一种罐式煮浆装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种罐式煮浆装置，属于煮浆装置【技术领域】。本发明包括PLC控制系统和煮浆系统，PLC控制系统控制煮浆系统的运行，所述煮浆系统的水汽分离器设置在罐体内的上部，搅拌器设置在罐体内的中部，蒸汽分配器设置在罐体内的下部，蒸汽管道和出浆管道分别与罐体内的下部相连通，罐体的上部连通有高液位开关，罐体的底部连通有低液位开关，罐体上还连通有温度传感器。本发明煮浆过程中不需使用消泡剂，既降低了生产成本又保证了食品安全。即可按设定程序和工作参数实现自动化生产，提高劳动生产率；又可以人工操作进行特殊条件下的生产操作。实现了特定压力(微压)下煮浆，保证煮浆温度能够达到100摄氏度，可在高海拔地区使用。
【专利说明】一种罐式煮浆装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种罐式煮浆装置，属于煮浆装置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]煮浆是豆制品生产过程中一个关键环节，煮浆质量好坏直接关系到最终产品质量和产量。以前采用的煮浆设备存在许多弊端。如常用的连续煮浆系统因存在气堵而常造成浆液夹生或喷浆；而敞开式煮浆存在能效低、需要消泡剂、与大气接触氧化的缺点，而且在高海拔地区无法达到100摄氏度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即常用的连续煮浆系统因存在气堵而常造成浆液夹生或喷浆；而敞开式煮浆存在能效低、需要消泡剂、与大气接触氧化的缺点，而且在高海拔地区无法达到100摄氏度。进而提供一种罐式煮浆装置。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种罐式煮浆装置，包括:PLC控制系统和煮浆系统，PLC控制系统控制煮浆系统的运行，所述煮浆系统包括进排气管道、进排气控制阀、微压控制阀、排气管道、进浆管道、进浆控制阀、水汽分离器、搅拌器，清洗控制阀、清洗管道、高液位开关、温度传感器、蒸汽管道、蒸汽调节控制阀、蒸汽分配器、出浆控制阀、出浆管道、低液位开关和罐体，所述进排气管道和排气管道分别与罐体内上部的水汽分离器相连通，进排气管道上串接有进排气控制阀，排气管道上串接有微压控制阀，罐体的上部还连通有进浆管道和清洗管道，进浆管道上串接有进浆控制阀，清洗管道上串接有清洗控制阀，搅拌器设置在罐体内的中部，蒸汽分配器设置在罐体内的下部，蒸汽管道和出浆管道分别与罐体内的下部相连通，蒸汽管道上串接有蒸汽调节控制阀，出浆管道上串接有出浆控制阀，罐体的上部连通有高液位开关，罐体的底部连通有低液位开关，罐体上还连通有温度传感器。
[0006]本发明是在PLC控制系统控制下运行的，开发有人机交互终端程序，提供用户以下功能:执行用户输入的装置控制命令、设定装置限定参数、设定装置生产参数、设定装置运行方式、装置测试维护程序。用户在PLC输入显示接口上选择相应功能项，PLC接收用户功能选择，按程序设计和生产参数控制本装置的机械系统实现生浆注入、煮浆控制、熟浆泵出、装置清洗等生产过程自动完成。生产过程中PLC控制系统根据生产流程，发出控制信号控制各种控制阀动作，实时采集装置运行过程中的水位、温度等物理量变化，按设定的控制程序控制进浆数量、蒸汽流量、出浆时间、清洗过程等，实现煮浆过程的精确控制。
[0007]本发明运行过程中实时采集现场操作信息和过程传感器数据，根据用户设定的运行方式、生产参数和限定参数，控制生浆注入、煮浆蒸汽导入、加热搅拌、煮浆温度、煮浆时间、熟浆放出、清洗操作。生产过程中实时显示过程参数和运行状态，监控装置运行是否超出限定范围(超范围则报警)，测试维护可在非生产条件下对装置的执行器和传感器进行操作和检验。通过选择装置运行方式可进行人工操作和自动操作，人工操作可实现一些特殊煮浆要求，自动操作则按设计的程序和设定的生产参数自动完成煮浆过程。其生产流程简述如下:
