乳品工厂温度控制系统设计

2016-09-28杨博

中国新技术新产品 2016年18期

关键词：温度控制乳品调节阀

杨　博

（利乐（中国）有限公司，上海 201315）

乳品工厂温度控制系统设计

杨博

（利乐（中国）有限公司，上海 201315）

结合乳品生产工艺特点，以西门子300系列PLC控制器、E+H公司温度传感器为基础，提供了一整套温度控制软硬件设计方案，涉及硬件选型，电路设计，控制程序设计。经现场调试使用，温度控制波动范围在0.5℃以内，满足生产的质量要求。

乳品；温度控制；传感器；PLC

在工厂里，为了保证牛奶质量，需要实时检测各个环节的牛奶理化指标，其中温度指标尤为重要，温度过高会造成牛奶异味甚至结焦；过低则达不到杀菌目的，牛奶易被微生物污染，在处理过程中，温度最高可达140℃，同时设备需要每天做内部清洗，定期做外部清洗以保持清洁，所以乳品生产线有一个特点就是高温高湿。笔者结合乳品工厂如上所述的车间环境，工艺要求，从设计角度出发，阐述了目前乳企生产线上温度控制系统的设备选型要求及控制方法，该设计思路可为其他控制系统设计提供参考和依据。

1.温度控制的工艺流程

如图1所示，红色线表示牛奶，蓝色线表示冰水，牛奶和冰水在板式换热器内换热，牛奶从10℃冷却到4℃，冰水从2℃提高到6℃。PLC在线监测温度传感器的实际温度，经过PID计算，将计算结果值传送给调节阀，调节阀通过调节冰水通过量，从而达到实时控制牛奶温度的目的。

2.硬件选型

2.1PLC及输入输出模块

PLC选用西门子S7-314；输入模块选用西门子SM331，规格型号：6ES73311KF020AB0；输出模块选用西门子SM332，规格型号：6ES73325HF000 AB0。

S7-300系列PLC是西门子公司开发的中型PLC，在工控领域应用中占有重要地位。它的软硬件功能强大，系统配置方便，各种模块安装更换方便，系统带有强大的PROFIBUS现场总线接口及MPI接口，可以与外部设备进行通信，因此设计中选择S7-300PLC作为主站来组建整个系统。

2.2温度传感器选型

为满足系统需要，温度传感器有以下几个重要的选型要求：防护等级，输出信号模式，测量范围，现场安装要求。以下是详细信息：

2.2.1防护等级

IP（INGRESS PROTECTION）是指灯具设备和仪表等设备外壳防护等级，在GB4208标准中，规定了设备的外壳防护等级IP代码的含义。IP66指产品完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入，承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时，电器的进水量应不致达到有害的影响；IP67指产品完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入，防短时浸泡，常温常压下，当外壳暂时浸泡在1m深的水里将不会造成有害影响。

为了保证车间环境的整洁，乳品厂车间人员经常擦洗设备表面，或者用水冲洗地面，可能会喷溅到现场的温度传感器上，所以防护等级选择IP66/IP67，减少人为损害几率。

2.2.2输出信号模式

选型的PLC模拟量输入模块可接受4-20mA输入信号，所以温度传感器选型为4-20mA输出。

2.2.3测量范围

传感器工作的最小温度是室温，最大温度不超过140℃，因此量程范围选择0～150℃。

2.2.4现场安装要求

传感器安装在直径为63.5mm的管道上，要选择合适的插入深度，有效地检测流体温度。另外，传感器需要定期做检测校准，因此选择一款方便拆装的传感器，会给后期维护带来极大的方便。卡箍连接是一种拆装非常方便的卫生型连接，在流体设备上应用广泛。

基于以上，选用了E+H的TMR35-A1BBDBAA1AAA。技术数据如下：IP66/ IP67等级，4-20mA输出，测量温度范围0～150℃，插入深度30mm，卡箍连接。

2.3连接线

采用带屏蔽层的信号线，可有效防止动力线缆对模拟量信号造成干扰。