淀粉自动化生产线软件系统设计
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［4］ 吴金星，尹凯杰，潘彦凯，等． 蒸发式冷凝器的程序化 设计及参数动态分析［J］． 流体机械，2011，39（3） ：75 － 79．
［5］ 许光第，周帼彦，朱冬生，等． 管壳式换热器设计及软 件开发［J］． 流体机械，2013，41（4） ：38 － 42．
［6］ 史贤忠，杜佳星，刘缵阁，等． 伺服驱动器散热的热设 计优化［J］． 机电工程，2014，31（4） ：473 － 476．
1 淀粉提取工艺介绍
淀粉提取工艺：原料处理系统、豆浸泡系统、 纤维提取系统、淀粉一次提取系统、淀粉二次提取 系统、淀粉成品系统组成如图 1 所示。原料处理 工艺可以实现大豆的储存、计量和除杂筛选。经 筛选后大豆通过风力输送到豆浸泡系统；经过筛 选和计量后的大豆在浸泡罐完成清洗功能；清洗
收稿日期： 2014 － 01 － 08； 修稿日期： 2014 － 03 － 05 作者简介： 李坤（1985 － ） ，男，硕士，主要从事自动机械的操作、设计和研究工作，通信地址：277500 山东滕州市文昌路 133 号 滕州二中
图 6 料仓出口选择模块
3 大豆浸泡系统自动化改造
与原有的大豆浸泡系统相比，改进后的大豆 浸泡系统增加了高位限位传感器 HHL、高液位传 感器 HL、低液位传感器 LL、温度传感器 TT、pH 值检测传感器，以及水循环加热系统、清水清洗系 统和 CIP 控制线的安装如图 7 所示。
图 7 改进后的大豆浸泡系统
纤维提取系统。自动程序开启之前必须先通 过沉淀罐选择程序前选择并打开相应沉淀罐；然后 纤维提取程序与原料处理系统的出豆程序相同，只 是相关开关名称做了改变。系统内部程序特点是 工艺靠后的装置先打开，然后依次向前打开。除自 动程序外还设置手动按钮，进行手动调节。
5 结束语
由淀粉生产线自动化设计特点可以看出，很 多工艺程序的执行是直接调用了其他工艺的相应 模块程序，这样节约了设计成本同时增加了编程 的可靠性。程序中设计出了手动控制按钮，可根 据现场要求随时结束自动程序执行，增加生产的 应变能力。各生产罐和原料处理系统设备比较 高，给操作人员带来很大的安全隐患，采用自动化 生产减少了这种隐患的发生，同时在各生产罐采 用自动清洗以提高食品的卫生标准。采用自动化 生产，减少了劳动力的资本投入，有很高的经济回 报。
图 1 淀粉提取工艺图
2 原料处理系统的自动化改造 原有的原料处理系统如图 2 所示，淀粉生产
过程中需要员工爬到仓库顶上结合提升机构将大 豆放入料仓内，然后通过人为控制提升机将大豆 放入计量器内，重量达到振动筛额定值送入筛选 机；筛选完毕后经二次计量称重，送入风选机进行 风送。
图 2 改造前的原料处理系统
参考文献：
图 8 循环加热程序
4 其他系统自动化改造
其他系统中主要的工艺设备包括沉淀罐、淀 粉罐、大浆罐和储存罐。这些设备采用多罐式的 生产工艺；虽然罐的内部结构不同，但是其控制元 件相同；可调用豆浸泡罐模块中的豆浸泡罐入口 选择 程 序、豆 浸 泡 罐 出 口 选 择 程 序、循 环 加 热 程 序、pH 值调节程序和清洗程序。其中淀粉罐上层
清液出口程序可调用豆浸泡罐出口选择程序。 当淀粉一次除杂系统中的沉淀罐模块入口选
择 程 序 执 行 完 毕 后，才 开 始 执 行 纤 维 提 取 程 序。 在储存罐入口程序执行完毕后才执行淀粉除杂程 序，然后再执行淀粉一次除杂程序中的除砂器开 启和淀粉罐模块出口程序开始。在大浆罐模块入 口程序执行完后才能执行沉淀罐模块中上层清液 出口程序。
Key words：starch extraction line；modular design；automated production
0 引言
改进，成功解决了原有生产线存在问题；同时降低 了劳动成本，提高了食品卫生安全程度。
