1.2  课题发展现状和趋势

1.3  课题研究内容和论文简介

    食品的杀菌流程为：食品必须经过杀菌机、冷却机和干燥机三部分的依次作用来完成。旧式的杀菌系统通常采用继电器式的自动控制柜，存在结构复杂、体积大、故障率高、通用性差且控制精度不高等问题，严重影响了杀菌流程的效率。随着自动化和计算机技术的发展，新一代食品杀菌控制系统，不仅自动化程度高，易操作，而且生产效率和产品质量也大大提高。我们采用西门子的小型PLC对整个杀菌系统进行控制，可实现较高的自动化程度，并能完成智能控制。

    本课题任务为采用德国西门子公司生产的S7-200系列PLC完成某食品杀菌温度控制系统设计。针对罐头食品需利用高温杀菌的加工要求，通过PID控制电动阀开关度，进而来控制水蒸气流量的方式，使杀菌罐内温度稳定在（120±1）℃，达到杀菌目的。

2  系统总体设计方案

2.1  方案简介

    按下启动按钮，待杀菌食品进入菌罐内，水泵开始工作，进水阀（KV1）打开，菌罐内的水位会逐渐升高。当实际水位达到预先设定的水位，水位计中的触点闭合，进水阀（KV1）关闭，电动阀开启，向菌罐内输送蒸汽。电动阀开启后，需按照控制参数的要求，通过PID运算来确定电动阀开度的大小。当热电阻检测到菌罐内的温度达到预先设定的温度时，关闭电动阀，菌罐内的温度保持恒温。在恒温阶段中若菌罐内的实际温度又低于预先设定的温度值时，再开启电动阀，送入适当的蒸汽，电动阀开度的大小是通过PID运算来确定。PID控制电动阀开启的总原则就是实际温度与设定温度的差值越小开度就越小。若实际温度超过预先设定的温度时就将排气阀(KV2)打开,使得实际温度下降到设定温度,其结构如图2.1。

    本系统总体组成有：卧式杀菌锅、水泵、各种阀件组成。文献综述

 外部总体组成结构图

2.2  元器件选择

2.2.1  菌锅

    该系统所使用的杀菌锅（图2.1）是卧式杀菌锅，它的容量是最大的立式杀菌锅。在我国，是各类大中型罐头生产商家使用最广泛的一种杀菌设备，它的优点就在于其结构很简单，简单的操作，维护也十分的便捷，价格也并不昂贵，但是因为菌罐是静止的，所以它的传热效果并不是很好，杀菌的时间也不短，菌锅内部温度的分布也不均匀，会导致杀菌质量不一致。为解决这个问题，我们采用排气法，就是把锅内一部分的热蒸汽使其通过排气阀将其排除菌罐内，来促进菌罐内部加热介质的流动，使得菌罐内部温度分布均匀。

（1）卧式杀菌锅的工作原理

    卧式杀菌锅是一台卧式圆筒形压力容器，锅盖与锅体的锁闭方式与立式杀菌从中央到地方不同。安两个平行的轨道在锅体的底部，给罐头食品杀菌车进出使用。加热的蒸汽通过电动阀进入菌罐内部，已达到对菌罐内部升温的目的，在菌罐的顶部设有加压阀，排气阀在菌罐的内部设有水位计，在菌罐的底部设有排水阀。

（2）卧式杀菌锅结构组成

    锅体：卧式杀菌锅体缸筒是由钢所需厚度，椭圆形封头焊接筒一端，另一端连接盖。蒸汽在菌罐内部扩散的轨道比较低。杀菌锅锅体内部有根水位计，以利完成杀菌工艺的操作。卧式杀菌锅属压力容器的其中一种。

    锅门：布置在凹下去的地面考虑到锅门是椭圆形的，椭圆形的锅门是连接在锅体上，通过向左边或者右边转动来打开或者关闭。外锅体口稍大，端锅口有一圈凹槽，嵌有弹性和耐高温橡胶环槽，门和锅体与锁的锁定装置。