基于PLC控制CIP的原位清洗系统的研制
摘要：乳制品在加工的过程中，传统的清洁手段，满足不了卫生标准的要求，而且维护性能差。传统的继电器已满足不了现代工业的要求，所以提出了基于PLC控制CIP清洗系统。这种系统是无需拆线，任何工艺设备能够利用水流的压力和化学液的化学能产生化学反应打破平衡，来对所需冲洗的物品进行冲洗。根据设计完成的系统，利用PLC对系统工作流程进行控制，利用触摸屏对工作流程进行监视，并利用温度传感器对液体是否加热进行模拟输入来完成整个系统的操作要求。
基于PLC的CIP清洗控制系统，根据工艺要求选用了三菱公司的FX系列PLC并使用三菱公司所带的编程软件，对程序进行编写和参数设置，并利用PLC进行网络通信，使其输入输出模块和温度传感器进行连接并和供液泵上的变频器进行相应的连接。并利用触摸屏的MCGS组态软件对程序进行监控。这种操作系统结构简单、清晰、可读性强，便于编程和调试。
关键词：PLC，在线清洗，工艺流程
The development of in situ cieaning system based on PLC control CIP
Abstract:In the processing of dairy products, traditional cleaning methods can not meet the requirements of hygienic standards, and the maintenance performance is poor. The traditional relay has not satisfied the requirement of modern industry, so the CIP cleaning system based on PLC is put forward. The system is free of stitches, and any process equipment can use the pressure of the water and chemical energy of the chemical to produce a chemical reaction that breaks the balance and washes the items that need to be washed. According to the design of system, the use of PLC to control system work process, work process to make use of touch screen monitor, and use the temperature sensor for liquid is to simulate the heat input to complete the operation requirements of the whole system.
CIP cleaning control system based on PLC, according to the technical requirements for mitsubishi company use mitsubishi FX series PLC and use of programming software, to write the program and parameter Settings, and use the PLC network communication, make its input and output module and temperature sensor are connected and for the pump on the corresponding connection of the frequency changer. The program is monitored using the MCGS configuration software of the touch screen. The operating system is simple, clear, readable and easy to program and debug.
Keywords: PLC,?online?cleaning,?process?flow.
目 录
一、引言 1
1.1课题来源及研究意义 1
1.2技术发展与研究概况 1
1.3本课题的主要研究内容 2
二、基于PLC控制的CIP清洁系统总体结构 3
2.1工作原理 3
2.2基本组成 3
2.3 工作流程 4
2.4 系统优点 4
2.5 清洗效果评定标准 5
三、 基于PLC控制的CIP清洁系统硬件组成 6
3.1 触摸屏 6
3.1.1 触摸屏的选型 6
3.1.2 组态软件的优点 7
3.1.3 触摸屏与PLC的通信方式 7
3.2 变频器选型 8
3.3 温度传感器 8
3.3.1 温度传感器的选择 8
3.3.2 PT-100传感器的优点 9
3.3.3 PT100传感器模拟应用 9
3.4 PLC的简介及选型 9
3.4.1 PLC的产生和发展 9
3.4.2 PLC的优势 10
3.4.3 PLC的整体结构 10
3.4.4 PLC的选型及I/O分配 11
3.4.5 PLC的I/O外部接线图 12
四、基于PLC控制的CIP清洁系统软件设计 14
4.1 系统流程图 14
4.2 程序的实现 16
4.3工程的创建与下载 17
五、基于PLC控制的CIP清洁系统软件仿真 20
