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食品加工企业--饼干生产监控系统技术解决方案(下)

作者:本网编辑 文章来源:  点击数:453  发布时间:10-15
继续上文,本文以饼干食品为例,介绍了建立在企业信息网络系统应用之上的工业控制系统--食品加工企业的饼干生产监控系统的结构和功能.

继续上文,本文以饼干食品为例,介绍了建立在企业信息网络系统应用之上的工业控制系统——食品加工企业的饼干生产监控系统的结构和功能。

二、中央监控系统

中央监控系统是食品加工企业饼干生产监控系统核心,它由生产管理系统、数据采集系统和监控组态系统组成。在硬件上采用客户机/服务器形式,条件允可的情况下可将控制站放在中央控制室内,条件不许可则可将控制站放在车间办公室当中。

(一)生产管理系统

生产管理系统(Manufacturing Execution System,简称MES,又称生管系统)是近年来发展起来的面向制造车间的先进管理技术,将生产监控与企业管理有机地结合起来,在企业管理层和现场自动化控制层之间起到了承上启下的作用。维新科技研发的F2生产管理系统,通过从数据库层面将实时运行数据和设备资产数据统一起来,使得管理层可以及时的获得任何一个运行单位的实时数据,同时又可以调阅各类设备、设施的管理数据。生产管理系统先进的设计理念和软件构架可以在功能上对SCADA系统进行拓展,解决SCADA系统功能较单一,软件构架上较落后的问题。维新科技研发的F2生产管理系统有以下主要功能:

1.产品数据管理

产品数据管理对象是产品数据库,主要的作用是:第一,产品配方存贮,一条生产线可生产上百种产品,因此有大量的配方存贮与调用,普通的PLC控制器由于受内存的影响,很难做到大量配方的存贮与调用。第二,生产设备运行参数存贮,每个产品在具体的生产线上运行参数是不尽相同的,要做真正到智能化控制,就得要向PLC发送运行参数,而普通的自动化生产线只能由人工在设备的触摸屏上输入参数。这就是智能化与自动化最大的区别。另外,系统还可以通过与运行记录数据库关联,通过自学习模式优化运行参数。

2.生产排程

生产管理系统负责接收生产部传过来的某个产品的生产排程指令,再按生产实际情况进行调度安排具体执行的生产线,并向监控组态系统发布生产指令。监控组态系统接到生产指令后,首先通过各个设备上的PLC对所控制的设备进行在线检查,如果各设备反馈正常信号,就向生产线的PLC发布生产指令,同时从产品生产数据库调生产该产品的设备运行参数、配方表和产品批号,连同生产指令一起传送到具体生产线的PLC当中。

3.运行记录管理

在生产过程当中,生产线的PLC不断地向监控组态系统发送设备运行情况数据,这些运行的数据被及时存入设备运行记录数据库当中。

(二)生产数据采集与分析处理系统

生产数据采集与分析处理系统包括五大部分:现场数据采集子系统、数据通信子系统、数据存储子系统、实时数据监控子系统和数据分析系统。

现场数据采集子系统以智能测量仪表和传感器,如电度表、流量计、变送器、等。采用的测量仪表具有集自动化测量和数字通讯等功能为一体的智能监测仪表。

数字通讯子系统采用工业以太网通信和MODBUS现场总线等方式,有效通信距离长,抗干扰能力强。

实时数据监控子系统采用监控组态软件SCADA,从调取PLC各个测量仪表的数据,这些数据将按规定的时间段写入到数据库系统当中。

数据存储子系统支持主流的数据库:MS SQL2005、ORACEL 10G。采用Web Services的数据访问技术实现XML的数据流传输和接收。XML集成验证机制,授权用户可通过访问中间层服务器的相关方法获取和存储数据,提高系统对外的兼容性。