[0008]用户在本发明的PLC控制系统输入显示接口上输入限定参数、生产参数并保存(如不修改则以后的生产过程沿用保存的参数)，选择手动或自动生产方式，启动生产过程；本发明在PLC程序控制下，对装置的各检测点进行检测，确保系统各控制部件操作正常且在初始状态，在功能正常情况下开始生产过程。
[0009]进入生产过程后，PLC控制系统依据生产方式自动或人工打开进排气控制阀，然后开启进浆控制阀(自动或人工)，生浆由进浆管道进入煮浆罐内，PLC控制系统开始检测高低液位开关；如果规定时间内低液位开关没有动作，则液位传感器故障或注浆系统故障，装置停止工作并报警；低液位开关正常动作且在规定时间内检测到高液位开关动作，则关闭进浆控制阀和进排气控制阀，如果规定时间内高液位开关无动作而保护开关动作，则高液位开关故障(发出故障报警)，关闭进浆控制阀和进排气控制阀，以保护开关动作取代高液位开关功能，完成后续的加热和出浆过程。
[0010]进浆过程完成后，自动或人工开启蒸汽控制阀，加热蒸汽通过蒸汽管道进入蒸汽分配器，开始均匀加热生浆；PLC控制系统检测装置内浆液温度，按不同温度以不同方式搅拌浆液，确保加热过程均匀且起泡较少；加热过程中多余的气体经过水汽分离器、微压控制阀排出，即保持了装置内约I个大气压力，又减少了热量排放，提高了热利用率；当浆液温度达到设定的最高温度时，保持该温度一段时间(可设定)，即可结束煮浆过程。
[0011]煮浆过程结束后，开启出浆控制阀，煮好的浆液在蒸汽压力驱动下经出浆管道排出装置，PLC控制系统开始检测高低液位开关；如果规定时间内高液位开关或保护开关没有动作，则高液位传感器或保护开关故障或出浆控制阀故障，装置停止自动工作(改由人工操作)并报警；如果规定时间内高液位开关或保护开关有一个动作，则不动作开关故障，继续自动出浆操作并故障报警；如果低液位开关正常动则延迟一段时间(设定值)后，关闭蒸汽控制阀和出浆控制阀，完成出浆过程；如果规定时间内(设定值)低液位开关无动作，则装置停止自动工作(改由人工操作)并报警。
[0012]上述三个过程循环往复，即可完成多罐次煮浆。一个班次生产完后(或规定的生产循环后)，停止煮浆过程；PLC控制系统可根据用户选择的自动或人工生产模式，自动或人工启动清洗过程；进入清洗过程后，PLC控制系统关闭进浆控制阀、蒸汽控制阀，打开进排气控制阀和出浆控制阀；启动清洗装置并打开清洗控制阀，清洗液经清洗管道注入清洗装置，清洗装置自上而下清洗罐体，清洗残液经出浆控制阀进入出浆管道后排入专门的收集装置。清洗完成后，清洗装置自动复位，各控制阀经PLC控制复位，煮浆系统完成一次生产清洗循环，经人工检验后可进行下一生产循环。
[0013]与现有煮浆装置相比，本发明具有如下优点:
[0014]本发明煮浆过程中不需使用消泡剂，既降低了生产成本又保证了食品安全。即可按设定程序和工作参数实现自动化生产，提高劳动生产率；又可以人工操作进行特殊条件下的生产操作。实现了特定压力(微压)下煮浆，保证煮浆温度能够达到100摄氏度，可在高海拔地区使用。
[0015]本发明减少了浆液与空气的接触机会，防止煮浆过程中浆液氧化，提高产品品质。本发明不会产生其它装置存在的夹生、喷浆、气堵等现象。采用机械或电磁搅拌装置，防止煮浆过程中出现的加热不均。本发明的搅拌装置在一定温度后启动，防止早期搅拌产生大量气泡。本发明可以多个联合生产，构成连续煮浆系统，实现豆制品生产自动化。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的罐式煮浆装置的结构示意图；
