自動化控制系統在白酒生產管理中的應用

郝麗霞

（山西杏花村汾酒集團酒業發展區股份有限公司成品包裝廠，山西汾陽 032205）

白酒行業屬于傳統行業，雖然近幾年已經逐漸實現信息化和自動化，但從整體上來看，仍然處于較為落后的狀態，如生產過程中尚不能針對酒罐存量、配方勾調、計量和過濾等進行全面的監測和控制。技術創新是企業持續發展和競爭力不斷提升的重要基礎，因此需要在白酒生產管理工作中合理應用現代科學技術，在提高白酒生產質量和效率的同時，切實保障生產安全。同時，白酒生產企業必須不斷強化技術創新，逐漸實現現代化，即要求白酒生產企業在生產管理工作中，合理應用自動化控制系統。

1 白酒生產自動化控制系統整體要求

一般來說，一個中等規模的白酒生產企業，年勾兌量應該在10萬t以上，銷售旺季的日產酒量應該在500 t以上，且白酒勾兌生產線應該具有較高的靈活性，一次勾兌成功率至少應達到95%。以此為基礎，將自動化控制系統應用于生產管理工作中，有利于提升生產質量和效率，即可更加有效地滿足上述要求。在應用自動化控制系統時，應該保障其具有簡潔、直接的操作界面和便捷的操作方式，同時功能強大，管理模式完善，可直接輸出報表，且能根據實際情況進行及時的報警處理[1]。

2 白酒生產管理自動化控制系統

2.1 主要功能

白酒生產管理自動化控制系統即在白酒生產過程中開展檢測工作和控制管理工作的系統，其運行基礎為“分散就地控制、集中調度管理”的基本工作思想，通過應用計算機進行控制，其主要功能如下。①數據采集和處理：采用通信以及I/O卡件收集現場模擬量以及開關量數據并合理處理。②自動控制：針對現場各項設備進行合理調節，從而實現輸出控制、偏差控制、多變量控制、串級控制以及最佳化增益控制等。③生產運行統計記錄、安全監控：在生產過程中全面開展安全性監控管理，以提升管理效率，同時有利于保障生產安全，管理人員可以更加全面地了解車間情況。④聯絡和自動化集成：采用車間自動化數據采集和決策的形式，自動采集生產數據，可提高生產過程的智能化水平[2]。

2.2 實際應用中的具體功能

在實際生產過程中，應以產品配方和工藝流程作為依據，自動開展生產過程中的過濾，勾兌、輸送和儲存等各個過程，主要內容如下：①動態顯示酒庫罐區中各類原酒罐、酒精罐、基酒罐等不同類型的儲酒容量，并進行合理控制；②動態顯示純水以及原酒罐、勾兌罐、車間白酒等各個瞬時流量以及累計流量；③以工藝要求為基礎設定配方，通過系統合理運算啟動泵、閥，將純水及各類原酒置入勾兌罐中，并適時關停各類原料，自動進行勾兌罐攪拌以及存酒過程中的空氣沖頂；④應用報警裝置，在酒罐液位超過上限、閥門運行不正常、酒泵整體存在異常情況時，應及時報警，同時進行保護連鎖；⑤收集各酒罐的酒液存量、總存量以及罐裝用酒生產詳情，并全面記錄[3]。

2.3 基本特點

通過對白酒生產管理自動化控制系統進行實際應用，其可體現出以下特點。①高可靠性。系統中的控制器、電源、數據通信網絡等均為冗余配置，控制器、工程站、交換機等均使用工業級設備，輸入輸出部分均采用隔離和抗干擾模式。②安全環保。全部與白酒直接接觸的設備完全采用食品安全級產品，符合產品安全性要求。③過程控制管理。自動化控制系統能夠完全與生產系統連接，并實現全程管控，可提升管理效率和降低錯誤率，并實現生產效率的提升。④開放靈活。系統可與智能儀表、總線設備及其他子系統連接，并支持廣泛通信接口和協議。

3 系統設備配置和運行

3.1 主控設備

將自動化控制系統應用于白酒生產管理工作中，基本要求包括操作集中、控制分散、配置靈活、運行穩定、功能完整和便于擴充等，整體操作形式應該呈現出簡單、直接的特點。作為當代先進的可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC），將其應用于白酒生產管理的自動化控制系統中，可發揮較好的效果。

當前所應用的PLC多為S7-300系列，模塊化結構較為獨特，可滿足多數自動化控制需求，且具有保護功能強大、人機界面良好、抗沖擊性能較強等特點。進行輸入采樣時，中央控制單元可掃描各輸入端，從而獲取開關狀態以及模擬信號等數據，并將數據輸入狀態寄存器；進行程序執行時，CPU可根據用戶順序逐條掃描指令，之后由輸入狀態寄存器或編程元件中讀取執行條件，再根據程序編排針對數據開展算數運算和邏輯運算，最后輸入結果即可；進行輸出刷新時，確認程序中全部指令執行結束，CPU可向輸出鎖存器輸送狀態寄存器最新結果以控制開關動作[4]。