现有的淀粉提取工艺中大量的工序都需要人 工参与，使生产成本大幅度提高并且影响食品卫 生安全。根据某大型粉丝厂技改项目对原有的淀 粉生产线存在问题进行分析：例如原有淀粉制造 工艺参数很多是通过操作人员的经验设定，可靠 性低［1 － 3］；同时各生产罐设备比较高，特别是在 清洗的时候给操作人员带来很大的安全隐患。通 过采用西门子程序编程对原有生产线进行自动化
包装与食品机械 2014 年第 32 卷第 4 期
淀粉自动化生产线软件系统设计
李 坤1 ，丁美锋2 ，张建中3
（1． 山东中烟有限公司滕州卷烟厂，山东滕州 277500；2． 滕州二中，山东滕州 277500； 3． 山东科技大学泰安校区，山东泰安 271019）
摘要：为了提高淀粉提取的效率、卫生安全和产品口感，同时为了降低日益提高的劳动力成本；结合 国内大型粉丝厂技改项目对粉丝生产的前端工艺淀粉提取工艺，提供的大量数据支持；将电子元件和模 块化设计理念运用到原有的生产线中，设计出满足使用要求的全自动淀粉提取生产线。
按相应的按钮；自动操作程序分为爬坡模块（ 如 图 4） 、出豆模块、料仓出口选择模块（ 如图 5） 。
37
图 4 爬坡存储模块
包装与食品机械 2014 年第 32 卷第 4 期
新开始。轨道车定位程序：轨道行车向右行驶，接 收到相应限位信号时停止，并进行大豆存放。大 豆存放程序：在轨道行车定位后，其轨道行车上的 传动带进行相应方向转动，其后爬坡带工作进行 大豆存储；在接受到上限位传感器料满信号后，大 豆存储程序结束；然后依次进行置位程序。
（ 老校） ，E-mail：liksunsk777@ 163． com。
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淀粉自动化生产线软件系统设计———李坤，丁美锋，张建中
后的大豆经过纤维提取系统的去石机、凸齿磨、除 沙器、针磨、曲筛完成大豆除杂和碾磨功能；经碾 磨后的大豆粉末通过淀粉一次提取系统的沉淀 罐，根据大豆粉末密度不同进行沉淀，沉淀后，上 层蛋白质清液进入淀粉二次提取系统中的大浆罐 和旋流器进行加工处理，下层淀粉通过除沙器进 入淀粉罐，在淀粉罐中进行淀粉稀释，稀释后的淀 粉进入淀粉二次提取系统；淀粉二次提取系统主 要是旋流器进行除杂、提纯后进入储存罐；然后进 行真空脱水制成淀粉成品。生产线改造之前工艺 需要大量人员操作，缺少自动控制成分，提高了劳 动力成本，同时影响员工的生产安全和食品的卫生。
改进后的原料处理系统如图 3 所示。增加了 一些机械传动模块、接触开关、传感器、触发器、西 门子 S7 控制模块，使原料处理系统在运行时大大 减少了劳动力投入、增加食品安全标准、提高了生 产效率。
图 3 改造后的原料处理系统
改造后采用西门子控制模块进行编程，程序 分为手动操作和自动操作部分，手动操作需要员 工按原操作方法，需要运行哪个控制模块部位就
LI-Kun1 ，DING Mei-feng2 ，ZHANG Jian-zhong3 （1． Tengzhou Cigarette Factory of China Tobacco Shandong Industrial Corporation，Tengzhou 277500，China；
2． Tengzhou Second Senior Middle School，Tengzhou 277500，China；3． Taian School Division of Shandong University of Science and Techology，Taian 271019，China）
Abstract：In order to improve the efficiency of starch extraction，health and safety and product taste，and in order to reduce the increasing cost of labor；Combined with the large-scale technology projects vermicelli front of a fan-made craft starch extraction process，large amounts of data to provide support；The modular design of electronic components and applied to the original production line designed to meet the requirements of the starch extraction automated production lines．