[0017]图2是本发明罐式煮浆装置显示界面结构图；
[0018]图3是本发明的罐式煮浆装置的PLC控制程序流程图；
[0019]图4是罐式煮浆装置显示器与CPU模块电气连接图；
[0020]图5是PLC控制器开关量电气连接图；
[0021 ]图6是模拟输入模块电气连接图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
[0023]如图1所示，本实施例所涉及的一种罐式煮浆装置，包括:PLC控制系统I和煮浆系统20，PLC控制系统I控制煮浆系统20的运行，所述煮浆系统20包括进排气管道2、进排气控制阀3、微压控制阀4、排气管道5、进浆管道6、进浆控制阀7、水汽分离器8、搅拌器9，清洗控制阀10、清洗管道11、高液位开关12、温度传感器13、蒸汽管道14、蒸汽调节控制阀15、蒸汽分配器16、出浆控制阀17、出浆管道18、低液位开关19和罐体21，所述进排气管道2和排气管道5分别与罐体21内上部的水汽分离器8相连通，进排气管道2上串接有进排气控制阀3，排气管道5上串接有微压控制阀4，罐体21的上部还连通有进浆管道6和清洗管道11，进浆管道6上串接有进浆控制阀7，清洗管道11上串接有清洗控制阀IO，搅拌器9设置在罐体21内的中部，蒸汽分配器16设置在罐体21内的下部，蒸汽管道14和出浆管道18分别与罐体21内的下部相连通，蒸汽管道14上串接有蒸汽调节控制阀15，出浆管道18上串接有出浆控制阀17，罐体21的上部连通有高液位开关12，罐体21的底部连通有低液位开关19，罐体21上还连通有温度传感器13。
[0024]所述搅拌器9为电磁搅拌器，搅拌器在外部磁场作用下，以一定搅拌规律运动。
[0025]所述罐体21内的工作压力为I?1.05个大气压。
[0026]可以采用内置清洗装置，清洗过程可以自上而下清洗罐体内部，清洗残液由出浆管道排出。
[0027]PLC控制系统由CPU模块、显示屏和输入输出模块组成，CPU模块用于输入状态读取、输出状态更新、控制量计算、模块间通讯管理、显示信息处理等，显示屏用于输入输出信息和装置运行状态显示、输入输出模块用于读取装置状态变化、控制各种阀门动作、用户参数设定等。
[0028]用户通过输入模块将系统运行的各种工作参数是:进浆阀打开延迟时间、进排气阀打开延迟时间、蒸汽调节控制阀打开延迟时间、出浆控制阀打开延迟时间、清洗控制阀打开延迟时间、煮浆温度1、煮浆温度2、煮浆温度3、煮浆保持时间、低液位动作延迟时间、生产循环次数、清洗时间输入CPU模块；为实现装置无故障运行，需要用户根据实际生产情况输入极限参数，装置运行过程中超过这些参数时，PLC控制系统会确定系统是否出现故障，这些极限参数是:进浆控制阀开启到低液位动作最长时间、进浆控制阀开启到高液位动作最长时间、蒸汽调节控制阀接通到温度达到煮浆温度I最长时间、蒸汽调节控制阀接通到温度达到煮浆温度3最长时间、出浆控制阀接通到高液位动作最长时间、出浆控制阀接通到低液位动作最长时间、清洗完成最长时间，这些参数也保存在CPU模块中。
[0029]罐式煮浆装置首次工作之前，需要对系统工作参数和极限参数进行设定，设定完成后重新启动系统，新设定的参数将在以后的生产过程中起作用；如果生产工艺无变化，可一直沿用设定的参数，直到需要更改参数。罐式煮浆装置启动并进入正常生产状态时，需要用户选择自动生产模式还是手动生产模式。
[0030]如果选择手动生产模式，PLC控制系统接受用户的按钮操作，并显示生产过程中各按钮和控制阀的工作状态，利用温度传感器和CPU模块的定时器，可以显示罐内温度和每个过程的工作时间；为防止人为操作错误，按生产流程设计操作按钮保护，只有正确操作流程的按钮动作系统才能响应；手动生产模式需要用户按生产流程操作煮浆装置，通过观察窗和显示器显示信息，人工决定每个步骤的工作条件，适用于新品试验和自动模式失效情况下的操作方式。
