自动化控制系统在白酒生产管理中的应用

郝丽霞

（山西杏花村汾酒集团酒业发展区股份有限公司成品包装厂，山西汾阳 032205）

白酒行业属于传统行业，虽然近几年已经逐渐实现信息化和自动化，但从整体上来看，仍然处于较为落后的状态，如生产过程中尚不能针对酒罐存量、配方勾调、计量和过滤等进行全面的监测和控制。技术创新是企业持续发展和竞争力不断提升的重要基础，因此需要在白酒生产管理工作中合理应用现代科学技术，在提高白酒生产质量和效率的同时，切实保障生产安全。同时，白酒生产企业必须不断强化技术创新，逐渐实现现代化，即要求白酒生产企业在生产管理工作中，合理应用自动化控制系统。

1 白酒生产自动化控制系统整体要求

一般来说，一个中等规模的白酒生产企业，年勾兑量应该在10万t以上，销售旺季的日产酒量应该在500 t以上，且白酒勾兑生产线应该具有较高的灵活性，一次勾兑成功率至少应达到95%。以此为基础，将自动化控制系统应用于生产管理工作中，有利于提升生产质量和效率，即可更加有效地满足上述要求。在应用自动化控制系统时，应该保障其具有简洁、直接的操作界面和便捷的操作方式，同时功能强大，管理模式完善，可直接输出报表，且能根据实际情况进行及时的报警处理[1]。

2 白酒生产管理自动化控制系统

2.1 主要功能

白酒生产管理自动化控制系统即在白酒生产过程中开展检测工作和控制管理工作的系统，其运行基础为“分散就地控制、集中调度管理”的基本工作思想，通过应用计算机进行控制，其主要功能如下。①数据采集和处理：采用通信以及I/O卡件收集现场模拟量以及开关量数据并合理处理。②自动控制：针对现场各项设备进行合理调节，从而实现输出控制、偏差控制、多变量控制、串级控制以及最佳化增益控制等。③生产运行统计记录、安全监控：在生产过程中全面开展安全性监控管理，以提升管理效率，同时有利于保障生产安全，管理人员可以更加全面地了解车间情况。④联络和自动化集成：采用车间自动化数据采集和决策的形式，自动采集生产数据，可提高生产过程的智能化水平[2]。

2.2 实际应用中的具体功能

在实际生产过程中，应以产品配方和工艺流程作为依据，自动开展生产过程中的过滤，勾兑、输送和储存等各个过程，主要内容如下：①动态显示酒库罐区中各类原酒罐、酒精罐、基酒罐等不同类型的储酒容量，并进行合理控制；②动态显示纯水以及原酒罐、勾兑罐、车间白酒等各个瞬时流量以及累计流量；③以工艺要求为基础设定配方，通过系统合理运算启动泵、阀，将纯水及各类原酒置入勾兑罐中，并适时关停各类原料，自动进行勾兑罐搅拌以及存酒过程中的空气冲顶；④应用报警装置，在酒罐液位超过上限、阀门运行不正常、酒泵整体存在异常情况时，应及时报警，同时进行保护连锁；⑤收集各酒罐的酒液存量、总存量以及罐装用酒生产详情，并全面记录[3]。

2.3 基本特点

通过对白酒生产管理自动化控制系统进行实际应用，其可体现出以下特点。①高可靠性。系统中的控制器、电源、数据通信网络等均为冗余配置，控制器、工程站、交换机等均使用工业级设备，输入输出部分均采用隔离和抗干扰模式。②安全环保。全部与白酒直接接触的设备完全采用食品安全级产品，符合产品安全性要求。③过程控制管理。自动化控制系统能够完全与生产系统连接，并实现全程管控，可提升管理效率和降低错误率，并实现生产效率的提升。④开放灵活。系统可与智能仪表、总线设备及其他子系统连接，并支持广泛通信接口和协议。

3 系统设备配置和运行

3.1 主控设备

将自动化控制系统应用于白酒生产管理工作中，基本要求包括操作集中、控制分散、配置灵活、运行稳定、功能完整和便于扩充等，整体操作形式应该呈现出简单、直接的特点。作为当代先进的可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC），将其应用于白酒生产管理的自动化控制系统中，可发挥较好的效果。

当前所应用的PLC多为S7-300系列，模块化结构较为独特，可满足多数自动化控制需求，且具有保护功能强大、人机界面良好、抗冲击性能较强等特点。进行输入采样时，中央控制单元可扫描各输入端，从而获取开关状态以及模拟信号等数据，并将数据输入状态寄存器；进行程序执行时，CPU可根据用户顺序逐条扫描指令，之后由输入状态寄存器或编程元件中读取执行条件，再根据程序编排针对数据开展算数运算和逻辑运算，最后输入结果即可；进行输出刷新时，确认程序中全部指令执行结束，CPU可向输出锁存器输送状态寄存器最新结果以控制开关动作[4]。