5.1触摸屏与PLC的通信控制 20
5.2 PLC通信参数设置 20
六、结论 21
七、致谢 23
参考文献 24
附录 25
一、引言
1.1课题来源及研究意义
本课题来源于无锡职业技术学院导师指定课题，学生自选的题目。随着社会的发展，饮料、果汁、果酱、乳品、酒类等食品饮料，在生产企业中越来越重要的部分就是清洗消毒，而在一般的机器达不到卫生许可要求时，我们就采用了一种全新的清洁消毒方式即CIP清洗系统，这种清洗系统是当今社会采用最广泛的清洗方式。
近年来随着三聚氰胺奶粉、地沟油等一系列食品安全问题爆发以来引起人们对食品安全问题的高度重视这其中一方面不乏一些企业为了逃避对生产产品严格的检测，肆意造假各种参数指标，来逃避食品安全监管部门的检查。当与人们生活息息相关的食物进行流水生产的时候，各个企业管理人员对食品安全加大投入和监管力度来减少这种恶劣的食品安全事件的发生。而传统的清洁消毒方式主要采用于手工消毒和消毒液浸泡，但这种方式不能满足于社会市场的大规模需求，在一些方面清洗过程有一些死角和很难清洗到的部位，这就对食品安全造成了很大的隐患。而且他们的消耗比较大，浪费资源，清洗液不能循环利用加大成本的输出。
现在大多数的食品加工和生产行业中，有些食物的加工会有许多的残留物，如果不能迅速地清理干净，长年累月下来残留物越来越多，从而导致细菌也越来越多，这样就会达不到卫生标准。但是在食品行业中往往被摆在第一位的就是卫生安全问题。所以对于卫生问题不能忽视，一定要以最严谨的态度和方法去保证卫生安全。因此清洗方式是非常重要的，随着社会的发展，对清洗方式和卫生的严格标准下，一种不需要人力且高度自动化的全新方式应运而生即CIP清洗系统。这种系统采用一定的压力下向污垢覆盖表面施加机械能、热能和化学能进行全方位的清洗过程，在现在大部分的医药食品饮料中已经全面广泛的应用。
1.2技术发展与研究概况
清洗有很多同义词，如清洁、清除、清扫等电子行业对清洗的称谓就是“洗净”。清洗与粘污反义词，清洗是对抗污秽的有利工具。
清洗也是一门学问。以洗手为例，要依据手的沾污程度确定清洗方式，按照水的性质和污垢特点来选择洗涤剂，根据手的面积和体积计算用水量和器具，例如儿童就餐前的洗手用点香皂即可遇到严重的疾病，流行则不可马虎。在节水已成为美德的今天只洗儿童的手臂，像成人洗脸一样放一大盆水，用毛巾蘸皂液擦洗手指和指甲就可以了。
现在科学的发展迅速，清洗也有许多专业的方法用来针对不同的脏东西。大致可以分为物理清洗和化学清洗。比如物理清洗有传统的使用水流来清洗到了现如今又有了超声波和激光清洗也都算是物理清洗。水流清洗就是对水加压进行清洗一些污垢，例如洗车；随着科技的发展超声波清洗得到应用，被水中的有机物所污染的物品单，用水清洗是清洗不到位的，而随着超声波的发展，这种问题就得到了解决；科技的快速发展使得又出现了激光清洗，所谓的激光清洗就是通过一种能量来对物品清洗。这种方式应用于对石刻、浮雕的清理手机恢复表面形象。
化学清洗的对象本身就是难以溶解的沉淀，甚至是矿物成分因此就需要进行化学反应来打破这种平衡时期变成空气或弱电，离子分解与水中这种方式已在中国大范围使用。因为这种清洗方式成本高效率低这时我们就需要采用一种清洗方式，对清洗液进行循环利用来减少成本和节约资源。可以说化学清洗在现代社会中已被大范围使用。就地清洗系统是利用罐体储存清洗液对物体进行清洗，然后利用回流泵和输送泵来进行循环利用，用控制系统和监控系统来达到合理、完美的调配和使用。这种方法能有效的增加清洗物品的效率，还可以大大的降低清洗所造成的消耗。
1.3本课题的主要研究内容
本课题是无锡职业技术学院老师指定课题，学生自选的论文项目，“基于PLC控制的CIP清洗系统”。根据项目要求本论文要利用触摸屏、PLC、变频器等材料，以自动化控制为基础，设计开发出满足自清洁和远程监控等设计要求的CIP控制系统。
基于此，本课题的设计内容主要包括以下几个方面：
1.CIP清洗系统的总体设计结构；
2.CIP清洗系统的硬件构成；
3.控制系统的软件设计；
4.控制系统的软件的仿真与调试。
二、基于PLC控制的CIP清洁系统总体结构
2.1工作原理
根据残留物的化学成分配置化学液酸液和碱液，化学液剂酸液和碱液进行化学反应打破残留物的化学平衡，使残留物溶于水溶剂中被排出。清洗系统利用控制程序来控制清洗液的浓度配置，并利用输出泵使清洗液加入清洗罐中并加热至所需的温度后，使清洗液晶经输出泵对清洗物品进行清洗。并利用监控程序来判断废液的浓度是否排出还是回收，如果回收则利用回流泵回收，否则排出。该设计就可以大大的减少所用成本。
参考文献
1．电气控制与PLC应用／郭艳萍，张海宏主编-人民邮电出版社，2013，2
2．PLC应用技术／杨杰忠，邹火军主编-中国劳动社会保障出版社，2012，5
3．电气控制与PLC（三菱FX机型）／章丽芙主编-机械工业出版社，2013，8
4．PLC控制与组态技术应用／刘晓玲主编-北京电子工业出版社，2011，9
5．机械制图与识图职业技能训练教程／张小红主编-高等教育出版社，2008，5
6．可编程控制技术应用／尹秀妍，王宏玉主编-北京电子工业出版社，2010，6
7．小型综合自动化系统集成／奚茂龙，陆荣主编-西安电子科技大学出版社，2014，9
8．PLC应用技术／郭琼主编-机械工业出版社，2014，3
9．PLC应用技术／胡修玉，张志清主编-北京国防工业出版社2015，9
10．三菱Q系列PLC 变频器 触摸屏综合应用／陶飞主编-中国电力出版社，2017，1
11．锅炉化学清洗／喻亚非主编-中国电力出版社，2013，10
12．工业清洗及实例精选／窦照英主编-北京化学工业出版社，2011，8
