乳品生产线自动化改造技术
来源:管理员 日期:2017-02-28 15:26:29  字体:

为了在激烈的乳品市场竞争中占据领先地位,某乳品制造公司决定对其现有运行的设备进行扩建和改造。此次自动化系统改造的工作包括:扩建两条原奶收奶生产线系统,改造和增加标准化车间的输奶工艺管线,增加两台净乳机(分离机),添加调配和存贮罐,以提高整个标准化生产车间的能力,相应增加CIP清洗的线路。 

 
此次改造的基本指导思想:既要采用目前较为流行的自动化控制技术,又要充分利用现在使用的PLC-5可编程序控制器,同时又不能影响生产的正常进行,实现无扰切换。 
 
根据国内、外同类系统的结构和设计经验及实际的工艺控制要求,控制系统采用美国罗克韦尔自动化公司ControlLogix5550 DCS系统。包括槽车收奶—净乳和分离—成品奶传送配制—服务系统(制冷和CIP)工艺参数的检测、设置、指示报警和调节控制功能均由系统完成。 
 
系统采用罗克韦尔自动化的三级网络,信息层采用以太网(EtherNet)实现系统数据交换;中间为控制层(ControlNet、DH+)负责系统通讯;底层是设备层,网络连接就地设备,如阀箱、变频器等。为提高生产效率,工艺过程优化,降低成本,分析各种操作,安全生产打下基础。 
 
过程控制计算机组成 
 
本系统由4套ControlLogix和2套PLC5、2个计算机操作站和1个工程师站和一台服务器通过网络组成。主要完成鲜奶的收储、运奶槽车的清洗(CIP TANKER)、净乳和分离及各种奶产品在湿区原料罐的配比等控制,标准化生产管线和中转存贮罐(CIP HOT ,CIP COLD)的清洗,为干区的奶粉生产作准备。 
 
工程师站可以通过网络对网络上任一台PLC控制站上进行软件编程、组态、下载和在线调试。 
 
操作员站通过EtherNet网络与PLC系统通讯,实现对生产过程的监控功能。由于两个操作员站连接在EtherNet,可以实现分工控制并且在故障发生时,另一台可代其操作。 
 
服务器安装RSSQL和MSSQL软件,可采集各个操作站数据,对数据按要求进行处理后,可以实现与上位机的快速大量的数据交换,以供下一步操作。 
 
系统功能:整个系统功能实现乳品厂湿区从收奶开始,直到奶粉原料配比结束的工艺流程控制。其中包括:收奶、净乳、标准化和CIP清洗。程序设计采用顺序控制技术,程序严格按工艺设计的步骤执行,并实时检测每个阀门和泵的状态,如有故障发生,程序会产生报警信号,同时连锁相关的阀门和泵动作,保证系统的安全运行。 
 
1.收奶PLC 
 
对五条收奶线运奶槽车鲜奶进行收入计量,每条收奶管线现场均有终端显示操作器PanelView ,通过PanelView进行收奶每一步操作的设置,其中包括:槽车号、合同号等,通过DeviceNet网送到 PLC备档,鲜奶经过冷换器后,储存在鲜奶罐中。 
 
2.净乳机PLC 
 
根据不同的产品要求,对原奶进行净乳、分离和灭菌控制,作为标准化生产的原料。净乳机的工艺过程设置,主要由五个部分组成:启动、预热、循环、生产、CIP(cleaning in place)等组成。净乳机PLC完成四台净乳机(分离机)的工艺控制,在这五种状态下,包括进料和出料阀门的控制,排渣时间设置和控制输出及平衡罐的调节控制。 
 
3.标准化PLC 
 
根据奶粉产品配方要求,在标准化车间进行不同原料的计量配置设定,选择管线组合进行等量传送。并按照工艺的要求配合CIP COLD(HOT)进行相关管道阀门和泵的开启,完成管线清洗。 
 
4.CIP TANKER PLC 
 
完成对送奶槽车的清洗,工艺包括清洗药液碱罐、清水罐、循环水罐及相应管线上阀门和电机,这三个罐作为五条管线上的槽车清洗动力源泉。每条收奶管线现场均有PanelView,通过终端显示操作器PanelView进行CIP TANKER每一步操作的设置,通过DeviceNet送到 PLC,完成每一步清洗操作相关阀和泵的控制。主要控制5条收奶线运奶槽车的清洗,罐自动补液控制及液位检测告警。对阀和泵的状态进行实时的故障检测,并根据故障的类型,在CIP过程中采取对阀和泵不同的控制操作。
 
5.CIP COLD (HOT) STATION 
 
鲜奶、脱脂奶罐和管线用CIP COLD进行清洗;奶油罐和管线的清洗需要更高温度的水和清洗剂,采用CIP HOT,工艺情况与CIP TANKER PLC基本相同,清洗药液酸罐、碱罐、清水罐、循环水罐,这四个罐作为五组组合管线的清洗动力源泉,但需要清洗的管线数比较多。根据标准化传输和收奶管线的不同,每组又由多条管线不同组合而成,由CIP COLD (HOT) STATION与收奶PLC、标准化PLC之间进行通讯来完成管线和罐的清洗,进行相关管道阀门和泵的开关,PLC采用PLC5-/40、PLC5-/60。 

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