243_279751_计算机控制课程设计--啤酒发酵计算机温度控制系统设计.docVIP

课程设计报告 题目：啤酒发酵计算机温度控制系统设计 课程： 计算机控制技术课程设计 专业： 自动化 班级： 姓名： 学号： 计算机控制系统课程设计 一、课题名称 啤酒发酵计算机温度控制系统设计 二、课程设计目的 1．掌握总线式工业控制机控制系统硬件方案设计，包括工业控制机、模拟输入、输出通道设计和元器件选型，掌握模拟量输入、输出通道及接口连接线路绘制。 2．掌握工业控制机控制系统软件方案（数学模型分析、控制策略、控制算法等）设计，掌握数据采集及处理程序、控制算法程序和模拟量输出程序流程图及软件编程。 三、啤酒发酵温度控制系统设计要求 1.啤酒发酵工艺简介 啤酒发酵是一个复杂的生物化学过程，通常在锥型发酵罐中进行。在二十多天的发酵期间，根据酵母的活动能力，生长繁殖快慢，确定发酵给定温度曲线，如下图所示。要使酵母的繁殖和衰减、麦汁中糖度的消耗和双乙酰等杂质含量达到最佳状态，必须严格控制发酵各阶段的温度，使其在给定温度的±0.5℃范围内。 2、系统控制要求 （1）现要求控制1个200m3的锥形啤酒发酵罐，每个罐测量3个参数，即发酵罐的上、中、下三段温度，三段温度的测量范围：-20—+50℃，共有三个温度测量点，因此需检测3个参数。 (2)自动控制各个发酵罐中的上、中、下三段温度使其按上图所示的工艺曲线运行，温度控制误差不大于±0.5℃。共有3个控制点。 四、课程设计内容 采用总线式工业控制机完成啤酒发酵温度控制系统设计，包括硬件总体方案设计和软件总体方案设计： 硬件总体设计方案 采取的各种硬件如图可以看出其原件的选择. ←T1 ←T2 ←T3 →T1 →T2 →T3 三菱FX2n-4AD是公司推出的一款系列模拟量输入模块，有CH1~CH4四个通道，每个通道都可进行AD转换，分辩率为12位，采集信号电压为-10V~+10V，分辩率5mV。电流输入时，为4~20mA或-20~20mA，分辩率20uA。 FX2n-4AD内部有32个16位的缓冲寄存器(BMF)，用于与主机交换数据。 FX2n-4AD占用FX2n扩展总线的8个点，耗电为5??V，30mA。FX2N常用的模拟量输入模块有FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2N-8AD模拟量输入模块和温度传感器输入模块 CC-Link是ControlCommunication Link（控制与通信链路系统）的缩写，在1996年11月，由三菱电机为主导的多家公司推出，其增长势头迅猛，在亚洲占有较大份额，目前在欧洲和北美发展迅速。在其系统中，可以将控制和信息数据同时以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。 K型热电偶作为一种温度传感器，K型热电偶通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用。K型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。K型热电偶通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成 a、确定控制规律及算法，画出控制系统框图 否 是 低 高 b、确定软件编程语言：三菱PLC 判断PLC与AD转换模块的连接程序: AD模块设定: 温度设定(由于要求没给定,所以三个温度点为50,60,40摄氏度): c、数据采集及处理程序编程 D0,D1,D2为温度检测存储位置..对温度的四舍五入..把测量值分别放在D6,D16,D26. d、控制算法程序编程 e、模拟量输出程序编程 五、遇到的问题及分析解决方法 在由理论出发构思整体设计的时候，发现有许多，需要自行设计的环节，比如说，多路转换，采样保持器等，这不仅浪费人力物力，还在技术上提高了一个等级的要求，后来发现，现在市场上的许多智能器件，已经做的非常的人性化，许多的功能已是多合一，不需再去设计所有的细节。 当实际温度偏离标准温度是，自控系统无及时响应，我们通过电磁阀去控制冷媒阀开启或关闭，发酵温度很快稳定在温度给定值上，且发酵温度变化曲线平缓，系统调节偏差仅为±0.1℃，与传统的温度 系统的调节偏差±1℃相比，控制质量大大提高。 在秉承书本系统设计的五个原则的前提下，我们发现经济效益是最难控制协调的，提高前四个原则的话经济效益必然会降低。所以在设计欠我们找了很多的方案。从中对比各种方案中对于经济与其他原则的取舍、平衡。最后我们得到了我