【正文】 ）體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可用接線端子排接線，而且接線端子前帶有面板保護(hù)，PLC 上設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)的 DIN 導(dǎo)軌安裝機(jī)構(gòu)和安裝孔，可以垂直或水平方向安裝。（2）免維護(hù)性。S7200CPU 中配有 EPROM，可以永久保護(hù)用戶程序和一些重要參數(shù)。它還安裝有大容量電容，可以長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)而不需要后備電池。（3）PLC 內(nèi)有 24∨直流傳感器或負(fù)載驅(qū)動(dòng)電源，輸出電流可達(dá) 180mA 或24mA 靈活中斷輸入。（4）為了適合不同場(chǎng)合使用，每種 CPU 又都有 3 種不同的類型可供選擇（5）靈活中斷輸入。S7200cpu 可以以極快的速度來響應(yīng)中斷請(qǐng)求信號(hào)的上升沿或下降沿（6）PLC 內(nèi)配有高速計(jì)數(shù)器。CPU212 有一個(gè) 2KHZ 的加/ 減計(jì)數(shù)器，而CPU214CPU216 有兩個(gè)獨(dú)立的 7KHZ 的高速計(jì)數(shù)器，他們可用軟件或硬件復(fù)位。（7）便于擴(kuò)展，為系統(tǒng)備有專用的擴(kuò)展模塊（EN），可方便地進(jìn)行輸入，輸出及模擬量擴(kuò)展。6第四章 啤酒發(fā)酵自控系統(tǒng) PLC 程序設(shè)計(jì)第一節(jié) 編程軟件的介紹一、指令系統(tǒng)（1）可編程序控制器中所有指令的集合，就稱它為指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是表征PLC 性能的重要指標(biāo)，他的格式與功能硬件緊密聯(lián)系，而且直接影響程序的編制，從而影響機(jī)器系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。（2）S7200 系列 PLC 主機(jī)中有兩類基本指令集：SIMATIC 指令集和 IEC 11313 指令集。（3）SIMATIC 指令集：是為 S7200 系列 PLC 設(shè)計(jì)的，本指令通常執(zhí)行時(shí)間短，而且可以用 LAD、STL 和 FBD 三種編程語(yǔ)言。（4）IEC 11313 指令集是不同 PLC 廠家的指令標(biāo)準(zhǔn)，不能使用 STL 編程語(yǔ)言。（5）利用計(jì)算機(jī)編程軟件 STEP 7 MicroWIN /WIN32 提供的不同的編程語(yǔ)言，可以利用這些指令創(chuàng)建控制程序，兩種指令集和所選用編程語(yǔ)言的可能組合。（6）STEP7Micro/WIN 32 是 S7200 系列的 PLC 的編程軟件?？梢詫?duì) S7200的所有功能進(jìn)行編程。該軟件可以在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，其基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件任務(wù)。例如創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯過程中編輯器具有簡(jiǎn)單的語(yǔ)法檢查功能，還可以直接用軟件設(shè)置 PLC 的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控。本系統(tǒng)中采用的 PID 算法可由 PID 指令直接生成。二、發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)流程圖PLC 實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度控制的主要任務(wù)是接受由發(fā)酵罐傳來的溫度、壓力模擬量輸入信號(hào)，然后與工藝曲線設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，計(jì)算出溫度偏差值，再使用簡(jiǎn)單的 PID 控制回路計(jì)算出電磁閥的開度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵罐溫度的控制。為了達(dá)到預(yù)定的控制效果，采用自動(dòng)或由操作人員手動(dòng)選擇控制的方法。序中有人工階段選擇開關(guān)，可以在任意階段間跳轉(zhuǎn)，從而避免了因操作人員操作偶爾失誤而無法實(shí)現(xiàn)7后續(xù)程序正常運(yùn)行的情況。