应用PLC实现啤酒发酵-第一版.doc

应用PLC实现啤酒发酵温度控制的可行性 摘要 啤酒的发酵被认为是整个工艺流程中至关重要的一步，尤其是温度以及压力等因素对其的影响。过去，生产者们对啤酒发酵的原理不能做到深入得认识。伴随科学技术的发展，人们开始深入的研究啤酒发酵的机理。同时，一些自动化生控制技术也应用到生产过程中。PLC温度控制由于具有很好的稳定性，便于编制程序等优点，应用起来非常方便，使得PLC温度控制系统在啤酒发酵过程中使用具有了可行性。 HYPERLINK / 小清新 PLC 温度控制系统 PID控制 在传统的啤酒发酵过程中，人们发现温度调节往往是人为的手动调节，而且要求生产者们不间断的看守，费时费神，消耗了大量的人力。同时，过去这种人为手动调节，达不到优质高效要求，生产出来的啤酒口感差，对于生产过程中的各种工参数的修改与制定添加了很大的难度。在现代化工业生产过程中，在已知的几种过程变量中，温度被视为是最重要的，在啤酒酿造的工艺过程中温度是酵母参与生化反应的重要外界因素，能否控制得好，是影响啤酒发酵物质的变化，决定了啤酒口感与质量，因此在设计生产工艺时，温度的控制作常常是作为第一位的技术参数来考虑，而对于温度的控制，应用PLC是人们所认可的最好方法。怎样才能使用有限的人力、物力、财力来解决所遇到的问题。作者认为利用PLC控制器，结合啤酒发酵的生产实际，发挥PLC的优点，对发酵罐温度进行自动操作控制，并且可实现“一机多控”的效果，即利用同一个PLC控制器来调节多个发酵罐体的温度。每个罐体可以按照各自事先设定好的程序运行，程序运行结束后自动关闭。 1.控制系统的组成合功能 1.1选用PLC控制器的依据 1.1.1PLC控制器在电气系统中早已成熟应用，并且有效地代替原始继电器，更成为电气控制的必然方向。 1.1.2PLC控制系统早已在实践中的到使用。1994年在贵州铝厂成功使用。 1.1.3使用PLC能够把各种继电器等部件以及繁琐的电气线路用梯形图控制逻辑替换，满足了控制的条件，同时，使得控制系统的电路变得简单。 1.1.4PLC控制器本身的安全性极高，不易损坏。因此在实际生产中能获得更大的效益。 1.1.5PLC控制系统的成本少。合理地利用现有的PLC设备，仅需在少量投入资金来购买专用的通信电缆及ERPOM块就可以自行进行啤酒发酵的温度控制系统。全部费用也就几万元，一但设计成功，将可长期受益。[1] 在啤酒发酵过程中，对温度的控制采用PLC控制器，毫无疑问将使得实际的生产水品提高，节约数目可观的设备费用，极大的增加了系统的可靠性，也是的设备坏损减少，从而使维修费用降低，创造出间接的价值。 2.PLC温控系统的设计 在啤酒发酵过程中应用PLC控制温度将不容置疑的使生产厂家的生产自动化水平提高，节约大量人力和资金，提升产品质量。现阶段我国主要以PC机+数据采集插卡方式、分布式控制为主要的方式。自动控制应用于啤酒的发酵过程中是酒业的一次革命，他直接操控各类物理指标，使其按照预期变化。 2.1PLC温度控制基本原理分析 系统框图如图1所示，经过放大、VF转换以后各个元件测得的虚拟信号传送到PLC上在指定时间内通过SPD计数，且由测温元件校对、计算，使得频率转换成温度值，获得各啤酒发酵罐体内的真实温度，然后分别与每个啤酒发酵罐体所选温度曲线中需要的设定温度进行比较，通过PID指令进行运算，控制PLC输出点的导通时间，分别控制每个固态继电器SSR的输出，调整各啤酒发酵罐体加热元件的加热时间，获得控温效果。控制加热主电源的通断是PLC控制接触器的开合来实现的。 图1 系统框图 2.2控制系统的组成 按照实际的啤酒发酵过程，可将冷却盘设置在啤酒发酵罐体的上、中、下三个部位，用酒精液作为冷媒，通入管内，发酵过程的温度通过控制阀来控制。他的生产流程图如图2所示。 图2 发酵罐工艺流程图 全部的控制系统包括上位机和下位机两部分。一台微型计算机和一台打印机构成上位机。下位机为S7-300可编程的控制器。两部分通过Profibus-DP总线连接，组成整个温度控制系统。如图3所示。其中PLC控制，按照所需控制罐体的数量，可以使数台PLC亦可以是一台。[2] 图3 控制系统组成构图 2.3控制系统的功能 ①检测发酵罐体的上中下三个监测点的温度，达到自动控制的实现，检测罐内压力。整个过程按照：主酵→双乙酰还原→冷却→酵母回收→后贮的阶段。为使PLC温控系统系统控制精度更符合工艺要求，各阶段可设定曲线实行控制，同时采用滞后预估等控制方法。 ②计算机可以将发酵罐的工艺流程动态的显示出来，达到对发酵罐进行宏观管，如即温度、压力、进酒时间、酒龄及超限声光报警等。计算机还能够显示阀门的状态。 ③当累积酒龄达到时，自动出信号，可以方便认为的执行后续操作。