3.2 白酒勾兌環節

白酒勾兌也就是將基酒、原酒以及調味酒等按照相應的比例組合并攪拌均勻，使其中各項材料保持酒體平衡、香味協調的狀態，同時呈現出獨特的風格。進行白酒勾兌過程中應用的系統包含5個勾兌組合操作站，系統可根據配方完善準備工作，并向操作人員輸出全部罐液位數據及泵、閥工作狀態，出現異常情況也可及時報警，直至操作人員排除故障，系統方可繼續運行。在通常情況下，組合罐中可應用的自動進料途徑分為3個類型：①通過基酒管道輸入基酒；②采用槽車向組合罐直接進料；③通過軟水泵輸入軟水。系統控制下，每次僅能開啟一個罐閥門，且一條勾兌管道所對應的組合罐，一次即可開啟一個進酒閥門。

同時，考慮到主體多樣性的特點，可采用多配方、多任務同步執行的模式，開展數個品種酒品的同步勾兌工作，每一臺勾兌罐運行時，既可采用多種基酒同時進料的模式，也可按順序分步驟進料，總體上來看，根據生產計劃合理調整工作模式即可。如果選擇應用同步進料的方式，一個系統中最少可實現3個配方的同步執行，最多則7個配方同步執行，能夠有效提升白酒勾兌工作的效率。以此為基礎，組合罐進口位置的電動球閥聯合主管道的功能轉換閥，兩條基酒管道能向同一組合內注入基酒，也可向不同組合罐進料，且當一類基酒所需用量輸出完畢之后，系統可自動關閉相應的灌閥門，并自動開啟下一基酒的管道閥門，直至配方結束。如果配方輸入時存在超過組合罐可用容量的情況，系統將開始拒絕操作[5]。但為了保障酒品質量，一般情況下，應該避免使用多配方、多任務同步執行的模式，以避免出現誤操作導致閥門誤開串酒現象。

3.3 過濾輸送環節

過濾輸送操作需要由可編程控制器針對相應的流量計、電動球閥、過濾泵以及壓力變送器進行全面控制，且其中包含定量輸送和非定量輸送量兩類模式，若采用定量過濾輸送模式，則需首先明確原酒罐、目標罐以及輸送量，確認條件符合要求，方可開始自動運行，直至定量過濾輸送完畢。若采用非定量過濾輸送模式，則不需明確輸送量，而應該以現場實際工作情況為依據，選擇適宜的時機。應用定量或非定量輸送模式時，系統均能夠自動記錄各項操作信息。

在定量過濾輸送過程中，如果輸送量大于目標罐可用容量，系統將開始拒絕操作，同時發出警告；在進行非定量過濾輸送過程中，如果輸送量已經達到目標罐液位上限，輸送操作則能自動停止，此時為了避免出現誤操作導致閥門誤開串酒現象，系統控制下，相關閥門全部關閉。此外，如果輸送過程中出現以下情況，設備也能自動停止操作：①輸送量超過目標罐安全值上限；②一定時間段內，流量計未反饋數值；③原酒罐中無酒液；④原酒罐酒品代碼與目標罐代碼不統一[6]。

一般情況下，針對每一個勾兌罐，均應單獨設置管道連接管板，通過管板分配進入不同的過濾機組，每一個生產車間中含有12臺左右的計量罐，每一臺計量罐需要同時對應3套過濾機組，方能保障滿足生產需求，同時也可保障全部勾兌罐中的白酒得到符合要求的過濾操作。過濾操作全程由工作人員通過計算機進行控制，需要選擇勾兌罐和目標罐，系統自動啟閉閥門，根據緩沖筒內的液位高度調整輸送泵開啟時間。

3.4 包裝輸送環節

在進行白酒包裝輸送的過程中，系統需要針對酒罐液位高度實施嚴格的監測，準確計量針對白酒灌裝生產線的發酒數量，同時嚴格控制發酒速度，以保障白酒灌裝線的作業連續且靈活。在此過程中，需要PLC對輸送泵、電動球閥以及壓力變送器進行連接和控制，并通過接收控制信號，自動進行啟停，直至輸送任務完成。開展輸送工作時，系統可自動根據酒品代碼輸送酒罐，酒品代碼一致方可正常輸送，酒品代碼不一致，則及時發出報警，由操作人員處理異常情況。設置酒品代碼的主要目的在于避免在酒品輸送過程中出現混酒情況，因此在進入酒品輸送環節之前，系統首先開展酒品代碼的對比工作，只有保障酒品代碼完全一致，方可開展輸送操作，進而提高輸送工作的質量和效率。此外，在全部操作過程中，每一條生產線均由流量計全程計量，并按照種類和批次自動生成報表[7]。

4 結語

白酒行業屬于傳統行業，白酒生產工作已經具有數年的發展歷史，生產經驗十分豐富，但從整體上來看，在時代發展的背景下，當前白酒生產模式不夠先進，過程較為復雜，在一定程度上限制了白酒酒品生產質量和效率的提升，因此有必要在白酒生產管理中應用自動化控制系統，以實現白酒生產技術的創新。對于白酒生產自動控制管理系統來說，其中主要包含軟件和硬件兩個部分。硬件屬于軟件運行的基礎，是系統中的主要組成部分。只有保障硬件的配置完善且合理，系統才可順利發揮控制和管理功能，因此應該根據實際情況選擇最為適宜的硬件設備，保障系統整體處于安全穩定的運行狀態。將PLC作為系統中的主控設備，在白酒的勾兌、過濾以及包裝等環節，均可起到良好的管理和控制作用，有利于實現全面提升白酒的自動控制管理工作水平，進而提升白酒生產企業的經濟效益。