白酒是我国的传统产业,属世界六大蒸馏酒之一。随着市场竞争的加剧,对白酒行业的技术要求也进一步提高,这势必加速白酒行业的洗牌,使那些没有经济实力、技术水平相对落后、品牌美誉度不高的企业被淘汰出局。在此严峻的形势下,白酒企业只有从内部挖潜,降低生产成本,提高产品质量和产量,促进综合效益的提高,才能使企业得到长足发展。
时下,众多白酒企业都把技术创新作为企业提高竞争力的根本途径,从而给这个传统产业注入了新的生机和活力。但与其他产业相比,白酒行业的技术创新能力还比较薄弱,因此,加快技术发展是目前整个行业的当务之急。
早在1996年,湖北稻花香酒业股份有限公司便与中船重工集团公司第710研究所合作研发了“白酒勾兑成型计算机集散控制系统”,成功促进了稻花香的发展。但随着企业生产规模的不断扩大,该系统已不能满足生产需要。为达到设备控制、过程控制、生产控制之间的“管控一体化”,促进企业生产向“优质、安全、低耗、可循环”的方向发展,实现白酒生产全过程(酒罐存量、勾兑、计量、过滤、输送、灌装)的监测和控制,稻花香与710研究所合作,共同研发了“新一代”稻花香白酒生(文章来源:华夏酒报·中国酒业新闻网)产管理自动控制系统。
1 系统构成
控制系统主要由数据服务器、工程师站、勾兑操作站、过滤操作站、输送操作站及现场I/O站等组成。
1.1 数据服务器运行在32位windows NT/windows2000平台上,可挂接局域网和广域网,为系统各操作站、工程师站提供数据存取服务,并为网上查询提供数据库。
1.2 工程师站运行在32位的windows NT/windows2000平台上,可实现系统的组态及监控功能。
1.3 勾兑操作站,即Profibus总线和工程师站及其他站点连接,通过编程控制器控制相应的电动球阀、电磁流量计、勾兑泵、压力变送器完成勾兑过程。
1.4 过滤操作站,原理同上。
1.5 输送操作站,原理同上。
现场I/O站通过Profibus总线和工程师站及其他站点连接,根据各操作站或工程师站的控制指令,操作控制相应的设备,并向工程师站提供设备状态信号和运行数据。
控制系统主控设备选用西门子公司的S7-300可编程控制器(图1)。
2 系统设计主要指标
年勾兑能力大于15万千升;
销售旺季期间,日勾兑、过滤及输送综合能力大于500千升;
大力提高勾兑精度,一次勾兑成功率要求达到95(文章来源:华夏酒报·中国酒业新闻网)%以上;
提供面向用户的操作界面,强大的功能和简单直观的操作方式;
向用户提供完整的管理功能、数据报表以及网上查询功能;
提供灵活有效的报警功能和报警方式。
3 关键技术研究
在整个系统中,为了提高生产效率、降低损耗,进行了两项关键技术的研究:即白酒自动勾兑多管线复合利用和白酒生产过程中的管道余(文章来源:华夏酒报·中国酒业新闻网)酒双向清理。为实现这两项关键技术,须从管路设计、控制系统、配方分解、复合计量,以及气源的综合利用等多方面进行研究。
4 勾兑管道设计(图2)
5 过滤及输送管道设计(图3)
6 电气控制设计(图4)
7 自动勾兑控制过程设计
在工程师站或勾兑操作站输入配方并保存后,通过Profibus总线传送至勾兑操作站临时保存,勾兑操作站即根据配方完成勾兑全过程。系统根据配方的罐号和用量自动起动勾兑泵,自动开启基酒罐、调味罐、软水罐相应阀门和勾兑罐阀门,同时,流量计开始工作。根据流量计的反馈值,当一个基酒罐的用量完成后,自动关闭该罐阀门,起动下一个基酒罐阀门,直至配方用量完成。
系统在运行过程中,对所有勾兑罐、调味罐、软水罐的阀门、设备状态和液位进行实时监控,当出现阀门异常开启或关闭及液位出现异常变动时,系统针自动停止运行,并向操作人员提供报警信号,待操作人员处理并排除故障后,方继(文章来源:华夏酒报·中国酒业新闻网)续运行。
8 过滤及输送控制过程设计
每个勾兑罐单独铺设一条管道至管板,通过管板分配后,分别进入过滤机组。每3套过滤机组对应一个生产车间(12台计量罐)。
过滤控制可以在工程师站和过滤操作员站进行控制,操作只需要在计算机上选择过滤的原酒罐(勾兑罐)和输送的清酒罐,系统将自动完成相应阀门的开启和关闭,并根据缓冲桶的液位自动开启输送泵。
系统在运行过程中,对所有勾兑罐、清酒罐的阀门、设备状态和液位进行实时监控,当出现阀门异常开启或关闭以及液位出现异常变动时,系统针自动停止运行,并向操作人员提供报警信号,待操作人员处理并排除故障后,方继续运行。
9 勾兑控制流程设计(图5)
10 过滤输送控制流程设计(图6)
11管道结构设计(图7)
12 自动控制设计(图8)
13 控制流程设计(图9)
14 控制流程说明
本控制主要用于过滤车间至包装车间清酒管道内余酒的清理,主要作用有三个:最大程度减少浪费,使管道内余酒的利用率提高;最大程度保证质量;提高工作效率。
控制过程:过滤工作结束后,管道内存有大量的余酒。系统根据计算机的控制指令关闭电动阀D1、D4、D5,开启电动阀D2、D3进行清理。压缩空气经过电动阀D3将管道内余(文章来源:华夏酒报·中国酒业新闻网)酒挤压并进入清酒罐,该过程达到系统预设的工作时间后,正向清理工作结束,开始反向清理;关闭电动阀D1、D2、D3,开启电动阀D4、D5,反向清理开始,压缩空气将管道内剩下的余酒挤压到次品罐,该过程达到系统预设的工作时间后,结束余酒清理工作,系统自动关闭所有阀门。
15 白酒自动勾兑空气搅拌设计
15.1 管道结构设计(图10)
15.2 自动控制设计(图11)
在控制系统中,电动阀D1—Dn安装在勾兑罐区,空压机、干燥设备安装在空压站。它们之间通过Profibus和工程师站完成通讯。
16 控制流程说明
本系统主要用于勾兑罐半成品酒搅拌,使勾兑罐内各种酒液、软水充分组合搅拌。这样既可最大程度地保证酒品质量,还能大幅提高工作效率。
控制过程:勾兑(文章来源:华夏酒报·中国酒业新闻网)进行到一定程度后,系统根据计算机的控制指令开启电动阀D1—Dn中的一个或多个电动阀,同时,自动开启空压机和干燥过滤设备,系统开始进行搅拌,进行到用户设定的搅拌时间后,自动关闭电动阀、空压机和干燥设备,搅拌进程结束。系统在工作过程中,自动检测各阀门和设备的工作状态,并通过监控计算机向操作人员指示设备状态,确保控制过程按照操作人员的设定进行。