工藝要求?？刂圃O(shè)備則選用相應(yīng)的水泵、電機(jī)、電磁閥和變頻器等。(l)電磁閥電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由繼電器控制。電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用。電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)?yè)踝』蚵┏霾煌呐庞偷目?，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。選用不銹鋼質(zhì)的電磁閥，直流24V電壓控制。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所選用的電磁閥實(shí)圖如圖2.2所示。圖2.2電磁閥實(shí)圖比例電動(dòng)閥調(diào)節(jié)閥，又名控制閥，在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域中，通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，可以分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥三種；按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。在現(xiàn)代化工廠的自動(dòng)控制中，調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產(chǎn)取決于流動(dòng)著的液體和氣體的正確分配和控制。盡管調(diào)節(jié)閥得到廣泛的使用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其它單元大概都沒(méi)有像它那樣少的維護(hù)工作量。在許多系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥經(jīng)受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴(yán)重，然而，當(dāng)它控制工藝流體的流動(dòng)時(shí)，它必須令人滿意地運(yùn)行及最少的維修量。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受4~20mA控制信號(hào)，改變閥門的開度，同時(shí)將閥門開度的隔離信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所選用的調(diào)節(jié)閥實(shí)圖如圖2.3所示。圖2.3調(diào)節(jié)閥(3)電機(jī)交流電機(jī)是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒(méi)有換向器（見直流電機(jī)的換向），因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬(wàn)千瓦、甚至上百萬(wàn)千瓦。20世紀(jì)80年代初，最大的汽輪發(fā)電機(jī)已達(dá)150萬(wàn)千瓦。罐裝用電機(jī)采用5.SKw大功率電機(jī)，轉(zhuǎn)速達(dá)到295Or/min，揚(yáng)程為37.2m。(4)離心水泵離心泵有立式、臥式、單級(jí)、多級(jí)、單吸、雙吸、自吸式等多種形式。其主要的工作原理有：離心是物體慣性的表現(xiàn)。比如雨傘上的水滴，當(dāng)雨傘緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水滴會(huì)跟隨雨傘轉(zhuǎn)動(dòng)，這是因?yàn)橛陚闩c水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然。但是如果雨傘轉(zhuǎn)動(dòng)加快，這個(gè)摩擦力不足以使水滴在做圓周運(yùn)動(dòng)，那么水滴將脫離雨傘向外緣運(yùn)動(dòng)。就象用一根繩子拉著石塊做圓周運(yùn)動(dòng)，如果速度太快，繩子將會(huì)斷開，石塊將會(huì)飛出。這個(gè)就是所謂的離心離心泵就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。高速旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片帶動(dòng)水轉(zhuǎn)動(dòng)，將水甩出，從而達(dá)到輸送的目的。采用耐粘稠的循環(huán)水泵，流量50—110m3/h，揚(yáng)程10~15m，變頻控制。(5)電加熱器電加熱是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的過(guò)程。自從發(fā)現(xiàn)電源通過(guò)導(dǎo)線可以發(fā)生熱效應(yīng)之后，世界上就許多發(fā)明家從事于各種電熱電器的研究與制造。流體防爆電加熱器是一種消耗電能轉(zhuǎn)換為熱能，來(lái)對(duì)需加熱物料進(jìn)行加熱。在工作中低溫流體介質(zhì)通過(guò)管道在壓力作用下進(jìn)入其輸入口，沿著電加熱容器內(nèi)部特定換熱流道，運(yùn)用流體熱力學(xué)原理設(shè)計(jì)的路徑，帶走電熱元件工作中所產(chǎn)生的高溫?zé)崮芰?，使被加熱介質(zhì)溫度升高，電加熱器出口得到工藝要求的高溫介質(zhì)。