基于信息化技術(shù)的制糖生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王軍紅 韓鵬

摘 要：制糖生產(chǎn)過程具有工藝步驟復(fù)雜的特點(diǎn)，通過在制糖生產(chǎn)中應(yīng)用信息化監(jiān)控技術(shù)能促進(jìn)制糖生產(chǎn)的工藝實(shí)施效率明顯提高，同時(shí)對(duì)于制糖生產(chǎn)材料資源進(jìn)行了合理利用。在當(dāng)前的信息化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)下，計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)已全面應(yīng)用于制糖生產(chǎn)過程，進(jìn)而有力支撐制糖生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝模式實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，降低制糖生產(chǎn)的總體實(shí)施成本。因此，文章探討了制糖生產(chǎn)全過程中自動(dòng)結(jié)晶、自動(dòng)壓榨、溶液蒸發(fā)和澄清的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并從確保系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確、 采用人工控制與自動(dòng)控制模式相結(jié)合、促進(jìn)信息化監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升、創(chuàng)新制糖監(jiān)控系統(tǒng)的過程控制管理模式等思路進(jìn)行完善，確保將信息化的智能監(jiān)控系統(tǒng)融入制糖生產(chǎn)過程。

關(guān)鍵詞：信息化技術(shù)；制糖生產(chǎn)；智能監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S566.092? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-820X（2023）04-0009-04

0 引言

制糖生產(chǎn)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)具有改進(jìn)制糖工藝流程、節(jié)約制糖生產(chǎn)資源、保障制糖優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)等作用，是目前企業(yè)制糖生產(chǎn)的必要保障。制糖企業(yè)通過采取信息化的自動(dòng)監(jiān)控工藝模式，可及時(shí)察覺制糖生產(chǎn)的系統(tǒng)運(yùn)行誤差，有效避免了制糖生產(chǎn)的工藝缺陷而導(dǎo)致的不良后果發(fā)生。與人工制糖生產(chǎn)的操作控制方法相比，采用自動(dòng)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更有利于制糖操作步驟準(zhǔn)確度的提高，保證制糖生產(chǎn)的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)能得到精準(zhǔn)傳輸。

1 信息化技術(shù)運(yùn)用于制糖生產(chǎn)的必要性

1.1 確保制糖生產(chǎn)的良好效率指標(biāo)

制糖生產(chǎn)工藝流程效率會(huì)對(duì)制糖企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)產(chǎn)生重大影響，但現(xiàn)有的制糖生產(chǎn)工藝仍存在人工控制滯后的缺陷，必須采取制糖生產(chǎn)的智能控制創(chuàng)新技術(shù)。采取智能化的信息技術(shù)制糖監(jiān)控軟件可促進(jìn)制糖生產(chǎn)的速度提升及效率優(yōu)化，從而提高制糖生產(chǎn)的綜合效益［1］。由此可見，全面優(yōu)化且改善制糖生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)應(yīng)當(dāng)充分依靠制糖信息化監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 降低制糖生產(chǎn)的人工控制成本

制糖生產(chǎn)的整體成本涉及人工勞動(dòng)成本、生產(chǎn)時(shí)間成本、工藝原料成本、機(jī)械設(shè)備成本等，制糖企業(yè)對(duì)于這些實(shí)施成本應(yīng)當(dāng)采取靈活的控制方法。目前在制糖工藝的信息化轉(zhuǎn)型促進(jìn)下，制糖企業(yè)將會(huì)實(shí)現(xiàn)相對(duì)更少的綜合成本投入，而獲得制糖生產(chǎn)的良好效益。信息化的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)制糖設(shè)備運(yùn)行過程的作用，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制糖工藝的偏差，從而促進(jìn)制糖企業(yè)資源的循環(huán)利用。

1.3 提升制糖生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量

制糖生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量是否達(dá)到最基本的管理規(guī)范要求，在根本上關(guān)系到制糖企業(yè)的良好信譽(yù)，且對(duì)食品消費(fèi)者的人體安全和健康均會(huì)產(chǎn)生直接影響。制糖生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控措施應(yīng)當(dāng)建立在以自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)作為保障的前提下，確保制糖企業(yè)技術(shù)人員能做到全面排查制糖工藝的質(zhì)量安全隱患，采取實(shí)時(shí)性的工藝整改措施以保障制糖產(chǎn)品質(zhì)量。

2 制糖生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成部分

2.1 自動(dòng)結(jié)晶監(jiān)控系統(tǒng)