3.2 白酒勾兑环节

白酒勾兑也就是将基酒、原酒以及调味酒等按照相应的比例组合并搅拌均匀，使其中各项材料保持酒体平衡、香味协调的状态，同时呈现出独特的风格。进行白酒勾兑过程中应用的系统包含5个勾兑组合操作站，系统可根据配方完善准备工作，并向操作人员输出全部罐液位数据及泵、阀工作状态，出现异常情况也可及时报警，直至操作人员排除故障，系统方可继续运行。在通常情况下，组合罐中可应用的自动进料途径分为3个类型：①通过基酒管道输入基酒；②采用槽车向组合罐直接进料；③通过软水泵输入软水。系统控制下，每次仅能开启一个罐阀门，且一条勾兑管道所对应的组合罐，一次即可开启一个进酒阀门。

同时，考虑到主体多样性的特点，可采用多配方、多任务同步执行的模式，开展数个品种酒品的同步勾兑工作，每一台勾兑罐运行时，既可采用多种基酒同时进料的模式，也可按顺序分步骤进料，总体上来看，根据生产计划合理调整工作模式即可。如果选择应用同步进料的方式，一个系统中最少可实现3个配方的同步执行，最多则7个配方同步执行，能够有效提升白酒勾兑工作的效率。以此为基础，组合罐进口位置的电动球阀联合主管道的功能转换阀，两条基酒管道能向同一组合内注入基酒，也可向不同组合罐进料，且当一类基酒所需用量输出完毕之后，系统可自动关闭相应的灌阀门，并自动开启下一基酒的管道阀门，直至配方结束。如果配方输入时存在超过组合罐可用容量的情况，系统将开始拒绝操作[5]。但为了保障酒品质量，一般情况下，应该避免使用多配方、多任务同步执行的模式，以避免出现误操作导致阀门误开串酒现象。

3.3 过滤输送环节

过滤输送操作需要由可编程控制器针对相应的流量计、电动球阀、过滤泵以及压力变送器进行全面控制，且其中包含定量输送和非定量输送量两类模式，若采用定量过滤输送模式，则需首先明确原酒罐、目标罐以及输送量，确认条件符合要求，方可开始自动运行，直至定量过滤输送完毕。若采用非定量过滤输送模式，则不需明确输送量，而应该以现场实际工作情况为依据，选择适宜的时机。应用定量或非定量输送模式时，系统均能够自动记录各项操作信息。

在定量过滤输送过程中，如果输送量大于目标罐可用容量，系统将开始拒绝操作，同时发出警告；在进行非定量过滤输送过程中，如果输送量已经达到目标罐液位上限，输送操作则能自动停止，此时为了避免出现误操作导致阀门误开串酒现象，系统控制下，相关阀门全部关闭。此外，如果输送过程中出现以下情况，设备也能自动停止操作：①输送量超过目标罐安全值上限；②一定时间段内，流量计未反馈数值；③原酒罐中无酒液；④原酒罐酒品代码与目标罐代码不统一[6]。

一般情况下，针对每一个勾兑罐，均应单独设置管道连接管板，通过管板分配进入不同的过滤机组，每一个生产车间中含有12台左右的计量罐，每一台计量罐需要同时对应3套过滤机组，方能保障满足生产需求，同时也可保障全部勾兑罐中的白酒得到符合要求的过滤操作。过滤操作全程由工作人员通过计算机进行控制，需要选择勾兑罐和目标罐，系统自动启闭阀门，根据缓冲筒内的液位高度调整输送泵开启时间。

3.4 包装输送环节

在进行白酒包装输送的过程中，系统需要针对酒罐液位高度实施严格的监测，准确计量针对白酒灌装生产线的发酒数量，同时严格控制发酒速度，以保障白酒灌装线的作业连续且灵活。在此过程中，需要PLC对输送泵、电动球阀以及压力变送器进行连接和控制，并通过接收控制信号，自动进行启停，直至输送任务完成。开展输送工作时，系统可自动根据酒品代码输送酒罐，酒品代码一致方可正常输送，酒品代码不一致，则及时发出报警，由操作人员处理异常情况。设置酒品代码的主要目的在于避免在酒品输送过程中出现混酒情况，因此在进入酒品输送环节之前，系统首先开展酒品代码的对比工作，只有保障酒品代码完全一致，方可开展输送操作，进而提高输送工作的质量和效率。此外，在全部操作过程中，每一条生产线均由流量计全程计量，并按照种类和批次自动生成报表[7]。

4 结语

白酒行业属于传统行业，白酒生产工作已经具有数年的发展历史，生产经验十分丰富，但从整体上来看，在时代发展的背景下，当前白酒生产模式不够先进，过程较为复杂，在一定程度上限制了白酒酒品生产质量和效率的提升，因此有必要在白酒生产管理中应用自动化控制系统，以实现白酒生产技术的创新。对于白酒生产自动控制管理系统来说，其中主要包含软件和硬件两个部分。硬件属于软件运行的基础，是系统中的主要组成部分。只有保障硬件的配置完善且合理，系统才可顺利发挥控制和管理功能，因此应该根据实际情况选择最为适宜的硬件设备，保障系统整体处于安全稳定的运行状态。将PLC作为系统中的主控设备，在白酒的勾兑、过滤以及包装等环节，均可起到良好的管理和控制作用，有利于实现全面提升白酒的自动控制管理工作水平，进而提升白酒生产企业的经济效益。