電加熱器內(nèi)部控制系統(tǒng)依據(jù)輸出口的溫度傳感器信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)電加熱器輸出功率，使輸出口的介質(zhì)溫度均勻；當(dāng)發(fā)熱元件超溫時(shí)，發(fā)熱元件的獨(dú)立的過(guò)熱保護(hù)裝置立即切斷加熱電源，避免加熱物料超溫引起結(jié)焦、變質(zhì)、碳化，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致發(fā)熱元件燒壞，有效延長(zhǎng)電加熱器使用壽命。加熱執(zhí)行器選用電加熱管，PLC輸出0~10V電壓控制信號(hào)到雙向晶閘管中，控制電加熱管的加熱功率，指揮電加熱管動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)水溫度的控制。(6)變頻器變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。選用西門子MM430變頻器。MM43O變頻器由微處理器控制，采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極晶體管作為功率輸出器件，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。MM430變頻器具有全面而完善的保護(hù)功能，特別適合用于水泵和電機(jī)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。變頻器常見的頻率給定方式主要有：操作器鍵盤給定、接點(diǎn)信號(hào)給定、模擬信號(hào)給定、脈沖信號(hào)給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，須按照實(shí)際所需進(jìn)行選擇設(shè)置，可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式之間的疊加和切換。2.3PLC控制系統(tǒng)的組成 2.3.1PLC控制系統(tǒng)硬件的組成為實(shí)現(xiàn)對(duì)飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)控，根據(jù)生產(chǎn)的安全及高效的要求，設(shè)計(jì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)方案如圖2.4所示。圖2.4控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)采用上位機(jī)、下位機(jī)PLC構(gòu)成的系統(tǒng)監(jiān)控方案，系統(tǒng)硬件按以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn):(1)現(xiàn)場(chǎng)層；由系統(tǒng)的各種檢測(cè)儀表儀器(如溫度傳感器，液位檢測(cè)儀，熱電偶，溫度傳感器，流量計(jì))還有控制設(shè)備(如加熱器，電磁閥，水泵，電機(jī)，變頻器，次品處理手)組成。(2)本地控制層；由PLC和輸入輸出擴(kuò)展模塊組成。PLC作為下位機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各測(cè)試設(shè)備采集的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行邏輯關(guān)系，自動(dòng)控制各站點(diǎn)內(nèi)的電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。選用通用性好、功能強(qiáng)大、可靠性高的歐姆龍CP1L作為主機(jī)。(3)遠(yuǎn)程監(jiān)控層；上位機(jī)選用性能穩(wěn)定、抗干擾性能好的工控機(jī)，采用組態(tài)王組態(tài)軟件對(duì)上位機(jī)監(jiān)控功能進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工藝流程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄和監(jiān)控，將工藝流程以直觀的畫面顯示出來(lái)，一記錄在線檢測(cè)的參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，分析參數(shù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)布和預(yù)報(bào)運(yùn)行情況，實(shí)施診斷和報(bào)警。由于由工控機(jī)構(gòu)成的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置在離現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)的監(jiān)控室內(nèi)，故采用現(xiàn)場(chǎng)總線基于模糊自適應(yīng)PID算法的飲料灌裝溫度與液位控制實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)PLC之間的通訊。