原料处理系统的缺点：人员爬上料仓顶端，增 加了安全隐患；初次计量器容量比较小，需要多次 称量原料，每次称量结束后再开启提升机进行下 次称量，人为累加计量结果和启动提升机，这种计 量方法增加了人力资源的大量投入；二次计量与 初次计量原理相同，也需要大量的人力投入；原有 的风送机缺少料位控制元件，需要人员协助生产。 原有的原料处理系统是一个需要大量Leabharlann Baidu员参与的 简单生产线加工体系，系统内各设备的连接缺少 智能控制系统，为了实现高效、快速、高质量的生 产要求进行对原料处理系统进行改进。
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淀粉自动化生产线软件系统设计———李坤，丁美锋，张建中
改进后的豆浸泡罐程序控制模块包括：豆浸 泡罐入口选择程序、豆浸泡罐出口选择程序、循环 加热程序、pH 值调节程序和清洗程序。豆浸泡罐 入口选择程序与原料处理系统中爬坡模块里的料 仓选择程序相同，只是将输入信号改为低液位传 感器 LL。豆浸泡罐出口选择程序： 内 值 记 忆 模 块，能够根据大豆在浸泡罐的储存时间，选择储存 时间最长且达到工艺要求的浸泡罐为出豆罐。循 环加热程序（如图 8 所示）：豆水混合物在高液位 传感器 HL 出停止进入，当温度传感器 TT 接受到 水温度不符合工艺要求水温范围时，通过将加热 水经过浸泡罐底部进入，当水位达到高限位传感 器 HHL 时，停止加水；当水温再次达不到时，先通 过罐下部放水，液位在传感器 HL 时停止放水，进 行加热水进入达到传感器 HHL 处，停止进加热 水；程序依次进行完成循环加热［4 － 5］。pH 值调 节程序：根据 pH 传感器测量值，调节相应入口可 食用酸碱，调整罐内酸碱度。清洗程序：当罐内大 豆浸泡完毕后，低液位传感器 LL 检测到信号，通 过打开罐上面清水调节阀，放入清水，按清洗时间 要求清洗［6］。
关键词：淀粉提取生产线；模块化设计；自动化生产 中图分类号：TS233 文献标志码：A 文章编号：1005 － 1295（2014）04 － 0036 － 04 doi：10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2014． 04． 009
The Software System Design of Automation Starch Production Line
出豆模块：如图 5 所示的大豆出仓时，按下自 动按钮，程序依次执行风机打开、球阀打开、二级 振动筛打开、一级振动筛打开、提升机打开、大豆 料仓底部传送带打开；这几种输出的顺序不能颠 倒，保障依次全部执行才能完成工艺要求。
料仓出口选择模块：如图 6 所示，在出豆模块 执行完毕后，从右往左依次检测料仓底部下传感 器信号，在条件合适时驱动拨滚和滚轮转动。在 大豆料仓选择时，还配有手动按钮，进行人工选择 出豆料仓。
［1］ 李坤，张建中，张树君． 粉丝自动化生产线的设计与 研究［J］． 粮食与饲料工业，2013，36（5） ：35 － 37．
［2］ 李坤，孔德文，张建中． 粉丝生产线上杆机设计与研 究［J］． 包装与食品机械，2012，30（6） ：38 － 41．
［3］ 李坤，张建中，张树君，等． 基于 TＲIZ 理论的粉丝生 产线切断机设计与仿真［J］． 包装与食品机械，2013， 31（5） ：35 － 38．
图 5 出豆模块
