德国BMA间歇式离心分蜜机电控系统改造

摘 要：为了与不断发展的经济社会相适应，满足现代化食品行业管理的需要，分蜜机这一设备的运行效率对整个蜜糖厂的效益产生着巨大影响。分蜜机的好坏直接影响着蜜糖生产的工艺和便捷性。对于蜜糖厂来说，只有不断提升分蜜机质量，使之与糖厂相适应、相匹配，才能提升制糖效率，提升精益收益，以增强企业的市场竞争力。该文将针对部分企业德国bma间歇式离心分蜜机运行状况进行详细分析，并基于此对分蜜机电控系统的改造做出探讨，以提升分蜜机的运行效率。

关键词：BMA间歇式离心分蜜机 改造 效率提升

中图分类号：TS24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（c）-0115-02

在白砂糖的生产制作工艺十分复杂，环环相扣，一点也不能疏忽。分蜜环节作为白糖生产的最后一道工序，质量要求非常高，因为它对白糖的质量好坏起到非常重要的影响作用。分蜜的过程是一种复杂的工艺流程，分蜜的质量受多种因素的影响，主要影响因素有分蜜机、分蜜的时间控制等等，因此，糖厂分蜜机在制糖工艺中有着重要的作用。分蜜机通过高速分离将糖浆中的糖蜜分离出来，其整个过程分为装糖加速高速分离降速卸糖等几个过程，每个过程都对成品糖的质量起着重要的作用。分蜜过程是整个制糖过程中最后一个环节，也是最关键的环节，它能否正常运行关系到成品糖的质量和产量。

1 德国BMA间歇式离心分蜜机问题

德国BMA间歇式离心分蜜机于20世纪90年代引入部分企业并投入使用，到现在已有近20年[1]，虽然分蜜机为蜜糖厂的制糖工作带来了极大便捷，但是由于时间的流失以及机器的损耗，大部分元器件（包含机械和电气）已老化，运行效率已经大不如前，生产过程中故障频发，严重影响生产和产品的质量，主要体现在以下几方面。

1.1 装置落后

由于该分蜜机引进时间太过久远，受到电子技术发展状况的制约，当时电子电器的制作还不是非常先进，BMA分蜜机的主拖动采用的是现今已不在流行的晶闸管变流装置，已经十分落后，由于分蜜机大惯性的负载，在其减速过程中处于逆程发电状态[2]，而晶闸管逆变回馈给电网的谐波大，回馈不平稳，对电网有污染，功率因数低，对电能的使用率低。

1.2 噪音大

由于BMA分蜜机的内部装置使用的是晶闸管变流装置，此装置的运行经过电抗器后，会产生极大的电磁噪声，不仅仅使分蜜机的运行状态受到负面影响，同时对于车间操作工来说，也降低了工作热情，苦不堪言[3]。

1.3 操作复杂

由于该机器是从德国引进，虽然对于当时的环境条件来说，是颇为先进的机器，但是由于是从国外引进而且时代久远，随着时代和技术的不断进步，在操作方面，程序非常繁杂，其中存在许多由现代技术便可加以改进的地方。由于程序的复杂性，若在分蜜厂工作中临时修改工艺参数，步骤的复杂性将为参数的修改带来极大不便[4]。且操作界面多为英文，在车间操作员文化水平不高的情况下，英文指示容易为操作带来障碍。

1.4 智能化缺失

对于该机器的元器件来讲，由于其生产年代距今已有20多年，现今我们已处于智能时代，而此机器主要还是运用人工化操作，智能化的缺失不仅仅浪费了人力资源，而且降低了运行效率，影响整体收益。由于此设备的自动化程度低，一段原、洗蜜不容易分清，在操作过程中，会出现不可避免的差错，如洗蜜混入原蜜中一部分，致使工艺出现差错，这部分洗蜜不能按预先的工艺设计以及事先计划回煮一段糖膏，从而导致后段物料纯度因此而升高。恶性循环的结果是：随着生产天数的增加以及生产周期的循环，废蜜损失量日渐增多，给蜜糖的纯度管理工作带来很大的障碍[5]。

