【正文】 摘 要發(fā)酵過程是啤酒生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)之一，本文以啤酒發(fā)酵過程為工程背景，利用PLC實現(xiàn)對啤酒發(fā)酵過程溫度的控制，這對更加牢固掌握PLC并將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實際及了解啤酒的生產(chǎn)工藝有很好的作用。本文主要工作在于：由于啤酒發(fā)酵對象的時變性、時滯性及其不確定性，決定了發(fā)酵罐控制必須采用特殊的控制算法。由于每個發(fā)酵罐都存在個體的差異，而且在不同的工藝條件下，不同的發(fā)酵菌種下，對象特性也不盡相同。因此很難找到或建立某一確切的數(shù)學(xué)模型來進行模擬和預(yù)測控制。為節(jié)省能源，降低生產(chǎn)成本，并且能夠滿足控制的要求，發(fā)酵罐的溫度控制選擇了檢測發(fā)酵罐的上、中、下3段的溫度，通過調(diào)節(jié)上、中、下3段液氨進口的兩位式電磁閥來實現(xiàn)發(fā)酵罐溫度控制的方法，利用PLC 來實現(xiàn)整個過程溫度的控制。該系統(tǒng)性能/價格比高、可靠、技術(shù)先進，完全滿足啤酒生產(chǎn)發(fā)酵工藝的技術(shù)要求，并兼顧了實用的需求。關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；發(fā)酵溫度；溫度控制AbstractBeer fermentation is one of the key steps of beer production. Thus, on the basis of some projects in breweries, this thesis investigated beer fermentation automation and Fuzzy Intelligent PID algorithm applied in this process. It is an attempt to apply high technology to traditional industry and has importantly practical meaning. In this paper, beer fermentation process for the project background, the use of PLC in the beer fermentation process temperature control, which is more firmly grasp PLC and used to produce practical and understanding of the beer production process have a very good role. What this research solute is: As the object of beer fermentation, degeneration, and the uncertainty of the delay, a decision must be in control of fermentation tank special control algorithms. As each there are individual differences, but in different process conditions, different fermentation bacteria, the object characteristics vary. Therefore it is difficult to find or create a precise mathematical model to simulate and forecast control. To save energy, reduce production costs and to meet the requirements of control, temperature control of fermentation tank selected the detection of the fermentation tank, in the next paragraph 3 of the temperature, through the upper, middle and lower imports of liquid ammonia in paragraph three Electromagic valve to achieve fermentation tank temperature control method. To solute the whole process temperature control by PLC, the system performance higher than price, reliable, advanced technology, to fully meet the fermentation process of beer production technology requirements, taking into account the practical needs.Keywords: programmable logic controller。 fermentation temperature。 temperature control目 錄第 1 章 概 述 ................................................................1 選題的目的和意義 .......................................................1 啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)方案綜述 ...............................................2 實現(xiàn)啤酒發(fā)酵罐溫度 PLC 控制的主要研究工作 ...............................3 本章小結(jié) ...............................................................3第 2 章 啤酒發(fā)酵工藝概述 .....................................................4 啤酒發(fā)酵概述 ...........................................................4 發(fā)酵各階段溫度控制機理 .................................................4 啤酒發(fā)酵設(shè)備概述 .......................................................6 啤酒發(fā)酵溫控基本要求 ...................................................6 啤酒發(fā)酵工藝流程 .......................................................7 本章小結(jié) ...............................................................9第 3 章 應(yīng)用 PLC 實現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度控制的可行性分析 ............................10 可編程序控制器 PLC 的特點 ..............................................10 PLC 的組成與基本原理 ..................................................11 PLC 在啤酒發(fā)酵中應(yīng)用的可行性 ..........................................14 本章小結(jié) ..............................................................15第 4 章 啤酒發(fā)酵溫度 PLC 控制方案 ............................................16 系統(tǒng)控制要求及功能 ....................................................16 系統(tǒng)硬件配置 ..........................................................18 啤酒發(fā)酵溫度 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 分配 ....................................23 本章小結(jié) ..............................................................25第 5 章 PLC 實現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度控制的程序設(shè)計 ...................................26 編程軟件的介紹 ........................................................26 控制程序流程圖 ........................................................29 PID 控制 ..............................................................32 系統(tǒng)程序設(shè)計 ..........................................................34 本章小結(jié) ..............................................................37結(jié) 論 ......................................................................38參考文獻(xiàn) ...................................................................39致 謝 ......................................................................40附 錄 ......................................................................41第 1 章 概 述 選題的目的和意義啤酒是世界上產(chǎn)量及消費最大的一種酒，特別是北美及歐洲國家的總產(chǎn)量及人均消費量均居世界前列，我國隨著改革開放現(xiàn)代化建設(shè)，人民生活水平不斷斷提高，啤酒己成為人們的時尚飲品，市場的寵兒，生產(chǎn)直線上升，進入九十年代后產(chǎn)量逐年增加，目前已成為僅次于美國的世界第二大啤酒產(chǎn)銷國，令世界啤酒界人士刮目相看。但是我國人均啤酒消費水平只有 8 升，僅相當(dāng)于世界水平的 1/3 差距很大；近年來，雖然我國的啤酒裝備配套水平有很大提高，但與國外的主要啤酒生產(chǎn)廠家相比大部分企業(yè)技術(shù)落后，國內(nèi)的啤酒行業(yè)迫切要求進行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，以確保在激烈的市場競爭中立于不敗之地。由于啤酒生產(chǎn)的工藝復(fù)雜，目前我國大多數(shù)啤酒生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)裝備落后，自動化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。如何提高啤酒生產(chǎn)的綜合自動化水平，增強我國啤酒產(chǎn)業(yè)的綜合實力是一個很好的研究課題 [1]。啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)過程非常重要的環(huán)節(jié)，是決定啤酒質(zhì)量的最關(guān)鍵的一步，特別是對發(fā)酵過程中溫度、壓力的控制尤其重要，控制指標(biāo)的好壞將直接影響啤酒的質(zhì)量。早期，由于人們對發(fā)酵機理認(rèn)識不深，再加上采用控制器的限制，對發(fā)酵采取自動控制未能成功。隨著人們對發(fā)酵機理的逐步認(rèn)識，并隨著可靠性高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境器件的引用，對發(fā)酵采用自動控制逐漸取得成功。啤酒發(fā)酵具有非線性、時間滯后和大慣性等特征，發(fā)酵過程的精密控制一直是自動控制領(lǐng)域較難解決的問題之一。按啤酒發(fā)酵的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)周期一般在十五天左右，要求發(fā)酵液的溫度嚴(yán)格按照一定的工藝曲線變化。溫度控制精度在177?！娣秶鷥?nèi)，這樣的控制精度單憑傳統(tǒng)的熱工儀表加上手工操作方式是完全不能滿足要求的，但目前國內(nèi)的不少生產(chǎn)廠家都是采用這種生產(chǎn)方式。隨著控制領(lǐng)域新技術(shù)、新方法的不斷涌現(xiàn)，這些問題也在不斷地得到改進。改進啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過程控制是釀造業(yè)技術(shù)進步的有效措施，它可以在不增加原材料及動力消耗的前提下，增加產(chǎn)品產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時還可以減輕勞動強度、改善工作條件、提高發(fā)酵工藝水平及生產(chǎn)管理水平。因此，優(yōu)化啤酒發(fā)酵控制應(yīng)用前景樂觀，能產(chǎn)生較大的社會經(jīng)濟效益，具有很大的應(yīng)用價值。利用 PLC 實現(xiàn)啤酒發(fā)酵罐溫度的自動控制的選題。對提高啤酒發(fā)酵溫度控制精度，優(yōu)化啤酒溫度控制過程，使用效果好且性能穩(wěn)定可靠，編程簡單，具有非常現(xiàn)實的意義。同時我個人可以通過這次設(shè)計更加鞏固 PLC 知識，更好地掌握梯形圖等編程。熟悉啤酒的制造工藝及過程，并通過此次設(shè)計鍛煉將理論應(yīng)用于實際的能力。 啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)方案綜述目前，國內(nèi)啤酒生產(chǎn)（糖化、發(fā)酵工段）的控制水平基本上可以分為四個檔次。（1）完全手動操作方式——其主要特點是閥門為手動。對溫度、壓力、液位、流量、濁度、電導(dǎo)率等生產(chǎn)過程中的模擬量信號采用常規(guī)分散儀表進行采集，然后集中或現(xiàn)場顯示，操作人員在現(xiàn)場或集中操作盤（柜）上控制主要設(shè)置啟停，閥門由工人到現(xiàn)場操作。這種方式下啤酒生產(chǎn)工藝參數(shù)得不到可靠執(zhí)行，一致性較差，啤酒質(zhì)量受人為因素影響較大，而且工人的操作勞動強度很大，主要生產(chǎn)設(shè)備與裝置不能工作在較佳狀態(tài)，原材料利用率低，產(chǎn)品能耗大，不可能采用較復(fù)雜的先進工藝生產(chǎn)啤酒，生產(chǎn)成本較高 [2]。（2）半自動控制方式（集中手動控制方式）——其主要特點為閥門多采用氣動或電動自動閥門。采取諸如數(shù)據(jù)采集器等手段采集各種過程量進入控制室，一般設(shè)有馬賽克模擬屏或上位機。在模擬屏或上位機上顯示各種溫度、流量、壓力、液位等過程參數(shù)和電機、閥門的開啟狀態(tài)