在制糖生產(chǎn)全過程中，自動(dòng)結(jié)晶工藝流程是非常重要的制糖工藝組成部分。制糖企業(yè)對(duì)于自動(dòng)化的原料結(jié)晶過程應(yīng)當(dāng)采取實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)措施，確保自動(dòng)結(jié)晶后的制糖成品能達(dá)到最基本的晶粒數(shù)目、液位和純凈程度指標(biāo)要求［2］。自動(dòng)化的結(jié)晶控制設(shè)備主要設(shè)計(jì)為攪拌器的自動(dòng)操控模式，采取信息化、智能化控制的制糖結(jié)晶系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)達(dá)到更準(zhǔn)確的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)要求，主要包含制糖工藝流程中的黏稠度、真空度、系統(tǒng)液位、蒸汽壓力和系統(tǒng)運(yùn)行溫度。因此，在自動(dòng)結(jié)晶系統(tǒng)作為制糖生產(chǎn)輔助的前提下，設(shè)有雙控制器和雙路穩(wěn)壓電源的制糖監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)良好的生產(chǎn)控制綜合效益［3］。

2.2 自動(dòng)壓榨監(jiān)控系統(tǒng)

對(duì)于甘蔗作為制糖主要原料的生產(chǎn)工藝而言，壓榨制糖原料的基本操作步驟應(yīng)當(dāng)包含粉碎甘蔗原材、液體過濾和滲透及汁液壓榨排出等。計(jì)算機(jī)的壓榨工序自動(dòng)控制模式集中體現(xiàn)在粉碎制糖原料的操作效率提升，以促進(jìn)制糖工藝的時(shí)間成本和資源投入成本節(jié)約。在對(duì)制糖原料的壓榨層次厚度進(jìn)行合理控制和改進(jìn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)采取自動(dòng)壓榨的創(chuàng)新工藝方法來取代傳統(tǒng)的人工壓榨。例如，近年來很多制糖企業(yè)正在普遍嘗試采用精密度較高的DCS自動(dòng)控制制糖壓榨系統(tǒng)。上述系統(tǒng)的空調(diào)控制室具有耐高溫、抗震和預(yù)防靜電干擾等優(yōu)勢(shì)，因此值得推廣應(yīng)用于制糖企業(yè)的加工生產(chǎn)過程。

2.3 溶液蒸發(fā)和澄清監(jiān)控系統(tǒng)

溶液蒸發(fā)和澄清的具體操作實(shí)施步驟較繁瑣，集中體現(xiàn)在采取機(jī)械泵體進(jìn)行甘蔗汁液的壓榨操作，然后將壓榨完成后的汁液輸送至專用的箱體設(shè)備［4］。采取加熱汁液的方法處理混合汁液，并將其送入加熱裝置和沉降器。在此前提下，通過全面過濾和沉降操作后，能保證甘蔗汁液達(dá)到理想的濃縮程度要求，然后借助吸濾器再次進(jìn)行過濾處理，直至分離形成糖漿和清澈的甘蔗汁液部分。對(duì)于糖漿箱儲(chǔ)存的甘蔗加工糖漿應(yīng)當(dāng)采取必要的加熱轉(zhuǎn)化處理，確保達(dá)到最基本的制糖成品濃度指標(biāo)要求。

制糖生產(chǎn)中的溶液澄清系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)包含蒸汽設(shè)備和糖漿過濾設(shè)備，以上2種設(shè)備均屬于制糖溶液澄清系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成。在全面實(shí)施制糖溶液的澄清操作及過濾操作中，應(yīng)當(dāng)集中體現(xiàn)為清澈汁液的蒸發(fā)和沉降提取操作，尤其是經(jīng)過蒸發(fā)罐和沉降器的制糖轉(zhuǎn)化裝置［5］。制糖企業(yè)人員對(duì)全過程的制糖澄清工序應(yīng)當(dāng)給予自動(dòng)化的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制，確保制糖澄清工序的裝置溫度限定在最佳指標(biāo)，避免出現(xiàn)制糖加熱溫度過大波動(dòng)。

3 制糖生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善思路

3.1 確保系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確

制糖生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)性的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)于制糖生產(chǎn)操作流程精確度的提高具有重要作用［6］。目前，制糖企業(yè)通過全面采取自動(dòng)化的制糖工藝監(jiān)控設(shè)計(jì)方案，可有效節(jié)約制糖生產(chǎn)中的資源。但與此同時(shí)，制糖生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注制糖工藝本身的精密性，切實(shí)保證制糖自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)得到實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確的傳遞。制糖加工制作的各項(xiàng)參數(shù)信息應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁娴墓蚕?，從而保障制糖生產(chǎn)的綜合效益指標(biāo)達(dá)到良好水平，同時(shí)對(duì)于制糖加工預(yù)期成本節(jié)約具有重要意義。例如，在蔗糖汁液的濃縮和蒸發(fā)關(guān)鍵實(shí)施工序中，制糖企業(yè)必須要全面采用自動(dòng)化的汁液中和工藝、汁液濃縮工藝及加熱和過濾等，以促進(jìn)蔗糖汁液實(shí)現(xiàn)全過程的濃縮轉(zhuǎn)化處理；在過濾蔗糖加熱和濃縮汁液時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面監(jiān)控自動(dòng)化儀表顯示的溫度參數(shù)、系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)流量參數(shù)。一旦上述制糖工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)異常，企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)立即采取相應(yīng)的整改解決措施，以保證制糖工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性。