上位機(jī)是專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的特點(diǎn)和要求設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，又稱工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，與普通計(jì)算機(jī)相比具有以下特點(diǎn)；(1)實(shí)時(shí)性好，可靠性高，平均無(wú)故障工作時(shí)間達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)；(2)具有防塵、防輻射、防振動(dòng)沖擊、較好的電磁兼容性和高抗干擾能力；(3)系統(tǒng)擴(kuò)展性好，后備措施齊全，通信功能強(qiáng)，通信網(wǎng)絡(luò)速度高；(4)具有冗余性，在可靠性要求高的場(chǎng)合，具有雙機(jī)切換功能、雙機(jī)監(jiān)視軟件，確保系統(tǒng)長(zhǎng)期不間斷地運(yùn)行；(5)主板一般均設(shè)計(jì)看門狗功能，支持遠(yuǎn)程喚醒，自動(dòng)復(fù)位?？删幊炭刂破?Programmablecontroner)是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的專用計(jì)算機(jī)控制裝置，它采用可編制程序的存貯器，在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入輸出控制各類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程，通常稱之為可編程邏輯控制器PLC。PLC具有以下特點(diǎn)：(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境；(2)編程簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)安裝容易，維護(hù)工作量少，使用方便；(3)體積小，重量輕，功耗低，性能價(jià)格比高，功能完善，通用性強(qiáng)。PLC種類繁多，但結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。PLC主要由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、電源及外部設(shè)備組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。圖2.5PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(1)CPU:是PLC的控制核心部分，主要完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)。(2)存儲(chǔ)器；是PLC存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。(3)輸入/輸出(工/0)接口:是PLC和工業(yè)過(guò)程控制現(xiàn)場(chǎng)各類信號(hào)連接的部件。通過(guò)輸入接口，PLC得到生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù);通過(guò)輸出接口，PLC把運(yùn)算結(jié)果送至工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制。(4)電源:通常采用開關(guān)電源，與普通電源相比，穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。(5)外部設(shè)備:PLC的外部設(shè)備主要是編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等。2.3.2主回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在電氣控制系統(tǒng)中，主回路通常包括以下部分：(1)電機(jī)主回路，包括用于電機(jī)通斷控制的接觸器、電機(jī)保護(hù)的斷路器等；(2)各種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的電源回路與動(dòng)力回路，如驅(qū)動(dòng)器的電源輸入回路及其通斷控制的接觸器、保護(hù)斷路器等；(3)各種控制變壓器的原邊輸入回路，包括通斷控制的接觸器、保護(hù)斷路器等；(4)用于供給控制系統(tǒng)各部分主電源的電源輸入與控制回路，包括用于電源變壓器、穩(wěn)壓器件以及用于電源回路控制的接觸器、保護(hù)斷路器等。本系統(tǒng)主回路包括原液離心泵，殺菌輸送離心泵，罐裝輸送離心泵，冷卻水離心泵，充填離心泵5個(gè)交流電機(jī)和一個(gè)UHT殺菌機(jī)及主回路與PLC電源、PLC輸入/輸出、Ac220v控制的電源主回路等。系統(tǒng)總電源安裝有獨(dú)立的斷路器QFI，用于分?jǐn)嗾麄€(gè)控制系統(tǒng)電源與電網(wǎng)的連接。原液離心泵，殺菌輸送離心泵，罐裝輸送離心泵，冷卻水離心泵，充填離心泵，UHT殺菌機(jī)分別受(過(guò)載、短路、過(guò)電流、缺相、過(guò)電壓等)保護(hù)，變頻器又受空氣斷路器(短路、過(guò)電流)保護(hù)。電機(jī)分別通過(guò)接觸器KMI、KMZ、KM3、KM4、KMS、KM6控制啟動(dòng)和停止。由于控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出負(fù)載容量小，PLC的輸入與輸出采用一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)行集中供電。