周德豐　丁寬　施建強

摘要：目前，自動化控制技術(shù)在CIP清洗系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。文章介紹采用SIEMENS S7-300系列PLC為控制器，使用SIEMENS精智TP1200 Comfort觸摸屏作為人機互交界面，以TIA Portal V13為軟件編程環(huán)境，探討如何實現(xiàn)CIP清洗系統(tǒng)運行過程監(jiān)控與事件記錄的方法。

關(guān)鍵詞：TIA Portal；CIP清洗系統(tǒng)；自動控制；PLC控制器；軟件編程 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2016）34-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.009

1 概述

隨著自動化控制技術(shù)的快速發(fā)展，自動化控制技術(shù)在CIP清洗系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前多數(shù)乳品、飲料、啤酒等行業(yè)生產(chǎn)線上的CIP清洗系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的手動清洗系統(tǒng)、半自動清洗系統(tǒng)升級為全自動CIP清洗系統(tǒng)。其CIP清洗過程基本實現(xiàn)了自動控制運行。自動CIP清洗系統(tǒng)不僅提高生產(chǎn)效率，節(jié)省能源消耗，而且保障操作安全，延長生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。然而，CIP清洗系統(tǒng)雖然實現(xiàn)了自動化控制，但是對于運行過程的數(shù)據(jù)記錄以及產(chǎn)生的事件卻需要操作人員手動記錄。

每次清洗不同管路需要做CIP運行記錄表，而這些記錄表即是CIP運行的原始記錄，對后續(xù)的生產(chǎn)和質(zhì)量追溯都是極為重要的數(shù)據(jù)。由于CIP運行數(shù)據(jù)記錄由人工錄入完成，這就存在數(shù)據(jù)記錄的不準(zhǔn)確性和不可靠性。因此，本文就自動CIP清洗系統(tǒng)存在的這些問題，以杭州宏盛飲料集團公司CIP清洗系統(tǒng)為例，詳細闡述如何利用現(xiàn)有的CIP清洗控制系統(tǒng)實現(xiàn)CIP清洗系統(tǒng)運行過程監(jiān)控和事件記錄的方法。

2 自動CIP清洗控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

自動CIP清洗控制系統(tǒng)硬件主要由控制器、數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊、觸摸屏、變頻器、閥島、現(xiàn)場檢測儀器儀表等構(gòu)成。如圖1所示，本文案例中采用SIEMENS S7-300系列PLC中的315-2DP/PN作為系統(tǒng)主控制器，以SIEMENS精智TP1200 Comfort觸摸屏作為人機互交界面，以TIA Portal V13軟件編程環(huán)境，開發(fā)CIP清洗自動控制系統(tǒng)。

CIP清洗需要對運行過程的流量、溫度、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)以及清洗開始時間、結(jié)束時間、清洗過程產(chǎn)生的事件等進行實時的監(jiān)控與記錄。這需要有一定的數(shù)據(jù)存儲空間，用來保存運行過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。對于記錄數(shù)據(jù)而言，購買一臺服務(wù)器或者記錄儀來做數(shù)據(jù)記錄無疑是較為理想的選擇，但其成本較高、投入大。本案例中，采用一張普通的2G數(shù)據(jù)SD卡，利用TIA Portal V13編程軟件來實現(xiàn)CIP清洗系統(tǒng)運行過程監(jiān)控和事件記錄。

3 CIP清洗過程監(jiān)控與事件記錄的軟件組態(tài)

TIA Portal V13編程軟件是西門子全集成自動化軟件平臺。采用了全新的組態(tài)設(shè)計框架，將SIMATIC STEP 7、SIMATIC WinCC和SINAMICS StartDrive等自動化軟件工具完美地集成在一個優(yōu)異的開發(fā)環(huán)境中。

模擬量數(shù)據(jù)組態(tài)設(shè)置：在數(shù)據(jù)記錄界面中新建名稱“Trend CIP100”，并設(shè)置文件存儲位置為CSV文件（ASCII）；每個日志的數(shù)據(jù)記錄數(shù)為500000個；路徑為＼Storage Card SD＼Logs；記錄方法為觸發(fā)器事件；去掉勾選運行系統(tǒng)啟動時啟用記錄；重啟時處理日志選擇向現(xiàn)有日志追加數(shù)據(jù)。記錄變量界面中選擇所需要記錄的變量參數(shù)。本案例中選擇CIP100的電導(dǎo)率、流量、溫度作為數(shù)據(jù)記錄參數(shù)，記錄周期設(shè)置為1分鐘。HMI變量表中新建2個數(shù)據(jù)類型為WORD的變量：一個定義為數(shù)值更改時啟動記錄功能；另一個定義為數(shù)值更改時停止記錄功能。

離散量事件組態(tài)設(shè)置：在報警日志界面中新建名稱“Event_CIP100”，并設(shè)置文件存儲位置為CSV文件（ASCII）；每個日志的數(shù)據(jù)記錄數(shù)為500000個；路徑為＼Storage Card SD＼Logs；勾選記錄事件文本和出錯位置；記錄方法為觸發(fā)器事件；勾選運行系統(tǒng)啟動時啟用記錄；重啟時處理日志選擇向現(xiàn)有日志追加數(shù)據(jù)。HMI變量表中新建數(shù)據(jù)類型為WORD的變量，將該WORD中的每個bit定義為一個事件并將事件條目寫入報警文本中，將每個bit所對應(yīng)的事件與PLC程序中編寫的事件一一對應(yīng)。本案例中采用了2個WORD作為事件記錄，3個WORD作為步驟記錄。

圖2所示為部分PLC編程程序語句，其功能為開啟記錄與停止記錄的邏輯處理。圖3所示為CIP運行時所記錄的數(shù)據(jù)截圖。上面詳細地記錄了在CIP清洗過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)。并且當(dāng)SD卡存貯容量達到預(yù)設(shè)的上限值時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警，提示操作人員進行數(shù)據(jù)備份。

4 結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場2個多月測試，CIP清洗系統(tǒng)運行過程數(shù)據(jù)全部被記錄在SD卡內(nèi)。改進后的CIP清洗系統(tǒng)避免了因人為因素造成的數(shù)據(jù)記錄不準(zhǔn)確性和不可靠性。實踐證明，該監(jiān)控系統(tǒng)簡單可靠、成本低廉、使用方便。目前已經(jīng)在杭州宏盛飲料集團公司內(nèi)得到廣泛的推廣與應(yīng)用。

參考文獻

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[2] 西門子（中國）有限公司.TIA博途軟件-STEP7 V11編程指南[S].

[3] 西門子（中國）有限公司.SIMATIC S7-300可編程程序控制器[S].

（責(zé)任編輯：黃銀芳）