3.2 采用人工控制與自動(dòng)控制模式相結(jié)合

當(dāng)前，制糖自動(dòng)化生產(chǎn)過程中制糖加工企業(yè)已采用智能控制與人工控制相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)。采取制糖加工轉(zhuǎn)化中的人工控制與自動(dòng)監(jiān)控相結(jié)合技術(shù)手段，能準(zhǔn)確識(shí)別制糖工藝的安全隱患，促進(jìn)全方位的制糖加工操作步驟改進(jìn)。因此，制糖企業(yè)需要對(duì)人工控制的傳統(tǒng)工藝方案進(jìn)行優(yōu)化整改，通過融入智能化的自動(dòng)監(jiān)控工藝，保障制糖生產(chǎn)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)準(zhǔn)確，靈活降低制糖工藝的加工資源成本。例如，對(duì)于間歇性的糖漿蒸煮過程而言，制糖企業(yè)如果僅限于通過人工監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行系統(tǒng)操作控制，通常易產(chǎn)生制糖加工系統(tǒng)的運(yùn)行誤差［7］。但與之相比，采取糖漿蒸煮工藝實(shí)施中的自動(dòng)控制方法能有效提高制糖原料的良好轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)達(dá)到全面控制且降低制糖粉塵污染和噪聲污染強(qiáng)度的目標(biāo)。由此可見，制糖企業(yè)技術(shù)人員必須正確采取2種制糖監(jiān)控模式相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，才能保證制糖工藝的最佳實(shí)踐效益得到充分體現(xiàn)。

3.3 促進(jìn)信息化監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升

信息化的制糖監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)必須保持良好的設(shè)備穩(wěn)定性，采用信息化的制糖加工自動(dòng)控制管理措施進(jìn)行妥善地應(yīng)對(duì)。因此，在制糖工藝的全面優(yōu)化實(shí)踐過程中，現(xiàn)階段的基本實(shí)現(xiàn)思路要體現(xiàn)在提升制糖自動(dòng)化的加工生產(chǎn)效率方面。制糖自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)必須得到定期的系統(tǒng)軟件和硬件管理維護(hù)，故制糖企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)采取全面維護(hù)措施來提升整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定效能。例如，針對(duì)制糖生產(chǎn)中常見的漏加工、粉塵和噪聲污染較高、糖漿濃縮加工的濃度不達(dá)標(biāo)等問題，應(yīng)當(dāng)采取全面優(yōu)化系統(tǒng)且提高整體穩(wěn)定性的相關(guān)措施［8］。制糖企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)采取全方位的控制管理措施，進(jìn)而保證制糖自動(dòng)化生產(chǎn)中現(xiàn)有實(shí)施工序生產(chǎn)的產(chǎn)品達(dá)到良好的加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。提升制糖計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性，現(xiàn)階段的關(guān)鍵改進(jìn)思路應(yīng)落實(shí)在定期檢測(cè)，且經(jīng)常維護(hù)計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)制糖自動(dòng)化系統(tǒng)的安全隱患及信息傳輸缺陷。

3.4 創(chuàng)新制糖監(jiān)控系統(tǒng)的過程控制管理模式

制糖加工的過程控制管理具有全面約束制糖加工過程的重要作用。因此，制糖企業(yè)亟待采取全過程的智能化管理計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)。自動(dòng)化的系統(tǒng)過程控制單元應(yīng)當(dāng)直接連接于制糖企業(yè)的終端顯示設(shè)備組件，確保通過采取實(shí)時(shí)性的儀表運(yùn)行信號(hào)傳輸方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全控制的目的。目前制糖企業(yè)針對(duì)過程控制單元的模塊組成結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能完善，采取單元模塊的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，全面實(shí)現(xiàn)過程控制單元的實(shí)踐作用。制糖過程控制的基本實(shí)踐思路應(yīng)當(dāng)能完整融入制糖生產(chǎn)的各個(gè)階段，進(jìn)而保障制糖企業(yè)的綜合效益最大化。制糖企業(yè)現(xiàn)有的過程控制單元應(yīng)當(dāng)包含系統(tǒng)單元核心處理設(shè)備、系統(tǒng)回路的供電電源、網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的自動(dòng)化單元，只有保證過程控制的實(shí)踐技術(shù)思路得到充分的發(fā)揮，制糖企業(yè)的系統(tǒng)整體效能才會(huì)得以優(yōu)化。