麥汁進(jìn)罐滿罐初始化進(jìn)程滿罐溫度保持1 0 小時(shí)定時(shí)到主酵自然升溫段溫度 T = 1 2 ℃雙乙酰還原段 （ 1 2 ℃ ）糖度達(dá)標(biāo)降溫保溫階段1 0 0 小時(shí)定時(shí)到溫度 T = 3 ℃后酵保溫段4 8 小時(shí)定時(shí)到第二次降溫段7 2 小時(shí)定時(shí)到溫度 T = 1 ℃貯酒保溫段啟動(dòng)aa出酒NYNNNNNNNNYYYYYYYY圖 單罐啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)流程圖三、控溫程序流程圖設(shè)計(jì)根據(jù)前面工藝流程的介紹，可以總結(jié)出實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度自動(dòng)控制的雙乙酰還原階段、降溫保溫階段、后酵保溫階段、第二降溫階段、貯酒保溫階段等控溫階段基本的程序流程圖如圖。開始初始化讀開關(guān)量信號(hào)狀態(tài)模擬量讀取處理溫度 、 壓力超限工作方式選擇自動(dòng)設(shè)定發(fā)酵溫度時(shí)間曲線計(jì)算實(shí)際工作時(shí)間計(jì)算溫度設(shè)定值讀取實(shí)際溫度值溫度設(shè)定值等于實(shí)際溫度P I D 運(yùn)算輸出控制冷媒電磁閥罐狀態(tài)操作手動(dòng)故障報(bào)警處理輸出電磁閥開關(guān)狀態(tài)YYNN圖 啤酒發(fā)酵控制過程程序流程圖四、主程序主程序控制系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止，整個(gè)發(fā)酵溫度控制過程根據(jù)不同發(fā)酵時(shí)期的不8同轉(zhuǎn)換條件，調(diào)用相關(guān)子程序，完成主酵→雙乙酰還原→冷卻→酵母回收→后貯的階段的溫度根據(jù)設(shè)定好的曲線實(shí)現(xiàn)控制。主程序部分截圖見附錄。第二節(jié) 溫度設(shè)定值的計(jì)算一、下面是計(jì)算溫度的設(shè)定值的程序：溫度設(shè)定值的計(jì)算由網(wǎng)絡(luò) 9～網(wǎng)絡(luò) 13 組成對(duì)發(fā)酵罐溫度使用 PID 控制必須具備的條件是設(shè)定的溫度和實(shí)際溫度。二、按比例計(jì)算求值：如圖 所示，曲線 a 是溫度設(shè)定曲線的一部分，t1 和 t2 是曲線的兩個(gè)端點(diǎn)的橫坐標(biāo)，T1 和 T2 是曲線的兩個(gè)端點(diǎn)的縱坐標(biāo)，t 是當(dāng)前的時(shí)間，T 就是當(dāng)前的設(shè)定溫度。用很簡(jiǎn)單的比例關(guān)系式就可以求出當(dāng)前的設(shè)定溫度值 T。??21Ttt????T 溫度t 時(shí)間0t 1 tt 2T 1TT 2圖 溫度曲線圖三、網(wǎng)絡(luò)梯形圖：（1）網(wǎng)絡(luò) 1~2 的指令解釋見附錄，網(wǎng)絡(luò) 1~2 的梯形圖如圖 所示。9圖 網(wǎng)絡(luò) 1~2 梯形圖10（2）網(wǎng)絡(luò) 3～5 的指令解釋見附錄，網(wǎng)絡(luò) 3～5 的梯形圖如圖 所示。圖 網(wǎng)絡(luò) 3~5 梯形圖第三節(jié) PID 回路計(jì)算在計(jì)算出溫度的設(shè)定值之后，就可以根據(jù)以下的 PID 計(jì)算式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的輸出值????1121TsDMnKcEnEnPVnPV? ??????????? ?? ?網(wǎng)絡(luò) 6～網(wǎng)絡(luò) 12 就是根據(jù)上面公式計(jì)算回路調(diào)節(jié)輸出的一段程序。梯形圖見圖 所示。11圖 網(wǎng)絡(luò) 6~12 梯形圖12第四節(jié) 電磁閥控制計(jì)算出 PID 的回路輸出值之后，就要相應(yīng)的調(diào)節(jié)電磁閥的輸出以控制發(fā)酵罐內(nèi)的溫度值。由 PID 輸出值以及發(fā)酵階段的不同，計(jì)算出不同的電磁閥開關(guān)時(shí)間，梯形圖見圖 所示。