PLC的輸入、指示燈的電源與PLC閥輸出的電源采用獨(dú)立的斷路器，進(jìn)行分別保護(hù)，這樣即使閥輸出回路保護(hù)動(dòng)作也不會(huì)影響到PLC的輸入與指示燈的電源提供，系統(tǒng)仍然能夠通過(guò)操作面板進(jìn)行操作與監(jiān)控。2.3.3控制回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)中的控制回路，是指由繼電器、接觸器等低壓電器構(gòu)成的強(qiáng)電控制回路，控制回路一般包括以下線路：(l)電氣控制裝置、電機(jī)、設(shè)備的啟動(dòng)/停止控制線路；(2)主回路中的AC220V接觸器的通/斷控制電路；(3)DC24V輔助繼電器/接觸器接點(diǎn)控制回路；(4)DC24V電磁閥等執(zhí)行元線路件的驅(qū)動(dòng)、控制線路?？刂苹芈返脑O(shè)計(jì)原則是在保證安全、可靠的前提下，控制回路的動(dòng)作設(shè)計(jì)盡可能簡(jiǎn)潔、明了，方便操作與維修。本系統(tǒng)控制回路包括系統(tǒng)的啟動(dòng)與緊急分?jǐn)嗷芈贰LC的AC22OV接觸器輸出回路與DC24V電磁閥輸出回路三部分。采用獨(dú)立的接觸器KMO進(jìn)行控制，通過(guò)系統(tǒng)的緊急停止開關(guān)，可以立即、直接切斷PLC的AC220V接觸器輸出回路與DC24V閥輸出回路的電源，迅速停止執(zhí)行元件的動(dòng)作，同時(shí)，KMO的觸點(diǎn)作為PLC的輸入進(jìn)入PLC，使得PLC程序進(jìn)行相應(yīng)的處理，在強(qiáng)電、軟件兩方面保證了緊急分?jǐn)嗟膱?zhí)行。緊急分?jǐn)嗖坏梢酝ㄟ^(guò)操作面板的緊急停止按鈕進(jìn)行，當(dāng)電機(jī)主回路基于模糊自適應(yīng)PID算法的飲料灌裝溫度與液位控制的保護(hù)斷路器QFZ一QF7動(dòng)作時(shí)，同樣可以進(jìn)行緊急分?jǐn)唷LC的輸出執(zhí)行元件為感性負(fù)載，所以在AC負(fù)載兩側(cè)增加了用于過(guò)電壓抑制的RC吸收器，在DC負(fù)加了直流二極管與穩(wěn)壓管串聯(lián)的過(guò)電壓抑制器。AC22OV接觸器輸出回路包括原液離心泵，殺菌輸送離心泵，罐裝輸送離心泵，冷卻水離心泵，充填離心泵，UHT殺菌機(jī)的控制回路。DC24V閥輸出回路包括系統(tǒng)所以8個(gè)電磁閥的控制回路。下圖2.6為PLC連線圖。圖2.6PLC連線圖

3控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)無(wú)菌機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由下位機(jī)PLC控制程序設(shè)計(jì)和上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)兩部分組成。采用歐姆龍CX-programmer編程軟件開發(fā)PLC現(xiàn)場(chǎng)控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)工藝流程的自動(dòng)控制;采用組態(tài)王組態(tài)軟件開發(fā)上位機(jī)監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄和遠(yuǎn)程監(jiān)控;通過(guò)RS-485實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)PLC之間的通訊。3.1PLC控制程序的實(shí)現(xiàn)可編程控制器控制功能是通過(guò)執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)的，不同型號(hào)的PLC采用編程語(yǔ)言的表達(dá)方式也不同，所以采用的軟件也就不盡相同。傳統(tǒng)的方式下，為了搭建一個(gè)PLC的系統(tǒng)，必須根據(jù)使用的不同的單元去購(gòu)買不同的支持軟件，若干軟件單獨(dú)啟用，單獨(dú)去連接不同的硬件，而歐姆龍公司使用了CX-ONE軟件后，只需要一個(gè)連接點(diǎn)和一次連接即可完成相關(guān)設(shè)備的配置，這樣通信變得更加的安全可靠，并且有助提高工作效率。OMRON的CX-ONE是一款集成了歐姆龍PLC和元器件的組合軟件，主要包括用于歐姆龍組網(wǎng)和串口通信調(diào)試的網(wǎng)絡(luò)通信配置軟件、針對(duì)歐姆龍PLC的單機(jī)系統(tǒng)調(diào)試軟件、元器件軟件、變頻驅(qū)動(dòng)配置軟件、HMI配置軟件、過(guò)程控制配置類軟件。其特點(diǎn)如下：(1)CX-ONE是一款組合軟件，這樣我們只需要在一臺(tái)電腦中安裝一次軟件即可以對(duì)歐姆龍主要產(chǎn)品進(jìn)行處理，這樣也方便在上位機(jī)集合管理各種軟件。(2)與CPU總線單元和特殊I/O單元對(duì)應(yīng)的支持軟件可以通過(guò)I/O表啟動(dòng)。(3)通過(guò)CPS文件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)CPU總線單元和特殊I/O單元的直接設(shè)定，可以在參數(shù)頁(yè)面確認(rèn)其設(shè)置和讀取到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換數(shù)值等功能。(4)綜合模擬仿真功能，不僅PLC可以通過(guò)配套軟件CX-Simulator實(shí)現(xiàn)模擬仿真功能來(lái)調(diào)試程序，還可以配套觸摸屏一起仿真調(diào)試。