[0031 ] 如果选择自动生广方式，PLC控制系统接收用户启动指令后，将启动自检后无故障的煮浆装置；首先进行的是进浆程序，打开进排气控制阀，延迟设定时间后(见生产参数设定)打开进浆控制阀，启动进浆计时计数器，检测低液位开关、高液位开关和溢出开关；如果低液位动作极限时间(见极限参数设定)之前低液位开关动作，则进浆控制阀、低液位开关正常，如果高液位动作极限时间之前高液位开关动作，则进浆控制阀、高液位开关正常；除此两种组合外，可利用溢出开关判断系统故障点，发出故障报警信息，根据故障性质如能继续自动完成工作流程则完成该工作流程后停机，如无法完成工作流程则报警后停机，可转入手动生产模式；当高液位开关正常动作后，关闭进浆控制阀和进排气控制阀，经设定的延迟时间后转入煮浆程序。
[0032]完成进浆程序后，PLC控制系统按程序以一定的(程序设计的)占空比打开和关闭蒸汽调节控制阀并检测罐内温度传感器的数据，启动加热计数器；如果在设定的极限时间内达到煮浆温度1，则蒸汽调节控制阀、温度传感器、加热蒸汽均正常；如果设定的极限时间内没有达到煮浆温度I则报警，并转为手动生产方式；煮浆温度I正常达到后，PLC控制系统按新的占空比开关蒸汽控制阀并启动搅拌装置，直到达到煮浆温度2 ;之后，PLC控制系统按另一个占空比开关蒸汽控制阀并继续开启搅拌装置，如果在设定的极限时间内达到煮浆温度3则蒸汽量符合生产要求，否则报警提示；达到煮浆温度3后，PLC控制系统以新占空比控制蒸汽调节控制阀通断，持续设定的(煮浆保持时间)时间后转入出浆程序。
[0033]完成煮浆程序后，PLC控制系统完全打开蒸汽控制阀和出浆控制阀，检测低液位开关、高液位开关和溢出开关，在设定的极限时间内溢出开关、高液位开关和低液位开关动作正确，则煮浆装置工作正常；低液位开关正确动作后，PLC控制系统以占空比控制蒸汽调节控制阀通断(减小出浆压力)，计时器开始工作，直到出浆延迟时间(低液位动作延迟时间)结束后，关断蒸汽调节控制阀，煮浆程序结束；出浆过程中如果液位开关动作顺序错误，可分类进行故障报警；如故障不影响程序自动完成，报警后完成出浆程序；如果影响程序自动完成，则报警后转手动生产方式。
[0034]上述过程循环往复完成自动煮浆流程，PLC控制系统自动记录循环次数，依此可计算出煮浆产量；当循环次数达到设定值时，需要在生产流程中插入清洗程序，以保证煮浆装置符合卫生管理要求，清洗程序执行如下:出浆程序执行完毕，循环计数器增1，达到设定循环次数后，启动清洗程序；关闭进排气控制阀，打开清洗液控制阀和出浆控制阀，启动清洗装置，启动清洗计时器，启动搅拌装置；清洗装置在罐内作上下往复运动，将清洗液以一定压力喷射于罐内各部位，清洗残液自出浆控制阀排出；设定清洗时间用完后，关闭清洗控制阀，将清洗装置驱动到起始位置，延迟一定时间(等待清洗也排出干净)后，关闭出浆控制阀，完成清洗程序。
[0035]图2是本发明的显示界面结构，分为运行与控制画面、参数设定画面和测试维护画面；画面之间可以互相切换，自动模式下除启动和停止按钮可操作外，其它按钮不可操作；手动模式下各控制按钮可按正确的生产流程操作；参数设定画面进行各参数设定，设定的参数在系统重新启动后有效；测试维护画面必须在手动模式下且系统处于停止状态时才可操作，用于测试各控制阀、传感器功能是否正常。