圖 網(wǎng)絡(luò)梯形圖13結(jié)論本文針對(duì)我國(guó)啤酒發(fā)酵控制工藝環(huán)境與工藝控制需求，經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研、分析，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的發(fā)酵工藝控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜合比較與評(píng)價(jià)，主要完成了以下幾個(gè)方面：（1）該啤酒發(fā)酵工藝微機(jī)控制系統(tǒng)是基于 S7300PLC 的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)性能/價(jià)格比高、可靠實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)，完全滿足啤酒生產(chǎn)發(fā)酵工藝的技術(shù)要求，并兼顧了發(fā)展的需求。（2）在啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過程中，為了克服了大慣性、時(shí)滯和非線性等特點(diǎn)制約啤酒生產(chǎn)質(zhì)量和效率的缺點(diǎn)，采用了 PID 控制模塊控制方案。但是本論文中許多方面還有待進(jìn)一步研究和提高，主要有：（1）由于上位機(jī)部分已經(jīng)有比較成熟的組態(tài)界面和執(zhí)行程序，并且自身時(shí)間限制所以暫時(shí)沒有對(duì)控制系統(tǒng)上位機(jī)部分作詳細(xì)的研究，有待今后繼續(xù)研究，完善提高。（2）更全面的應(yīng)用可編程控制器的通信功能，使控制系統(tǒng)更具有可靠性。并實(shí)現(xiàn)廠級(jí)問計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)。（3）采用更多的先進(jìn)和完善的控制算法。14致謝值此論文完成之際，謹(jǐn)向悉心指導(dǎo)我的導(dǎo)師 老師致以誠(chéng)摯的敬意和衷心的感謝!在我的學(xué)習(xí)生涯中，老師在學(xué)習(xí)上給予我不盡的幫助和鼓勵(lì)!老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和謙遜的人格魅力將鞭策我在以后的人生道路上不斷進(jìn)取!感謝老師們的關(guān)心和幫助!感謝同學(xué)們?cè)谶@三年中對(duì)我學(xué)習(xí)和生活上的鼓勵(lì)！感謝我的父母，是他們給予我無盡的精神動(dòng)力!最后，對(duì)所有關(guān)心我、支持我、幫助過我的老師、同學(xué)、同事和親友們表示衷心的感謝和祝福。15參考文獻(xiàn)[1] 彭翠云，趙廣耀，[M] .安徽工程科技學(xué)院，2022，12：14~65.[2] 蘇煒，龔壁建 .超聲波測(cè)距誤差分析[J] .傳感器技術(shù)，2022，23(6)：8~11.[3] 吳妍，袁佑新 .可視倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì). 微計(jì)算機(jī)信息，2022，2：268~270.[4] (修訂版) [M] .電子工業(yè)出版社，2022.[5] [M] .電子工業(yè)出版社，2022.[6] 謝維成，楊加國(guó) .單片機(jī)原理與應(yīng)用及 C51 程序設(shè)計(jì)[M] .清華大學(xué)出版社，2022.[7] 、器件與應(yīng)用[M] .人民郵電出版社，2022. 附錄啤酒發(fā)酵罐溫度控主程序Network 1 LD CALL SBR0Network 2 // 急停LD CALL SBR1Network 3 // 麥汁進(jìn)罐LD A O AN AN AN = Network 4 // 滿罐檢測(cè)LD MOVW AIW16, VW18AENOITD VW18, VD56AENOAD= VD56, VD2022= Network 5 // 滿罐溫度保持階段LD O = = = Network 6 // 滿罐溫度保持定時(shí)LDN T43A TON T43, 360Network 7 LD T43LD CTU C0, 10Network 8 // 滿罐定時(shí)時(shí)間到LDW= C0, 10= Network 9 // 主酵自然升溫階段LD O I1O = CALL SBR2R , QB3Network 10 // 主酵自然升溫測(cè)量LD MOVW AIW8, VW12AENOITD VW12, VD2044AENOAD= VD2044, VD2022= Network 11 // 雙乙酰還原階段LD O O = CALL SBR3Network 12 // 降溫保溫階段LD O = CALL SBR4Network 13 // 降溫保溫溫度檢測(cè)LD MOVW AIW8, VW12AENOITD VW12, VD2044AENOAD= VD2044, VD2022S , MB1Network 14 // 后酵保溫階段LD A O O =