数据分析子系统采用维新自主研发的F2报表分析系统,它通过插件的方式无缝集成到Microsoft Excel上,使Excel直接从各种大型数据库(Oracle、SQL Server、DB2)获取数据,用户不需要通过编程的方式,完成各种复杂数据报表的制作和输出。具有生产数据分析、报表制作、生产数据和报表查询等功能,可实现集团生产数据查询系统主要满足各企业生产分析数据向集团的汇集、生产数据的统计、集团所需要报表的制作、统计数据和报表的查询等需求。

(三)中央监控组态系统

监控组态软件SCADA是构建企业生产部门集散控制系统(DCS)的核心软件,广泛应用于工业领域的钢铁、电力、化工、食品、医药、建筑、科研等行业。维新软件将根据食品加工企业食品的需要,采用三维力控组态软件FV6.0为开发工具,开发中央中央监控系统。它将承担了设备状态监、车间数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等工作。在中央控制室设有操作员工作站,操作员通过操作终端详细了解整个车间的生产运行情况,下达操作控制指令指挥整个车间的生产,以实现车间自动化控制。中央监控系统,主要实现以下功能:

1.由中央监控系统通过生产线上位计算机,可监测与控制现场设备的开/停,干预生产过程。

2.中文动态人机操作界面,设备运行状态动态显示,电气参数、工艺参数、实时显示;

3.具备实时曲线显示、历史曲线显示、大型动态标准数据库,并提供到报表分析系统,出年报表、月报表、日报表等功能;

4.报警提示与报警记录数据库,当生产线出现故障时,工人按下呼人开关和急停开关,生产线停止运行,并把故障信息输入到报警表,屏幕显示报警信息,可依据报警信息推出相应的动态画面。

5.全线速度同步与速度跟踪、整机同步联控等功能;

6.参数设定:和面机配油、配水、打粉时间参数设定;制皮厚度设定与厚度控制;烤炉温度设定、显示、报警与控制,烟道阀门开度调节设定;喷油量设定。

7.安全功能:按不同操作级别分级加密,并记录操作人的员工号和所有操作信息。

8.互联网功能:WWW服务器端与客户端画面的数据高度同步,支持自动化系统与企业信息系统集成建构企业信息门户;支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通信。

三、食用油管理控制系统

(一)食用油管理控制系统概述

食用油管理是食品企业难题之一,食用油管理控制系统主要解决三个问题:一是提高库存计量准确度;二是提高供油稳定性和车间计量准确度;三是冬季恒温保暖。

(二)食用油管理控制系统技术方案

食用油管理控制系统由控制子系统、监测子系统、泵送子系统和保温子系统组成。

控制子系统由一台PLC和触摸屏以及电气控制系统组成,并用触摸屏的100M以太网口与中央控制系统连接。

监测子系统由PLC模拟量模块和超声波液位计、温度传感器、电磁流量计组成,主要功能是:

超声波液位计测量储油罐液位高度,并根据储油罐容积比例计算出实际的储油量。

温度传感器测量室外温度、储油罐内食用油温度和保温层内的水温,在冬季时打开加热器调节食用油温度。

压力传感器测量泵送到车间的食用油压力。

泵送子系统由加压油泵和平衡罐组成,泵送压力为4KPa,基本上能满足车间供油的需要。

保温子系统由循环水泵和电热水交换器组成,电热水交换器设计容量为1立方米,最大加热功率为3KW,可循环加热10立方米的水,冬季可确保50立方米棕油的温度在30度以上。

四、和面机控制系统

(一)和面机控制系统概述

和面机是饼干生产线第一道工序,它的好坏决定了后面的质量。和面机的控制原理与搅拌机有差不多,要求自动化控制系统满足如下功能:

通过触摸屏以太网口接收中央控制系统传过来的工艺配方参数,控制油料、面粉、水和其他原料的投入配比;

通过触摸屏以太网口接收中央控制系统传过的设备运行参数,控制和面机的运转和投料的顺序;