我們這里主要用到的有針對(duì)歐姆龍PLC的單機(jī)系統(tǒng)調(diào)試軟件CX-Programmer軟件、用于HMI配置的CX-Designer軟件和用于組網(wǎng)和串口通信調(diào)試的網(wǎng)絡(luò)通信軟件CX-Integrator。其中CX-Integrator配置網(wǎng)絡(luò)過(guò)程已在前面提過(guò)這里不再贅述。我們主要介紹CX-Programmer和CX-Designer以及他們?cè)谥挥袎毫岩夯炫渥詣?dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。CX-Programmer主要完成的內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)的監(jiān)控和設(shè)定、編輯、調(diào)試和監(jiān)控PLC的程序，并能完成繼承、設(shè)定、啟動(dòng)其他相關(guān)軟件。CX-Designer主要是制作、編輯傳送歐姆龍NS系列觸摸屏的畫面數(shù)據(jù)。表3.1I/O分配表輸入輸出啟動(dòng)停止復(fù)位溫度傳感器CIP急停UHT來(lái)的信號(hào)灌裝機(jī)信號(hào)00000000010000200003000040000500006啟動(dòng)準(zhǔn)備空壓機(jī)運(yùn)行運(yùn)行燈進(jìn)料電磁閥滅菌狀態(tài)燈冷卻狀態(tài)燈010070100201004010001010010101UHT/CIP狀態(tài)非UHT/CIP非UHT/非CIP報(bào)警燈10102101031010410106本控制中共有六種狀態(tài)，其關(guān)系及順序如圖3.l。圖3.1控制順序圖其中UHT灌裝、非UHT灌裝、非UHT非灌裝為三種并列關(guān)系。按照以上的關(guān)系以及控制需求，采用順序控制。對(duì)功能圖進(jìn)行說(shuō)明：首先對(duì)SD，QD，T進(jìn)行初始化，在啟動(dòng)非急停的情況下，通過(guò)中問(wèn)繼電器M0.0，進(jìn)入狀態(tài)1：滅菌狀態(tài)的閥相應(yīng)打開，T37延時(shí)接通。當(dāng)罐體外的溫度達(dá)到115.C時(shí)，溫度傳感器10.3接收到信號(hào)，通過(guò)中間繼電器M0.1，有蜂鳴器Q1．6和報(bào)警燈Q2.O輸出。同時(shí)T38延時(shí)接通，通過(guò)中間繼電器MO.2，進(jìn)入狀態(tài)2：冷卻狀態(tài)的閥相應(yīng)打開，T41延時(shí)接通。當(dāng)T41接通后，UHT有信號(hào)10．5，灌裝機(jī)有信號(hào)10．6，進(jìn)入狀態(tài)3：T42延時(shí)接通后，UHT/FILL的閥相應(yīng)打開，液位低傳感器10．2接收到信號(hào)后，攪拌器Ql，7開始攪拌；液位高傳感器10．1接收到信號(hào)后，T45延時(shí)接通，通過(guò)中間接電器M0．7，就有QO．1，QO．0，QO．2，Q1．0，Q1．5相應(yīng)打開。當(dāng)T41接通后，灌裝機(jī)有信號(hào)10．6，進(jìn)入狀態(tài)4：T46延時(shí)接通后，UHT/FILL的閥相應(yīng)打開，液位低傳感器10．2接收到信號(hào)后，T48延時(shí)接通后，攪拌器Q1．7開始攪拌。當(dāng)T41接通后，灌裝機(jī)沒(méi)有信號(hào)10．6，UHT沒(méi)有信號(hào)10．5，進(jìn)入狀態(tài)5：T47延時(shí)接通后，非UHT/非FILL的閥相應(yīng)打開。經(jīng)過(guò)狀態(tài)3、4、5后，T37延時(shí)通或按下tip按鈕，通過(guò)中間繼電器M1．2，就進(jìn)入狀態(tài)6：CIP的閥相應(yīng)打開，T49延時(shí)通后，返回初始化下一個(gè)狀態(tài)。4.2滅菌機(jī)控制程序分析(1)當(dāng)按下通入物料開關(guān)0.00按鈕時(shí)，開始進(jìn)料，使得W0.00通電，之后使W0.00的繼電器帶電，開光W0.00閉合通電，啟動(dòng)燈100.07亮，為啟動(dòng)準(zhǔn)備狀態(tài)。如圖3.2。圖3.2啟動(dòng)準(zhǔn)備（2）W0.00繼電器帶電，常開開光W0.00帶點(diǎn)，開始開始滅菌，延時(shí)20秒，同時(shí)物料進(jìn)入滅菌罐內(nèi)，進(jìn)行滅菌，物料進(jìn)料時(shí)間為20秒，20秒之后顯示高液位，空壓機(jī)運(yùn)行，Q100.02通電，使其常開開光常通電，關(guān)閉進(jìn)料電磁閥，光比電磁閥延時(shí)為2秒。如下圖3.3所示。圖3.3進(jìn)料完畢溫度檢測(cè)(3)空壓機(jī)運(yùn)行，開始進(jìn)行罐內(nèi)溫度檢測(cè)，進(jìn)行檢測(cè)延時(shí)10秒，10秒以后TIM0001繼電器通電，燈0.02亮表示開始檢測(cè)溫度，由于0.01通電狀態(tài)，機(jī)器檢測(cè)溫度中機(jī)器停止，檢測(cè)溫度時(shí)間為30秒。如下圖3.4所示。圖3.4進(jìn)行溫度檢測(cè)延時(shí)（4）運(yùn)行狀態(tài)燈亮，進(jìn)料電磁閥關(guān)閉狀態(tài)，滅菌罐內(nèi)液體顯示高液位，啟動(dòng)開關(guān)復(fù)位，無(wú)菌罐處于滅菌狀態(tài)，延時(shí)為40秒，滅菌完畢后10001帶點(diǎn)閉合，進(jìn)行殺菌溫度檢測(cè)，檢測(cè)完畢后溫讀檢測(cè)復(fù)位，滅菌罐輸出電磁閥打開。