爬坡模块包括：轨道行车置位程序、料仓选择 程序、轨道车定位程序和大豆存储程序。置位程 序：按下自动按钮后，大豆上部的轨道行车向左置 位，碰到限位开关后停止。料仓选择程序：从左向 右一次检查各大豆料仓上限位开关，若上限位光 电传感器没有被遮住，此料仓为储存料仓；如果最 后一个料仓上位传感器被遮住，程序进行置位重
［5］ 许光第，周帼彦，朱冬生，等． 管壳式换热器设计及软 件开发［J］． 流体机械，2013，41（4） ：38 － 42．
［6］ 史贤忠，杜佳星，刘缵阁，等． 伺服驱动器散热的热设 计优化［J］． 机电工程，2014，31（4） ：473 － 476．
1 淀粉提取工艺介绍
淀粉提取工艺：原料处理系统、豆浸泡系统、 纤维提取系统、淀粉一次提取系统、淀粉二次提取 系统、淀粉成品系统组成如图 1 所示。原料处理 工艺可以实现大豆的储存、计量和除杂筛选。经 筛选后大豆通过风力输送到豆浸泡系统；经过筛 选和计量后的大豆在浸泡罐完成清洗功能；清洗
收稿日期： 2014 － 01 － 08； 修稿日期： 2014 － 03 － 05 作者简介： 李坤（1985 － ） ，男，硕士，主要从事自动机械的操作、设计和研究工作，通信地址：277500 山东滕州市文昌路 133 号 滕州二中
图 6 料仓出口选择模块
3 大豆浸泡系统自动化改造
与原有的大豆浸泡系统相比，改进后的大豆 浸泡系统增加了高位限位传感器 HHL、高液位传 感器 HL、低液位传感器 LL、温度传感器 TT、pH 值检测传感器，以及水循环加热系统、清水清洗系 统和 CIP 控制线的安装如图 7 所示。
图 7 改进后的大豆浸泡系统
纤维提取系统。自动程序开启之前必须先通 过沉淀罐选择程序前选择并打开相应沉淀罐；然后 纤维提取程序与原料处理系统的出豆程序相同，只 是相关开关名称做了改变。系统内部程序特点是 工艺靠后的装置先打开，然后依次向前打开。除自 动程序外还设置手动按钮，进行手动调节。
5 结束语
由淀粉生产线自动化设计特点可以看出，很 多工艺程序的执行是直接调用了其他工艺的相应 模块程序，这样节约了设计成本同时增加了编程 的可靠性。程序中设计出了手动控制按钮，可根 据现场要求随时结束自动程序执行，增加生产的 应变能力。各生产罐和原料处理系统设备比较 高，给操作人员带来很大的安全隐患，采用自动化 生产减少了这种隐患的发生，同时在各生产罐采 用自动清洗以提高食品的卫生标准。采用自动化 生产，减少了劳动力的资本投入，有很高的经济回 报。
图 1 淀粉提取工艺图
2 原料处理系统的自动化改造 原有的原料处理系统如图 2 所示，淀粉生产
过程中需要员工爬到仓库顶上结合提升机构将大 豆放入料仓内，然后通过人为控制提升机将大豆 放入计量器内，重量达到振动筛额定值送入筛选 机；筛选完毕后经二次计量称重，送入风选机进行 风送。
图 2 改造前的原料处理系统
参考文献：
图 8 循环加热程序
4 其他系统自动化改造
其他系统中主要的工艺设备包括沉淀罐、淀 粉罐、大浆罐和储存罐。这些设备采用多罐式的 生产工艺；虽然罐的内部结构不同，但是其控制元 件相同；可调用豆浸泡罐模块中的豆浸泡罐入口 选择 程 序、豆 浸 泡 罐 出 口 选 择 程 序、循 环 加 热 程 序、pH 值调节程序和清洗程序。其中淀粉罐上层
清液出口程序可调用豆浸泡罐出口选择程序。 当淀粉一次除杂系统中的沉淀罐模块入口选
择 程 序 执 行 完 毕 后，才 开 始 执 行 纤 维 提 取 程 序。 在储存罐入口程序执行完毕后才执行淀粉除杂程 序，然后再执行淀粉一次除杂程序中的除砂器开 启和淀粉罐模块出口程序开始。在大浆罐模块入 口程序执行完后才能执行沉淀罐模块中上层清液 出口程序。
Key words：starch extraction line；modular design；automated production
0 引言
改进，成功解决了原有生产线存在问题；同时降低 了劳动成本，提高了食品卫生安全程度。
现有的淀粉提取工艺中大量的工序都需要人 工参与，使生产成本大幅度提高并且影响食品卫 生安全。根据某大型粉丝厂技改项目对原有的淀 粉生产线存在问题进行分析：例如原有淀粉制造 工艺参数很多是通过操作人员的经验设定，可靠 性低［1 － 3］；同时各生产罐设备比较高，特别是在 清洗的时候给操作人员带来很大的安全隐患。通 过采用西门子程序编程对原有生产线进行自动化
