食品生產線的計算機控制系統設計與實現

黃旭釗

摘 要：隨著時代的發展，科技的進步，越來越多的高新技術被應用到工業生產中，為工業生產帶來了自動化以及智能化的生產辦法。本文作者通過對食品生產線計算機控制系統研究多年的實際經驗，對食品生產線計算機控制系統設計展開了深入的調研與分析，并根據實際情況給出相應的計算機控制系統設計方法，希望能對相關行業起到一定的啟發作用。

關鍵詞：食品生產線;計算機控制系統;設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.119

0 引言

當今社會對各類食品的要求越來越高，食品消耗量也在不斷增大。食品廠家在進行食品生產與管理時，要能夠與時俱進，不斷調整自身食品生產的速度與產量以及配方，從而使產品能夠更好的滿足市場需求。計算機控制系統的引入，為食品生產廠家提供了一定的技術支持，能夠提升食品生產線的自動化水平，提升食品企業的生產效率，促進企業的經濟效益不斷提升。

1 食品生產線的工藝流程

食品生產線，顧名思義，是一種將食品量產的生產設備。在進行生產線的運作過程中，為了節省食品生產廠家的設備投資以及管理成本，食品生產線的設備一般都能夠對多種食品進行加工處理。只需要改變相應的電氣參數設置，就可以實現不同種類以及不同形狀的食品加工。通常情況下，食品生產線分為兩個部分，一個部分為前段食品的塑形部分，另一個部分則為食品的烘焙工藝處理部分。以食品中千層酥的生產為例，生產的工藝流程是將食品的物料通過疊酥機進行塑形，然后通過兩次軋面機進行軋制，再經過疊酥機和軋面機進行不斷塑形和疊酥，最后經過切割機進行面皮的碾壓與切割，然后經過噴糖機與鹽糖機進行風味物質的噴附，使千層酥能夠具有特殊的口味，最后按照一定的距離將生產后的千層酥進行高溫的烘焙處理。這里的烘焙將經歷四個溫區，每個溫區的時間和溫度都有著不同調控，從而完成千層酥的發脹、脫水、成熟、上色的過程。溫度的設定為上高下低，每個溫區內的千層酥含水量將越來越低，最后出爐的千層酥色澤金黃，風味極佳，然后使產品進入相應的網袋設備，進行包裝整理，進入產品使用環節[1]。

2 食品生產線計算機控制系統的功能

隨著電子信息技術的不斷發展和優化，越來越多的計算機控制流程被應用在食品生產中，為食品的生產帶來了自動化、智能化、流程化的管理方案。將計算機控制系統應用于食品生產線中，能夠將食品生產線徹底進行工業化生產的改革，也是我國食品行業解放生產力，提升生產效率的必由之路[2]。

（1）計算機控制系統的硬件設計。以千層酥的生產為例，食品生產線前段的流程就有數百米長。因此在進行計算機控制系統的硬件設計時，一般會將整個網絡分為頂層網絡、中層網絡以及底層網絡三層。其中，頂層網絡負責實時管控整個生產工藝流程、生產配方與生產參數的調整。這一層的硬件設計中，需要兩臺工業計算機進行控制，其中一臺是操作員進行實時調控，另一臺則作為工程師進行宏觀調控使用。在生產管理辦公室應該放置一臺計算機，這臺計算機與下面進行調控的兩臺計算機能夠產生一定的聯動效應，進而使生產和管理人員能夠隨時查看設備參數以及產品的生產情況，進而為產品生產與銷售做好相應的準備工作。這三臺硬件設備都是以以太網的形式進行數據交換。中層網絡是整個食品生產廠能夠進行內部數據交換和外部數據對接的通訊網絡，其網絡傳輸的速率較快，并且通訊接線方式較為簡單，通訊的距離較遠。一般情況下，中層網絡會采用兩套可編程的數控編輯器，采用315-2DPCPU。每臺編輯器有其他開發者選項和對應的功能，其中一臺負責進行前段的塑形以及食品材料的控制，另一臺負責烘焙溫度調整，速度調整以及食品包裝入庫的調控。現場操作的硬件系統上會安裝相應的通訊裝置，能夠相互之間傳遞和獲取數據。數控編輯器包括S7-300PLC的主站以及其他從站設備。底層的網絡是針對工藝中細節化的流程處理，其中包括對疊酥機，軋面機、切割機以及流水線的工藝控制，需要每個都有一定的人機交互控制設備，能夠實時調控工藝參數。工藝參數的調控包括對工藝流程中的物料速度，物料種類，軋制力量的調控。底層網絡的調控要具有雙向的數據傳輸體系，從而確保工作人員能夠從相應的系統上查詢到設備與數據的相應參數。計算機控制系統的硬件要能夠實現人機交互，數據傳遞以及工藝參數的調整，從而確保生產流水線中的工藝配方、流程、機器的運作皆在掌控之中[3]。

（2）計算機控制系統的軟件控制。食品廠生產線的計算機控制系統軟件開發由兩部分組成，一部分是上位計算機監控系統。這個系統是一個功能強大，存儲能力極強的數據庫。通過VB進行程序編程以及圖形的優化設計，從而使生產流水線中的圖形能夠傳遞到前端，使管理人員方便進行監控，同時能夠提供龐大的圖形工具供其調整使用。第二個部分是通訊軟件的開發。通訊軟件要能夠提供相應的實時性通訊功能，使生產現場的實際情況能夠進行有效傳遞和通訊，確保管理者掌握實際情況。其中上位計算機軟件系統主要是對監控畫面的調取，軟件的功能應該能夠有人機交互系統，主畫面的傳遞，生產配方的預設計、日生產報表以及月生產報表的繪制和生成，故障檢修記錄的存儲等。同時還要有對高溫區以及各個設備電動機的溫度檢測。隨著食品生產廠家不斷提出新的要求，軟件控制系統要能夠滿足多個食品的生產管理過程。在過去，相關參數都是由技術人員進行手工調整，耗費了大量的人力與物力，提升了生產成本。而通過軟件控制系統，能夠將各個食品的生產參數進行錄入與存儲，并且能夠進行智能化自動化的調整，從而確保食品生產線流程能夠更加簡潔，生產調整的成本大大降低。

3 結束語

本文以食品生產線的工藝流程作為切入點，深入而又詳盡的分析了食品生產線計算機控制系統的功能，其中包括計算機控制系統的硬件設計和軟件設計，從而使食品生產廠家的生產線走向智能化、自動化、數控化的生產流程，進而提升食品生產企業的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]陳巖，劉春生，王鳳如.計算機控制的位置伺服系統設計與實現[J].計算機仿真，2003（12）：136-139.

[2]龍慶華，黃荔，金惠生，陳志遠，陳天鈞.石材線切割機計算機控制系統設計與實現[J].華南師范大學學報（自然科學版），1999（01）：26-32.

[3]何海志，王京春，李宛洲，林艷生.電渣重熔爐計算機控制系統設計與實現[J].計算機工程與應用，2006（16）：230-232.