动力控制采用变频器调速。

整体运行要与叠层机和成形机同步。

(二)和面机控制系统技术实现方案

和面机控制系统由控制子系统、配料子系统、搅拌子系统组成。(参看设计附图3:和面工段配油配水控制系统设备管线图)

控制子系统由一台PLC和触摸屏以及电气控制系统组成,并用触摸屏的100M以太网口与中央控制系统连接。

配料子系统在本方案中将精确控制油、水,采用电磁流量计和气动角座阀进行精确控制,控制精度可达到20毫升以内。下步将控制糖和其他配料。

搅拌子系统将采用大扭矩变频器控制电动机驱动和面机浆叶。

五、制皮测厚仪与成形设备联动系统

制皮测厚仪与成形设备联动系统在硬件上由制皮测厚仪的PLC为主控系统,测厚传感器、基准台、编码器和步进电机组成基本系统。(参看图4:激光制皮测厚仪剖面结构图;图5:激光制皮测厚仪外观布置图)

(一)制皮测厚仪与制皮厚度控制系统

制皮测厚仪由PLC、测厚传感器和基准台组成,辊切模具传送带从基准台上通过,测厚传感器在传送带上方检测末道压延辊制皮的厚度,并将信号传给PLC,然后在触摸屏上显示。面皮厚度通过传感器检测,检测精度可达到0.05mm。

制皮厚度控制系统在制皮测厚仪的基础上增加的功能,由测厚传感器、PLC 、步进电机组成闭环实时监控系统。厚度反馈值由PLC处理后进行PID计算并控制步进马达,形成闭环控制系统,消除机械累积误差。闭环控制系统能够实时在线校正厚度,提高产品质量。

(二)成形设备联动控制系统

成形设备联动控制系统在制皮测厚仪基础上增的控制功能,制皮测厚仪的PLC用RS 485通信方式与各个制皮压延辊驱动变频器联接,在模具段的传送带上安装一组编码器用于测量传送带运行线速度,构成闭环联动控制系统。可根据生产工艺的要求,联动控制制皮压延辊的运行,以保证制皮的质量。

六、电烤炉控制系统

(一)电烤炉控制系统概述

饼干烤炉是饼干生产线的重要组成部分,包括炉网输送机、烤炉两大系统。导热油烤炉的设备控制方式有很大不同,不在本案考虑范围。采用热风循环远红外线烤炉,由电器控制系统热风循环系统加热系统排烟,要求自动化控制系统满足如下功能:

生产线工作状态的实时监测;

自动检测炉网输送机张紧装置;

烤炉温度坐标温度曲线等显示;

烤炉温度调节系统参数在线修正;

温度控制精度高操作方便工作稳定高效可靠;

热风循环系统采用自动控制热风量,闭环控制;

可选择自然与强制性排烟等自动功能;

烤炉漏气、超温,以及消防等多种安全保护功能。

(二)电烤炉控制系统技术方案

本方案设计的烤炉温度分为6个温区(按实际工艺要求确定),每区温度都是一个闭环测控系统并配备有智能算法控制精度可达到+1O℃。

专用的热电偶模块进行温度采集,面火与底火分别控制;

用可控硅调功器(固态继电器)控制发热管功率,进而达到控制温度;

温区烟囱根据工艺配方参数调节开度进行流量控制;

用张力传感器自动检测钢网带张紧度,控制打滑并自动调整;

智能闭环控制算法,自适应参数整定功能;

中央控制系统可远程进行温度设定与温度监视。

七、喷油机与传送带控制系统

喷油机与传送带控制系统技术实现方式包括喷油机、冷却带等设备,要求自动化控制系统必须满足喷油机、冷却带精确同步,喷油机精确控制油料的喷撒。

在该工段设置一个控制柜,内安装触摸屏、PLC及其他电气控制装置,触摸屏上的100M以太端口与中央控制系统的服务器相连,中央控制系统传过来的工艺配方参数,精确控制喷油机油料的喷撒和冷却带的平稳运行。

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