包装与食品机械 2014 年第 32 卷第 4 期
淀粉自动化生产线软件系统设计
李 坤1 ，丁美锋2 ，张建中3
（1． 山东中烟有限公司滕州卷烟厂，山东滕州 277500；2． 滕州二中，山东滕州 277500； 3． 山东科技大学泰安校区，山东泰安 271019）
摘要：为了提高淀粉提取的效率、卫生安全和产品口感，同时为了降低日益提高的劳动力成本；结合 国内大型粉丝厂技改项目对粉丝生产的前端工艺淀粉提取工艺，提供的大量数据支持；将电子元件和模 块化设计理念运用到原有的生产线中，设计出满足使用要求的全自动淀粉提取生产线。
按相应的按钮；自动操作程序分为爬坡模块（ 如 图 4） 、出豆模块、料仓出口选择模块（ 如图 5） 。
37
图 4 爬坡存储模块
包装与食品机械 2014 年第 32 卷第 4 期
新开始。轨道车定位程序：轨道行车向右行驶，接 收到相应限位信号时停止，并进行大豆存放。大 豆存放程序：在轨道行车定位后，其轨道行车上的 传动带进行相应方向转动，其后爬坡带工作进行 大豆存储；在接受到上限位传感器料满信号后，大 豆存储程序结束；然后依次进行置位程序。
（ 老校） ，E-mail：liksunsk777@ 163． com。
36
淀粉自动化生产线软件系统设计———李坤，丁美锋，张建中
后的大豆经过纤维提取系统的去石机、凸齿磨、除 沙器、针磨、曲筛完成大豆除杂和碾磨功能；经碾 磨后的大豆粉末通过淀粉一次提取系统的沉淀 罐，根据大豆粉末密度不同进行沉淀，沉淀后，上 层蛋白质清液进入淀粉二次提取系统中的大浆罐 和旋流器进行加工处理，下层淀粉通过除沙器进 入淀粉罐，在淀粉罐中进行淀粉稀释，稀释后的淀 粉进入淀粉二次提取系统；淀粉二次提取系统主 要是旋流器进行除杂、提纯后进入储存罐；然后进 行真空脱水制成淀粉成品。生产线改造之前工艺 需要大量人员操作，缺少自动控制成分，提高了劳 动力成本，同时影响员工的生产安全和食品的卫生。
改进后的原料处理系统如图 3 所示。增加了 一些机械传动模块、接触开关、传感器、触发器、西 门子 S7 控制模块，使原料处理系统在运行时大大 减少了劳动力投入、增加食品安全标准、提高了生 产效率。
图 3 改造后的原料处理系统
改造后采用西门子控制模块进行编程，程序 分为手动操作和自动操作部分，手动操作需要员 工按原操作方法，需要运行哪个控制模块部位就
LI-Kun1 ，DING Mei-feng2 ，ZHANG Jian-zhong3 （1． Tengzhou Cigarette Factory of China Tobacco Shandong Industrial Corporation，Tengzhou 277500，China；
2． Tengzhou Second Senior Middle School，Tengzhou 277500，China；3． Taian School Division of Shandong University of Science and Techology，Taian 271019，China）
Abstract：In order to improve the efficiency of starch extraction，health and safety and product taste，and in order to reduce the increasing cost of labor；Combined with the large-scale technology projects vermicelli front of a fan-made craft starch extraction process，large amounts of data to provide support；The modular design of electronic components and applied to the original production line designed to meet the requirements of the starch extraction automated production lines．
