果葡糖漿是由植物淀粉水解和異構(gòu)化制成的淀粉糖晶，具有獨特風味，是一種重要的甜味劑。因為它的組成主要是果糖和葡萄糖，故稱為“果葡糖漿”。果葡糖漿主要分為F42、F55和F90等產(chǎn)品，其中“F”表示果糖，其后的數(shù)字表示果糖含量占干物質(zhì)的百分率。淀粉乳經(jīng)過酶解法，水解得到含葡萄糖95％-97％的糖化液，再經(jīng)葡萄糖異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化其中一部分葡萄糖成為果糖，得到F42果葡糖漿產(chǎn)品。用F42果葡糖漿為原料經(jīng)色譜分離，得到果糖含量90％以上的糖液，與適量F42產(chǎn)品混合則得到F55和F90產(chǎn)品。

　　某廠是果葡糖漿的生產(chǎn)廠商，在行業(yè)處于領(lǐng)先地位。該廠一期工程建成后，具有一條完整的F42果葡糖漿生產(chǎn)線，日產(chǎn)達到180t。自動控制系統(tǒng)需要完整的完成果葡糖漿的生產(chǎn)線工藝設(shè)備的實時控制、安全連鎖、狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)的超限報警、數(shù)據(jù)記錄、歷史趨勢顯示和報表打印等功能。美國Rockwell Automation公司的CompactLogix和MicmLogix以其可靠性、適應工業(yè)過程現(xiàn)場和強大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力等優(yōu)點，正在不斷應用于各種生化工廠的生產(chǎn)工藝過程中。本系統(tǒng)采用CompactImgix和MicroLogix來對生產(chǎn)線實時監(jiān)控。

1 工藝過程介紹

　　果葡糖漿的生產(chǎn)工藝主要包括液化一糖化-一次脫色-一次離交-預蒸發(fā)-異構(gòu)-二次脫色-二次離交-F42蒸發(fā)一成品等部分。主要設(shè)備包括各種原料儲罐、攪拌罐、層流罐、板換器、蒸汽罐、液化噴射器、加酶計量計、加酸計量計、流量計、溫度計、液位計、壓力計、泵與風機、調(diào)節(jié)閥和MCC等。圖1是果葡糖漿的簡易生產(chǎn)流程。

圖1 果葡糖漿簡易生產(chǎn)流程圖

　　工藝要點：①液化：在攪拌罐中加入淀粉乳、自來水和部分糖水，經(jīng)攪拌和液化噴射等工序，使淀粉水解成糊精和低聚糖；②糖化：利用葡萄糖淀粉酶進一步將液化產(chǎn)物水解成葡萄糖；③一次脫色：將糖液放入脫色罐內(nèi)，加入定量活性炭進行吸附，然后送至過濾機，濾出清液盛放在貯罐內(nèi)；④一次離交：將第一次脫色濾清液送至離子交換柱進行脫鹽提純，糖液通過陽一陰一陽一陰四個樹脂濾床后，在貯糖桶內(nèi)糖液調(diào)pH值至4.2—6.0；⑤預蒸發(fā)：一次離交后，將糖液利用泵送至蒸發(fā)罐，保持真空度在-0.06MPa左右，當糖液濃度在45％左右，即可出料；⑥異構(gòu)：將異構(gòu)酶裝填于豎立的保溫反應柱內(nèi)，反應溫度控制在60℃，精制的糖液由柱頂進料，流過酶柱，進行異構(gòu)化反應，再從柱底出料；⑦二次脫色：異構(gòu)化反應后，所得糖液含有色物質(zhì)，并在貯存期間能產(chǎn)生顏色及灰分等雜質(zhì)，所以需二次脫色，將糖液送到脫色罐，加入定量新鮮活性炭，操作與第一次脫色相同，進行二次脫色；⑧二次離交：經(jīng)二次脫色的糖液需再進行一次離交，方法同前；⑨F-42蒸發(fā)：精制的糖液經(jīng)真空蒸發(fā)罐濃縮到需要的濃度，即得果葡糖漿；⑩成品：將得到的產(chǎn)品注入成品罐，完成產(chǎn)品罐裝嵋。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成與實現(xiàn)

　　自20世紀70年代中期問世以來，以太網(wǎng)已經(jīng)成為世界公認的標準。Ethernet／IP是工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的縮寫，它是一種開放的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標準，充分利用了現(xiàn)有的商用以太網(wǎng)技術(shù)、芯片以及物理介質(zhì)。

　　本系統(tǒng)正是基于Etlleme/IP實現(xiàn)分布式PLC管理的?；跇藴蔜CWIP以太網(wǎng)的實時控制工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是未來的發(fā)展趨勢，它擁有更少的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和更廣泛的應用；從工廠現(xiàn)場到工廠信息層，它有更廣泛的標準商業(yè)技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)接口，能夠通過網(wǎng)絡(luò)連接的現(xiàn)場設(shè)備不僅提供被測變量，同時提供包括診斷信息在內(nèi)的大量數(shù)據(jù)；它可以使100Mps甚至更高速、更大量的數(shù)據(jù)被傳遞；它可以簡單地利用具有EtherNet／IP認證的交換機進行通訊。

