基于PLC的白酒勾兑控制系统设计

曾慧敏++谭+飞++陈再秀+++陈玉梅++周山河

摘 要：白酒勾兑实验系统能使学生了解白酒勾兑原理、生产工艺流程、控制系统设计原理及方法。根据产品要求，学生可以选择适合的原料、工艺流程及工艺条件，动手体验勾兑调味过程，建立形象、直观的概念，加强对理论知识的理解，提高解决实际问题的能力。经过反复试验验证，实验室白酒勾兑系统具有功能完善、实用性强、性能稳定、精度高、效率高、成本低、维护少的优点，能满足过程控制实验系统的需求。

关键词：白酒勾兑；PLC；自动控制

一、前言

勾兑酒的作用主要是使酒中各种微量成分配比适当，达到该种白酒标准要求。早期，白酒勾调是人工操作，由勾兑师先调配出小样确定配方，再进行大批量勾兑。不同勾兑师勾兑出成品酒的质量不同，若控制不好就需要反复勾兑，出现“面多加水，水多加面，大饼越摊越大”的现象，导致基酒浪费、效率低，对勾兑师勾兑技术的评价也大打折扣。随着计算机技术的发展，为了稳定和提高白酒质量，避免上述现象的发生，针对实验室购置白酒勾兑设备设计了一套白酒勾兑控制系统。

二、实验室白酒勾兑系统简介

勾兑控制系统主要由控温勾兑罐、控压勾兑罐、常压勾兑罐各、3只原酒罐、三台离心泵、管板、管件及阀门组成。本设备的主要功能是实现原酒罐的原酒按比例在勾兑罐进行勾兑的过程，使学生了解白酒勾兑原理、系统控制方案等内容。系统中3只原酒罐通过3根主管路分别与3台泵连接，泵后通过接管板连接到3只勾兑罐，其中勾兑罐和原酒罐容积均为100L。

三、硬件选型与软件设计

实验室白酒勾兑系统主要完成了方案设计、工艺设计、设备选型、仪表选型、控制系统设计、编程等工作。该系统的操作主要面向在校学生，通过实验使自动化学员能够掌握工艺流程、控制算法及输出、反馈控制信息，接受上位机的控制命令等。该系统包含硬件和软件两部分，可在手动和自动两种工作模式下工作，学生依据配方确定所需的各种原料，从而完成白酒的勾兑工作。

1.硬件选型及设计

依据现场设备及控制要求，选用西门子CPU226，DC/ DC/DC供电，型号6ES7216-2AD23-OX138。该系统输入/出点数：9DI/29DO、22AI/6AO，故需要扩展DO、AI和AO模块。这里选用：

2个EM222：6ES7 222-1HF22-0XA0 8点继电器输出

3个EM231：6ES7 231-OHF22-0XA0 8路模拟量输入

2个EM232：6ES7 232-OHD22 4路 模拟量输出

本系统带7个扩展模块，CPU226的5V供电能力是1000mA，EM222消耗电流40mA，EM231消耗电流20mA，EM232消耗电流20mA，所有负载消耗电流之和为：2×40+3×20+2×20=180mA，远远小于1000mA，所以该方案满足要求。据此可画出系统的外部接线简化图（如图1所示）：

本系统流量计选用北京格乐普的EMF型电磁流量计，可测量导电介质体积流量，其防爆标志位Exd11CT6，该实验系统流量的测量范围是0～3m3/h。变频器采用丹弗斯FC-300，频率范围0～50Hz。壓力变送器采用江苏进源仪表JY-180，范围0～10kPa。温度变送器采用WZC，分度号CU50。

2.系统软件设计

系统采用Step7-MicroWin软件编程，实现白酒勾兑的自动和手动操作，其主程序流程图（如图2所示）：

动力子程序主要实现变频器、电磁流量计及电动调节阀启停控制，温度子程序可实现用户设定温度进行勾兑，子程序SBR1实现对管路1～3中变频器的PID控制，经过现场反复调试，该系统适应的PID参数为：KC=1.634、TI=0.133、TD=0.033。子程序SBR2实现对设备保护，子程序SBR3主要实现对电动调节阀开度的控制，子程序SBR4实现各管路流量显示功能，子程序SBR5实现变频器频率显示功能，子程序SBR6通过对流量脉冲的计数来实现累计流量计算和显示功能，各子程序流程图略去。

3.系统功能

该系统能实现两条或三条原酒管道同时向一个勾兑罐注入基酒，也可分别向两个或三个不同的勾兑罐进料。勾兑时，先检查三只原酒罐和勾兑罐之间的管路连接，将管路中剩余液体排出，确认接管板连接正确，将管路上所有阀门关闭。该系统采用单线进料的方式进行勾兑操作，依据组合配方可自动进行，亦可通过手动操作实现原酒的勾兑工作。当自动操作时，只需要学生将配方下载下来，系统就会自动依据配方计算出原酒罐1需要向勾兑罐中添加酒的体积，打开原酒罐1到勾兑罐1管路上的手动阀门，启动自动阀门及泵，将酒液从原酒罐1泵入勾兑罐1。当1种原酒罐中的基酒所需用量完成后，系统可自动停止泵及关闭管路上自动控制阀门并开启下一原酒罐的电磁阀，依次进行原酒罐2、原酒罐3的进料，直至配方完成，从而实现准确的定量勾兑。

四、结论

该实验项目的实施对企业改进生产模式提供了一个参考，不仅能改变传统白酒生产工艺落后、能耗大、成本高、安全没有保障的现状，而且对缩短新产品开发周期、进一步稳定产品质量、提高生产自动控制水平、提高生产效率和生产能力方面有明显的促进作用。

参考文献：

[1]王瑞明.白酒勾兑技术[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3]刘美俊.西门子S7系列PLC的应用与维护[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]胡学林.可编程控制器教材（实训篇）[M].北京：电子工业出版社，2005.

基金项目：1.校级教材：《过程控制工程实训》教材建设，编号：JC-1407；2.省级教改：自动化特色专业自主创新实践平台建设与改革？编号：287；3.校级教改：自动化专业“卓越工程师计划”课程体系与培养模式的改革，编号JG-1624；4.校级教改：基于自动化特色专业认证的课程体系改革与实践，编号：JG-1415。

作者简介：曾慧敏，女，硕士研究生，研究方向：过程控制。