原料处理系统的缺点：人员爬上料仓顶端，增 加了安全隐患；初次计量器容量比较小，需要多次 称量原料，每次称量结束后再开启提升机进行下 次称量，人为累加计量结果和启动提升机，这种计 量方法增加了人力资源的大量投入；二次计量与 初次计量原理相同，也需要大量的人力投入；原有 的风送机缺少料位控制元件，需要人员协助生产。 原有的原料处理系统是一个需要大量Leabharlann Baidu员参与的 简单生产线加工体系，系统内各设备的连接缺少 智能控制系统，为了实现高效、快速、高质量的生 产要求进行对原料处理系统进行改进。
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淀粉自动化生产线软件系统设计———李坤，丁美锋，张建中
改进后的豆浸泡罐程序控制模块包括：豆浸 泡罐入口选择程序、豆浸泡罐出口选择程序、循环 加热程序、pH 值调节程序和清洗程序。豆浸泡罐 入口选择程序与原料处理系统中爬坡模块里的料 仓选择程序相同，只是将输入信号改为低液位传 感器 LL。豆浸泡罐出口选择程序： 内 值 记 忆 模 块，能够根据大豆在浸泡罐的储存时间，选择储存 时间最长且达到工艺要求的浸泡罐为出豆罐。循 环加热程序（如图 8 所示）：豆水混合物在高液位 传感器 HL 出停止进入，当温度传感器 TT 接受到 水温度不符合工艺要求水温范围时，通过将加热 水经过浸泡罐底部进入，当水位达到高限位传感 器 HHL 时，停止加水；当水温再次达不到时，先通 过罐下部放水，液位在传感器 HL 时停止放水，进 行加热水进入达到传感器 HHL 处，停止进加热 水；程序依次进行完成循环加热［4 － 5］。pH 值调 节程序：根据 pH 传感器测量值，调节相应入口可 食用酸碱，调整罐内酸碱度。清洗程序：当罐内大 豆浸泡完毕后，低液位传感器 LL 检测到信号，通 过打开罐上面清水调节阀，放入清水，按清洗时间 要求清洗［6］。
关键词：淀粉提取生产线；模块化设计；自动化生产 中图分类号：TS233 文献标志码：A 文章编号：1005 － 1295（2014）04 － 0036 － 04 doi：10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2014． 04． 009
The Software System Design of Automation Starch Production Line
出豆模块：如图 5 所示的大豆出仓时，按下自 动按钮，程序依次执行风机打开、球阀打开、二级 振动筛打开、一级振动筛打开、提升机打开、大豆 料仓底部传送带打开；这几种输出的顺序不能颠 倒，保障依次全部执行才能完成工艺要求。
料仓出口选择模块：如图 6 所示，在出豆模块 执行完毕后，从右往左依次检测料仓底部下传感 器信号，在条件合适时驱动拨滚和滚轮转动。在 大豆料仓选择时，还配有手动按钮，进行人工选择 出豆料仓。
［1］ 李坤，张建中，张树君． 粉丝自动化生产线的设计与 研究［J］． 粮食与饲料工业，2013，36（5） ：35 － 37．
［2］ 李坤，孔德文，张建中． 粉丝生产线上杆机设计与研 究［J］． 包装与食品机械，2012，30（6） ：38 － 41．
［3］ 李坤，张建中，张树君，等． 基于 TＲIZ 理论的粉丝生 产线切断机设计与仿真［J］． 包装与食品机械，2013， 31（5） ：35 － 38．
图 5 出豆模块
爬坡模块包括：轨道行车置位程序、料仓选择 程序、轨道车定位程序和大豆存储程序。置位程 序：按下自动按钮后，大豆上部的轨道行车向左置 位，碰到限位开关后停止。料仓选择程序：从左向 右一次检查各大豆料仓上限位开关，若上限位光 电传感器没有被遮住，此料仓为储存料仓；如果最 后一个料仓上位传感器被遮住，程序进行置位重