1.5 功能单一

由于此分蜜机年代老旧，在当时的环境下适用于蜜糖厂的分蜜工作，但现在已是21世纪，新的时代以及需求给分蜜机提出了新的要求，单一的功能已经无法满足现代额敏蜜糖厂的经济效益，所以在分蜜机的改进方面，功能应实现多样化。

2 BMA间歇式离心分蜜机改造

根据以上对分蜜机缺陷的综合分析，我们结合生产工艺的要求以及分蜜机的运行状况，对分蜜机改造，采取以下措施。

2.1 更新系统

由于系统过于陈旧为机器的运行带来阻碍，改造工作首先应从系统入手。首先应将所有陈旧的电气系统废弃，采用变频器+能量回馈单元+PLC+触摸屏，所有新系统重新装配配电柜，电气元件更新，按实际需求重新编写工艺和操作程序。

首先，将所有电气系统废弃，（1）变频器采用ABBACS800系列。原系统电机160 kW、320 A，为保证系统的稳定性，将变频加大一档，采用200 kW重负载恒转矩变频器，确保大惯性分蜜机工作的可靠与稳定。

（2）能量回馈单元采用先进的IGBT能量回馈单元，自动检测和回馈电压，其电能回馈率高，谐波小，对电网污染小，回馈波型稳定，可大大提高电能的使用率，提高系统的节电率。

（3）PLC采用西门子ST―200CPU226+模拟量模块，触摸屏采用西门子smartline1000，10.2寸真彩触摸屏，触摸屏所有界面采用汉语，与PLC配套使用，实现各种开关量输入、系统参数设定、修改及各种工作状态显示。

（4）所有电气元件采用进优质进口产品（如：接近开关、接触器、中间继电器等）确保设备工作稳定可靠。

2.2 改机械式为电动气动执行

将原有的进糖总阀由机械式改为电动气动执行，由PLC根据人工的实时调节来自动改变进糖阀开启的大小，从而满足糖酱浓度变不同对工艺的要求。

同时，将系统中关键易损易坏的气动执行机构，改用FESTO系列气动执行机构，方便维护和选购。（以前气动设备都有厂家垄断无型号，只有定货号使维护方无法自由选配损坏器件，只能从厂家发配，其配货周期长，价格高，且一些器件由于停产无法订到）

3 PLC及触摸屏设计

德国西门子S7-200属于小型可编程控制器，在分蜜过程中具有功能强大、性能价格比高、应用范围广泛的优势，在国内具有较高的市场占有率。本改造控制系统以西门子ST-200PLC为控制中心，触摸屏为辅助界面；PLC与ACS800变频器采用总线通信方式，采用modbus―RTU通信协议，变频器的启停，频率修改及运行状态和运行数据都通过总线传递；触摸屏和PLC采用西门子内部的PPI协议连接；进糖总阀通过PLC运算产生的4～20 mA模拟信号控制；所有控制信号通过屏蔽电缆接入PLC输入端，其整本布局如下。（见图1）

由于S7―200有丰富的指令和库文件，PLC可直接调用modbus库文件和变频器通信。

分蜜机的每一个工作周期包括：装料、加速、清洗、分蜜、减速、卸糖、清洗转篮。每个周期开始时，分蜜机以装料速度转动（100～250转/分可调），打开装料阀（打开的角度可以调整，例如75%），糖膏流入装料管道，经过装料挡板糖膏由导板均匀地分布在转篮上。装入的糖膏达到要求的装料厚度时，装料传感器发出脉冲关闭装料阀门。装料阀门关闭后，打开装料管道清洗阀门，分蜜机开始加速至分蜜速度。管道清洗完成后延时一段时间后，关闭装料挡板。

在装料过程中用户可根据实际情况按下触摸开关来发出料满信号中止进料，系统关闭进料糖阀，将料位探头退出检测位置，继续执行自动循环操作。

在加速/分蜜过程，蜜洗、水洗、汽洗糖膏。开始水洗时，分蜜挡板置于洗蜜位置。加速/分蜜时分蜜出的液体（开始是原蜜然后是洗蜜），流入分蜜机外罩的出口导管。

减速完成后，分蜜机在80～40转/分的转速开始卸糖。在分蜜机低速转动的同时，刮刀将糖晶从转篮壁上剥离，糖晶从分蜜机转篮的底部开口卸出。卸糖过程开始前，分蜜机转篮的底部已经打开。糖晶从转篮底部开口进入下面的传送带。