　　本系統(tǒng)采用的CompaetLogix和MieroLogix控制器集順序、過程、運動和傳動控制為一體，采用模塊化結(jié)構(gòu)，用戶可以自行設(shè)計和更改系統(tǒng)，極大地節(jié)省了費用和成本。本次采用的分布式PLC控制系統(tǒng)包括6個PLC控制器、1個CompactLogix與5個MicroLogix，其中主站是CompactLogix控制器(1。PLC)，另外5個MicroLogix控制器為從站。根據(jù)現(xiàn)場的工藝位置，6個PLC控制器分管不同工藝控制：1。PLC負責液化、糖化和異構(gòu)部分；2。PLC負責脫色部分；3。PLC負責離交部分；4#PLC負責成品部分；5。PLC負責預蒸發(fā)部分；6*PLC負責F一42蒸發(fā)部分。另外，上位方面，采用2臺工控機、2臺觸摸工控機、5臺HMI觸摸屏，使現(xiàn)場操作人員能夠清晰地了解各個工段的實時情況。圖2為自動化網(wǎng)絡(luò)配置圖。

圖2自動化網(wǎng)絡(luò)配置圖

　　2.1 網(wǎng)絡(luò)通訊

　　本系統(tǒng)采用的EtherNet／IP網(wǎng)絡(luò)為高速網(wǎng)絡(luò)。在配置EtherNet／IP網(wǎng)絡(luò)時，每個PLC控制器都有Ether-Ne#IP接口，利用交換機就可以簡單地連接網(wǎng)絡(luò)。然后利用RSLinx軟件進行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，管理各個節(jié)點，從而使網(wǎng)絡(luò)的擴展十分靈活。

　　2.2 主控站

　　主控站采用CompactLogix系列的1769-L32E控制器。加配了16個I／O模塊。1769-L32E可用內(nèi)存為750KB，并且擁有一個EtherNet／IP端口和一個RS-232串行端口，最大支持16個模塊，從而能方便地使用EtherNet／IP進行連接。表1為主控站配置表。

　　2.3 從站

　　從站全部采用MicroLogix系列的1766-L32BWA控制器。1766-L32BWA控制器擁有一個EtherNet／IP端口和兩個RS-232串行端口，最大支持7個模塊，能方便使用EtherNet／IP進行連接。表2為從站配置表。

　　2.4 現(xiàn)場操作站

　　(1)液化和異構(gòu)操作站液化和異構(gòu)操作站采用觸摸式工控機，安裝有Windows XP操作系統(tǒng)和RSView 32人機界面組態(tài)軟件，主要用于操作人員對液化和異構(gòu)生產(chǎn)工段狀況進行監(jiān)視和流程操作。

　　(2)其他操作站

　　其他操作站采朋步科電氣公司的EView觸摸屏，其監(jiān)控軟件為步科電氣的EV5000。EV5000能充分利用自身攜帶的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面．并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，能夠?qū)崟r操控。觸摸屏與PLC之間通過串行RS232口進行通信，通過訪問PLC相關(guān)的寄存器地址，以獲得PLC所控制設(shè)備的狀態(tài)或修改相關(guān)寄存器的值。

　　2.5 編程軟件

　　CompactLogix控制器采用RSLos4xS000編程環(huán)境，MicmLogix控制器采用RSLogix500編程環(huán)境。RSLogix5000與RSLogix500軟件開發(fā)平臺提供了梯形圖LD、功能塊FBD、順序功能表SFC和結(jié)構(gòu)文本ST等編程方式。梯形圖作為傳統(tǒng)的編程方式具有直觀靈活、節(jié)省內(nèi)存、效率高等優(yōu)點。整個控制程序主要由數(shù)據(jù)采集、報警檢測：PID控制、連鎖控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸映绦蚰K組成，主程序采用任務(wù)方式對各個子模塊進行順序調(diào)試。圖3為SSLogixS000編程環(huán)境。

　　2.6 中控室操作站

　　中控室操作站采用研華公司的工業(yè)計算機，安裝有Windows XP操作系統(tǒng)和RSView32人機界面組態(tài)軟件，用來接收PLC采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入動態(tài)數(shù)據(jù)庫，完成報警、數(shù)據(jù)記錄、分析系統(tǒng)運行狀態(tài)、打印輸出等功能，根據(jù)要求控制各系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

　　監(jiān)控系統(tǒng)由液化系統(tǒng)、糖化系統(tǒng)、脫色系統(tǒng)、離交系統(tǒng)、預蒸發(fā)系統(tǒng)、F-42蒸發(fā)系統(tǒng)、趨勢圖和報警等畫面組成，實時監(jiān)控生產(chǎn)線的溫度、液位、PH值、濃度、壓力、流量、閥門開度、變頻器輸出百分比、泵和閥的狀態(tài)等。畫面能全面直觀地反映果葡糖漿生產(chǎn)的全部過程。

3 結(jié)束語

　　該項目已成功投產(chǎn)，運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了果葡糖漿生產(chǎn)線工藝設(shè)備的監(jiān)視與控制。分布式PLC系統(tǒng)的應用，提高整個系統(tǒng)的運行效率，大大降低了操作人員的操作難度，減少了運行故障率和檢修次數(shù)，為提高工廠自動化水平提供了可靠的保障。