制糖生產(chǎn)監(jiān)控自動(dòng)化的技術(shù)人員必須做到定期排查系統(tǒng)軟硬件的常見安全風(fēng)險(xiǎn)，采取故障源頭追溯的技術(shù)調(diào)取相關(guān)的信息數(shù)據(jù)。因此，制糖企業(yè)在布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件和硬件的過程中，應(yīng)當(dāng)注重監(jiān)控自動(dòng)化的安全保障作用功能合理創(chuàng)新。制糖企業(yè)需采取系統(tǒng)過程控制的創(chuàng)新設(shè)計(jì)布局思路，同時(shí)保持系統(tǒng)過程控制的穩(wěn)定信號(hào)輸出效果。制糖企業(yè)中的系統(tǒng)核心監(jiān)測(cè)模塊屬于制糖生產(chǎn)控制的核心單元，若要使系統(tǒng)核心模塊的交互控制作用得以充分發(fā)揮，就必須依靠人機(jī)交互的系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)。制糖企業(yè)的系統(tǒng)操作終端界面能顯示出實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)運(yùn)行故障狀況，重點(diǎn)涉及到人機(jī)交互的系統(tǒng)信息顯示界面，確保能完整展現(xiàn)歷史性的運(yùn)行參數(shù)狀況。制糖自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作控制終端具有高效管理各類系統(tǒng)設(shè)備的基本實(shí)踐功能，制糖企業(yè)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備單元應(yīng)當(dāng)促進(jìn)實(shí)現(xiàn)良好的功能效益?，F(xiàn)階段的制糖系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式主要包含了自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、制糖生產(chǎn)故障設(shè)備報(bào)警數(shù)據(jù)及智能調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)。人機(jī)交互的系統(tǒng)操作終端可為登錄界面的制糖企業(yè)技術(shù)人員呈現(xiàn)不同時(shí)段的歷史記錄，確保提供了全面檢修以及定期維護(hù)制糖企業(yè)系統(tǒng)的重要信息。

4 結(jié)語

制糖生產(chǎn)過程的信息化技術(shù)集中體現(xiàn)在智能監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。制糖生產(chǎn)過程存在復(fù)雜的工藝流程，從而決定了制糖企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)正確使用信息化的監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，促進(jìn)制糖生產(chǎn)的總體實(shí)施效率提升。在涉及到制糖生產(chǎn)的自動(dòng)結(jié)晶工藝、自動(dòng)壓榨工藝、溶液蒸發(fā)和澄清工藝步驟中，合理采用計(jì)算機(jī)的智能監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。因此，制糖企業(yè)技術(shù)人員需保證智能制糖自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備符合穩(wěn)定性的系統(tǒng)運(yùn)行要求，靈活采用人工控制與自動(dòng)化控制相結(jié)合的制糖生產(chǎn)模式。

參考文獻(xiàn)

［1］ 鄧啟彬. 玉米淀粉制糖生產(chǎn)工藝與設(shè)備的改進(jìn)措施探究［J］. 現(xiàn)代食品，2021（6）：18-19.

［2］ 林國(guó)棟. 試論制糖機(jī)械設(shè)備的現(xiàn)狀及提升策略［J］. 中國(guó)食品工業(yè)，2022（22）：44-46.

［3］ 李嬋媛，侯崢，常勝，等. 制糖行業(yè)廢水污染物產(chǎn)排特征及影響因素分析［J］. 環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2022，42（9）：25-31.

［4］ 陳俊. 制糖生產(chǎn)過程中清汁pH值測(cè)定方法的探析［J］. 廣西糖業(yè)，2022，42（2）：27-30.

［5］ 譚敏. 制糖生產(chǎn)技術(shù)自動(dòng)化、信息化發(fā)展趨勢(shì)探討［J］. 廣西糖業(yè)，2021，41（4）：42-44.

［6］ 覃甲. 淺談三維制圖對(duì)制糖生產(chǎn)的促進(jìn)作用［J］. 廣西糖業(yè)，2021，41（1）：34-38.

［7］ 羅長(zhǎng)斌. 自動(dòng)化、信息化是制糖生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的方向［J］. 廣西糖業(yè)，2020，40（5）：35-39.

［8］ 浦明，楊建華，陳子華，等. 甘蔗制糖生產(chǎn)過程自動(dòng)化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)［J］. 輕工科技，2020，34（11）：54-56.

（責(zé)任編輯 陳 燕）