基于S7-200 PLC的小型CIP自动控制系统

周玉彬，韩金枝，时献江，陈友富

（1.哈尔滨理工大学机械动力工程学院,哈尔滨 150080；2.黑龙江省轻工业技工学校,哈尔滨 150039）

基于S7-200 PLC的小型CIP自动控制系统

周玉彬1，韩金枝1，时献江1，陈友富2

（1.哈尔滨理工大学机械动力工程学院,哈尔滨 150080；2.黑龙江省轻工业技工学校,哈尔滨 150039）

为适应新国家企业生产乳制品许可证条件的要求，研制了一种基于S7-200 PLC的小型CIP自动控制系统。该系统具有清洗历史记录保存功能，手动和自动两种操作方式，价格便宜，可靠性高，非常适合国内的中小乳品企业应用。介绍了该系统的原理、组成及应用。

乳品厂；CIP；PLC；历史数据存储

0 引言

CIP（Clean in Place）自动控制系统主要应用在乳品行业、饮料、啤酒和医药等行业。小型企业的CIP系统主要以单路为主，与双路或多路CIP系统相比，具有结构简单，价格便宜等特点，能够完成传统CIP系统的所有功能。根据国家质检总局发布的《企业生产婴幼儿配方乳粉许可条件审查细则(2010版)》和《企业生产乳制品许可条件审查细则(2010版)》，乳制品行业必须拥有自动CIP清洗系统，所以对于中小型乳品企业来说，小型自动CIP系统将是很好的选择。

1 小型自动CIP系统组成

CIP清洗系统由清洗罐、清洗管线、清洗出液泵和气动阀组成，如图1所示。清洗罐上的温度、液位和浓度传感器用来检测当前清洗液的状态及信息，这些信息可在触摸屏上显示。加热方式有蒸汽盘管加热和热交换器加热两种方式，用户可根据自身工艺及设备条件选择。回液管路配有温度变送器和酸碱浓度变送器，用来控制液体回收，酸碱浓度变送器选用国产HNB-10型酸碱浓度检测仪。系统配有出液阀V11～V41和回液阀V13～V43，实现出液和回液功能，蒸汽阀Z1～Z3和清水阀L1～L4完成加热和补水过程，出液泵P1和清水阀L1～L4完成加热和补水过程，出液泵P1完成清洗液的输出功能。CIP回液泵由工艺系统设计、提供[1]。

由于清洗工艺的特殊性，有手动和自动两种方式，清洗过程为典型的时间顺序控制，主要清洗流程如图2所示。

图2 主要清洗时间顺序流程

2 控制系统硬件简介

控制系统硬件由西门子S7-200 PLC组成，它具有体积小，价格便宜的特点，触摸屏选用台达DOP-B系列的7寸屏，具有反应快、清晰度高等特点，整个控制系统结构简单、价格便宜，适合广大中小企业的需求。

3 控制系统程序设计

系统在自动控制方式下，程序按照图2设定的时间顺序运行时，其顺序功能图如图3所示。启动后出液泵P1一直运转，不同的清洗时间段打开对应出液阀V11～V41送出不同的清洗液，当回液浓度变送器或温度变送器判定回液可回收利用时，相应的回液阀V13～V33打开，对清洗液进行回收，否则按废液排放处理[2]。图3中的定时器T37～T42对应图2中的t1～t7，VW100～VW110为相应定时器的设定值。例如：自动清洗进行到M0.1步骤时，V11动作T37开始计时，T37的当前值到达VW100中的设定值时，则M0.1停止进入到M0.2步骤[3]。

考虑到乳制品生产工艺的特点，不同清洗对象的清洗顺序和时间要求都不一样，但一般都是按照图2所示的主要清洗顺序进行的。可以将时间参数t1～t6配备几套预置值，并且储存起来，在这几套参数中，若不进行某项清洗过程，相应的时间参数t设为零即可，这样可以大大减少程序编写量，也容易适合不同设备的清洗要求[4]。

4 清洗记录存储功能

系统具有清洗历史记录存储功能。根据出液泵和回液阀的启停及开关状态触发记录过程，利用触摸屏和USB移动存储介质，记录各清洗罐的浓度、温度、回液浓度和回液温度，回液阀和出液泵的开关状态以及当前时钟等参数，通过这些参数的变化来判断本次清洗过程和清洗时间。下面介绍一下在触屏软件中的具体设置：

(1)控制命令设定：命令区地址为2@VW1999；命令取样周期为300 ms；状态区地址为2@VW2013；长度为8，可以“动作完成清除标志”，如图5所示。

(2)历史数据缓冲区设定：制作需要用到的6个缓冲区，读取地址依次为：2@VW1999，2@VW200，2@VW206，2@VW212，2@VW216，2@VW218，如图6所示。

(3)缓冲区1的激活和清除：在S7-200编程软件中，将要进行记录的设备动作的反馈信号送到缓冲区1，然后0.1 s后清除激活，如图7所示。每次动作后数据就以Excel的形式将对应数据存档自动输送到移动U盘中。

(4)历史数值数据表：根据所记录的数据的不同关系，选择不同的缓冲区，每个数据表记录只有一系列相关数据。如图8所示。

至此完成设定工作。这样在清洗过程中，每次回液阀的打开和关闭时刻，就可以触发存储数据，供用户定期检查和进一步分析或追溯使用。

5 结束语

小型CIP系统具有全自动、高效、节能、价格便宜等特点，充分满足中小乳品企业的要求。系统带有存储功能，清洗时的清洗参数全被记录下来，用户可以随时查看清洗记录，保证产品质量。此系统已在国内十多家乳制品厂投入使用，用户普遍反映良好。

[1]刘鹏,赵颖,胡海珠.CIP清洗在现代乳制品企业的应用及注意事项[J].中外食品工业信息,2001(6):157.

[2]廖常初.S7-200 PLC编程及应用,北京:机械工业出版社,2009.

[3]时献江,姚智宇.乳品厂新型CIP自动控制系统[J].中国乳品工业，2005(3):54～55.

[4]李建军,曲洪波.基于PLC的饮料CIP清洗控制系统[J].PLC&FA，2009(12):14～117.

Based on S7-200 PLC automatic control system for small CIP

ZHOU Yu-bin1,HAN Jin-zhi1,SHI Xian-jiang1,CHEN You-fu2
（1.Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080 China;2.Heilongjiang Provincial Light Industry Technical School,Harbin 150039 China）

To meet the new national dairy production requirements of the permit conditions,developing an automatic control system for small CIP based on S7-200 PLC.The system has the ability to save clean records,manual and automatic operations,which has the lower price and high reliability meeting the applications of domestic small and medium dairy enterprise s highly.The main principle,configuration and application of the system are introduced in this paper.

dairy factory；CIP；PLC；historical data storage

TS252.8文献标示码:A

1001-2230（2012）03-0062-03

2011-10-13

周玉彬（1985-），男，硕士，从事工业控制方面的研究。