卸糖过程完成后开始清洗转篮内壁，同时分蜜机加速至装料速度。转篮内壁清洗完成，并且分蜜挡板置于原蜜位置后，开始下一个周期的工作。

根据分蜜生产的工艺要求，考虑操作方便及安全可靠性，采用模块式程序设计，分手动控制子程序和自动控制子程序，每一工序又为一子程序，各子程序间有严格的联锁、互锁和故障保护及报警功能。自动运行可连续不间断工作，一个周期结束自动进入下个工作周期，各状态间主要根据用户设置的时间来转换，一个周期结束后没有人工操作不能进入下个周期。

系统设置各种工艺监控报警，当某个工艺过程出现问题，系统会及时弹出报警信息，显示于触摸屏上，并有相应的声光报警，报警信息可以触摸屏上随时查询，操作人员可根据报警信息及时处理相应问题，如：气源压力不足、各种气缸不到位置，电机运行报警等。

系统可人为从自动切换为手动，且切换后可继续手动操作完成自动未完成的工艺流程。触摸屏有工艺需求的各种动态参数，操作人员可根据实际需求在上面随时调节，及时适应工艺的改变。为方便设备调试和处理故障，触摸屏设置调试画面，可单独对气缸、变频器操作，方便了设备维护和管理。

4 对分蜜机改造工作的总结

采用基于PLC、变频器以及自动化触摸屏的糖厂分蜜机控制系统，对旧式的系统进行一系列改造后，经过使用实践情况表明，该控制系统优点颇多，实现了对传统技艺的提升和突破。经过改造后，此分蜜机具有自动化程度高、操作简便易学、运行稳定可靠、资源消耗量低、维修方便等特点。在此分蜜机的运用下，糖厂生产的白砂糖质量高，纯度好。与此同时，自动化系统的投入使用也节约了人力资源，提高了工人的工作效率。总的来说，实现对分蜜机的一系列改造后，制糖工艺不仅得到大大提升，工作效率得到优化，而且在制糖过程中，还使资源得到合理利用，减少了不必要的浪费。具体体现在以下几方面。

（1）由于采用变频器和能量回馈相结合，将分蜜机减速过程中产生的电能反馈回电网，提高了电能保用率，降低了设备用电量，能量回馈率约40%，节能效果显著。

（2）系统加速、减速时间明显缩短，大大减少了生产周期，提高了单位时间的产糖量。且本系统在高温、湿度大、电压异常波动等等恶劣环境下，也没有因障碍而停止运行，实现了连续工作。而原有的分蜜机控制系统因故障多次停机而导致无法运行。

（3）降低了设备运行的噪音，使车间内环境得到净化。

（4）触摸屏操作简单易懂，简化了操作过程，降低了劳动强度。

（5）优化了工艺流程，提高了产品的质量和产量。分蜜机控制系统自动化程度高，系统投入使用运转后，基本可以做到全自动运行，现场无人操作，只需在监控室内对监视系统的运行状态进行观察作业即可。

（6）采用总线控制，提高了控制稳定，简化了电路结构，降低了故障率。（因减少了控制器件，控制器件少，故障点自然少）

（7）将气动元件改为主流产品，方便了设备的维修及维护。

通过上述一系列改造，此分蜜机连续运行一个生产季（4个月）未发生故障、系统运行稳定可靠。该分蜜机进行改造后，不仅仅提升了糖厂的工作效率，且对于产糖量的提升以及纯度的提升都气到了卓越的成效。

参考文献

[1] 蓝启星.广西苏氏集团召开产品展销会[J].广西轻工业，2013（2）：11-12.

[2] 陈焕棠，张征.甲糖分蜜机测、控糖层机械装置[J].甘蔗糖业，2010（2）：25.

[3] 连续离心分蜜机的使用查定[J].甘蔗糖业，2011（5）：43.

[4] φ1250吊篮式分蜜机直流电机传动试验[J].甘蔗糖业，2011（4）：12-13.

[5] 集成电路自动分蜜机程序控制简介[J].甘蔗糖业，2010（1）：21-22.