[0036]图3是本发明的罐式煮浆装置的PLC控制程序流程图，该程序共有四部分组成。第一部分完成PLC初始化及设备状况检测，确定无故障情况下进入运行就绪状态，此时调出运行与控制画面，画面底部可以选择进入参数设定画面和测试维护画面。如果选择进入参数设定画面则可设定工作参数和极限参数，画面底部可以选择进入测试维护画面和运行与控制画面。进入测试维护画面后，如果煮浆系统没有运行，则可以操作控制按钮观看显示状态变化，以判断系统存在故障的部位，画面底部可以选择进入参数设定画面和运行与控制画面。进入运行与控制画面后，选择自动或手动工作模式后，按下启动按钮，系统就按程序设定的参数和流程，自动或在人工操作下进行煮浆工作，显示器上将显示系统操作状态和温度、时间等信息。程序的第二部分是运行与控制程序，用于煮浆过程中的控制、状态检测、状态显示与故障检测。程序的第三部分是参数设定程序，将生产过程中使用的工作参数和极限参数保存到PLC的CPU模块中，以便控制程序调用。程序的第四部分是测试维护程序，在系统停止运行条件下，通过操作各控制按钮检验控制元件、传感器或控制模块是否存在故障，大大提高系统测试维护效率。
[0037]触摸屏与PLC电气连接如图4所示，触摸屏采用西门子生产的MP277型10寸触摸屏，使用WinCC flexible2007软件进行组态设计；PLC控制器采用西门子S7-200系列CPU224CN，采用Micro-Win V6.0进行编程。PLC控制器和触摸屏之间用MPI / PPI电缆连接，实现两个设备之间的信息交换。
[0038]开关量电气连接如图5所示，左边是PLC控制的输出量，用于蒸汽调节控制阀、进浆控制阀、出浆控制阀、进排气控制阀、清洗液控制阀、搅拌器、清洗器和报警器控制的中间继电器，完成相应装置的启动和关闭；右边部分是输入开关量，用于输入现场操作信号、液位开关、限位开关输入，按生产流程启动或关闭有关生产装置。
[0039]模拟输入模块电气连接如图6所不,米用EM231作为模拟量输入输出模块,其输入端设定为热电偶输入方式，用于测量罐内浆体温度。
[0040]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，这些【具体实施方式】都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种罐式煮浆装置，其特征在于，包括:PLC控制系统(I)和煮浆系统(20)，PLC控制系统⑴控制煮浆系统(20)的运行，所述煮浆系统(20)包括进排气管道(2)、进排气控制阀(3)、微压控制阀(4)、排气管道(5)、进浆管道(6)、进浆控制阀(7)、水汽分离器(8)、搅拌器(9)，清洗控制阀(10)、清洗管道(11)、高液位开关(12)、温度传感器(13)、蒸汽管道(14)、蒸汽调节控制阀(15)、蒸汽分配器(16)、出浆控制阀(17)、出浆管道(18)、低液位开关(19)和罐体(21)，所述进排气管道(2)和排气管道(5)分别与罐体(21)内上部的水汽分离器⑶相连通，进排气管道⑵上串接有进排气控制阀(3)，排气管道(5)上串接有微压控制阀(4)，罐体(21)的上部还连通有进浆管道(6)和清洗管道(11)，进浆管道(6)上串接有进浆控制阀(7)，清洗管道(11)上串接有清洗控制阀(10)，搅拌器(9)设置在罐体(21)内的中部，蒸汽分配器(16)设置在罐体(21)内的下部，蒸汽管道(14)和出浆管道(18)分别与罐体(21)内的下部相连通，蒸汽管道(14)上串接有蒸汽调节控制阀(15)，出浆管道(18)上串接有出浆控制阀(17)，罐体(21)的上部连通有高液位开关(12)，罐体(21)的底部连通有低液位开关(19)，罐体(21)上还连通有温度传感器(13)。
2.根据权利要求1所述的罐式煮浆装置，其特征在于，所述搅拌器(9)为电磁搅拌器。
3.根据权 利要求1所述的罐式煮浆装置，其特征在于，所述罐体(21)内的工作压力为I~1.05个大气压。
【文档编号】A23C11/10GK103621646SQ201310565957
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】陈胜功 申请人:北京康得利机械设备制造有限公司