此時(shí)滅菌罐冷卻開始。如下圖3.5所示。圖3.5溫度檢測(cè)(5)輸出線圈10105帶電閉合，滅菌機(jī)開始判斷屬于哪一種狀態(tài)，線圈00004為UHT信號(hào)，00005為CIP的信號(hào)。當(dāng)0.04帶電常開開關(guān)閉合0.05帶電閉合時(shí)為UHT/CIP狀態(tài)，當(dāng)0.04常閉開關(guān)帶電斷開0.05帶電閉合時(shí)為非UHT/CIP狀態(tài)，當(dāng)0.04常閉開關(guān)帶電斷開0.05常閉開關(guān)帶電斷開時(shí)為非UHT/非CIP狀態(tài)。此時(shí)并就行輸出延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為30秒，如下圖3.6。圖3.6無(wú)菌機(jī)判斷狀態(tài)(6)溫度檢測(cè)線圈帶電閉合，開始檢測(cè)滅菌灌內(nèi)的壓力，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)報(bào)警，同時(shí)檢測(cè)滅菌罐內(nèi)的液位液位過(guò)高或者過(guò)低時(shí)都都報(bào)警，在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)滅菌罐內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)并且延時(shí)，當(dāng)滅菌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，罐內(nèi)溫度過(guò)高，壓力太強(qiáng)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警。此時(shí)按下緊急停止按鈕滅菌罐緊急停止，如下圖3.7。圖3.7滅菌罐進(jìn)行多項(xiàng)檢測(cè)(7)全部檢測(cè)完之后按下復(fù)位開關(guān)0.02，無(wú)菌機(jī)各項(xiàng)報(bào)警全是復(fù)位此時(shí)無(wú)菌機(jī)停止工作，此時(shí)滅菌全部完成，如下圖3.8。圖3.8一個(gè)循環(huán)結(jié)束復(fù)位

4組態(tài)畫面功能分析4.1組態(tài)軟件的介紹組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)軟件，是現(xiàn)代新型的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)用PC機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的系統(tǒng)。此軟件具有適應(yīng)能力強(qiáng)、開放性能好、易于進(jìn)行本省擴(kuò)展、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通常可以把它系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問(wèn)題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的開發(fā)分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控界面，有利于作業(yè)者實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)實(shí)驗(yàn)全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完成自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn),從而大大減少購(gòu)置儀器的經(jīng)費(fèi)。(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)用戶而言，操作簡(jiǎn)單易學(xué)且編程簡(jiǎn)單，參數(shù)輸入與修改靈活，具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力，可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線，能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過(guò)程中要考慮以下兩個(gè)方面：圖形，是用抽象的圖形畫面來(lái)模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的工控設(shè)備。數(shù)據(jù)，就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù),并用此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量描述工控對(duì)象的各種屬性，比如水位、流量等。連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動(dòng)畫來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。4.2組態(tài)圖形界面的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)圖形界面為抽象的圖形畫面來(lái)模擬出在實(shí)際應(yīng)用的無(wú)菌罐系統(tǒng)工作過(guò)程和所涉及的相應(yīng)的設(shè)備。構(gòu)造