【正文】 求：在前酵階段希望發(fā)酵罐內(nèi)從罐頂?shù)焦薜子幸徽臏囟忍荻?上段溫度低于下段溫度)，以利于發(fā)酵液對(duì)流和酵母在罐內(nèi)的均勻混合；在后酵階段，則要求發(fā)酵液由上到下必須有一定的負(fù)溫度梯度，便于酵母的沉淀和排出。一旦雙乙酰指標(biāo)合格，發(fā)酵罐進(jìn)入第二個(gè)降溫過(guò)程，把罐內(nèi)發(fā)酵溫度從 3℃降到 0～－1℃左右進(jìn)行貯酒，以提高啤酒的風(fēng)味和質(zhì)量。此時(shí)，前酵基本結(jié)束，進(jìn)行降溫轉(zhuǎn)入后酵階段。在發(fā)酵期間，一般是往附著于罐壁上的冷卻夾套內(nèi)通入致冷酒精水或液氨來(lái)吸收生化反應(yīng)熱，以維持適宜的發(fā)酵溫度，致冷量通過(guò)調(diào)節(jié)冷媒流量來(lái)控制。在發(fā)酵開始前，根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定工藝控制的溫度、壓力曲線；在發(fā)酵工程中，根據(jù)發(fā)酵進(jìn)行的程度(發(fā)酵時(shí)間、糖度、雙乙酰含量等)，發(fā)酵罐上、中、下 3 段溫度的差異，以及 3 段溫度各自的變化趨勢(shì)，自動(dòng)正確選擇各個(gè)階段相應(yīng)的控制策略，從而達(dá)到預(yù)期的控制效果 [9]。所以需要對(duì)發(fā)酵罐內(nèi)液溫的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，同時(shí)罐內(nèi)的壓力也是安全生產(chǎn)的必要控制量 [8]。罐類容器的主要工況參數(shù)有溫度、液位、氣體壓力。罐的有效容量是每批麥汁的整數(shù)倍，應(yīng)在16~24小時(shí)內(nèi)裝滿一個(gè)錐形罐，罐的容量系數(shù)取80%~85% 。整個(gè)罐體除罐頂裝置和罐底的進(jìn)出口以外，全部用絕熱材料包裹起來(lái)，用其來(lái)阻隔與外界的熱交換。(7) 貯酒階段貯酒階段的溫控對(duì)發(fā)酵液成熟及酒液澄清等影響很大，控溫不當(dāng)將可能造成發(fā)酵液結(jié)冰。(4) 雙乙酰還原溫度冷卻至 3 攝氏度酒液在此階段降溫中密度逐漸增大，對(duì)流方向仍為自下而上，酒液沿罐壁向下流動(dòng)，由于此時(shí)冷媒與酒液溫差較大，降溫及罐內(nèi)均衡過(guò)程不容易控制，應(yīng)以上帶和中帶控溫為主，須防止冷卻過(guò)于強(qiáng)烈造成貼近罐壁處部分酒液結(jié)冰，影響降溫效果及啤酒質(zhì)量。(2) 主發(fā)酵及雙乙酰還原階段主發(fā)酵階段酵母大量繁殖并產(chǎn)生較多的熱量，隨著發(fā)酵液中氧的迅速消耗，酵母在無(wú)氧呼吸下轉(zhuǎn)化為生成大量的 ，使罐內(nèi)中下部酒液中 含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上部，酒體密度發(fā)生變化，在 釋放及密度變化的共同作用下，發(fā)酵液發(fā)生自下而上的強(qiáng)烈對(duì)抗，此階段溫控應(yīng)促進(jìn)對(duì)流充分進(jìn)行，保持旺盛發(fā)酵并均衡罐內(nèi)酒液狀態(tài)，以控制上段溫度為主，適度輔以中段，形成的溫度梯度，三帶溫差在 ℃左右。這一階段主要是讓酵母和一些固態(tài)物進(jìn)行充分沉淀并進(jìn)行回收。進(jìn)入第二階段后，要求化驗(yàn)員每隔2小時(shí)測(cè)量一次雙乙酞的濃度和糖度。發(fā)酵液滿罐后1小時(shí)工人開始測(cè)量發(fā)酵液的滿罐糖度，以后每隔八小時(shí)測(cè)量一次。啤酒發(fā)酵整個(gè)過(guò)程分為：主發(fā)酵階段、還原雙乙酰階段和低溫貯酒階段。啤酒生產(chǎn)工藝主要由麥汁制備(俗稱糖化)、啤酒發(fā)酵、啤酒罐裝等工藝流程組成。 實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵罐溫度 PLC 控制的主要研究工作(1) 熟悉啤酒發(fā)酵的工藝過(guò)程，詳細(xì)分析控制要求，選定裝置所需檢測(cè)和控制的參數(shù)，確定系統(tǒng)的控制方案。啤酒發(fā)酵對(duì)象的時(shí)變性、時(shí)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。在這種控制方式中，下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)中控制單元一般采用 PLC，其可靠性非常高(一般可連續(xù)可靠工作 20 年)，性能穩(wěn)定，上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)可兼容多種通訊協(xié)議(如 TCP/IP 協(xié)議)，和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，掛在局域以太子網(wǎng)上，便于信息集成管理，和功能拓展。c ．系統(tǒng)的可擴(kuò)充性差。但由于需要操作工人的頻繁介入，其啤酒質(zhì)量和口味也有較大的波動(dòng)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度也比較大。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(dòng)強(qiáng)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(jìn)工藝生產(chǎn)啤酒，生產(chǎn)成本較高 [2]。熟悉啤酒的制造工藝及過(guò)程，并通過(guò)此次設(shè)計(jì)鍛煉將理論應(yīng)用于實(shí)際的能力。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(huì)經(jīng)濟(jì)效益，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。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。啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)過(guò)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(duì)發(fā)酵過(guò)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。object工業(yè)自動(dòng)化控制論文目錄摘要 ........................................................................1ABSTRACT ....................................................................21 緒論 ......................................................................5 選題的目的和意義 .......................................................5 ...............................................5 PLC控制的主要研究工作 ...............................62 啤酒發(fā)酵工藝概述 ..........................................................7 ...........................................................7 發(fā)酵各階段溫度控制機(jī)理 .................................................7 啤酒發(fā)酵設(shè)備概述 .......................................................8 啤酒發(fā)酵溫控基本要求 ...................................................9 啤酒發(fā)酵工藝流程 ......................................................103 應(yīng)用 PLC實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度控制的可行性分析 .................................12 可編程序控制器 PLC的特點(diǎn) ..............................................12 PLC的組成與基本原理 ..................................................13 PLC的組成結(jié)構(gòu) ....................................................13 PLC的工作原理 ....................................................13 PLC的主要功能和應(yīng)用 ..............................................15 PLC在啤酒發(fā)酵中應(yīng)用的可行性 ..........................................154 啤酒發(fā)酵溫度 PLC控制方案 .................................................17 ....................................................17 ..................................................17 系統(tǒng)功能 ..........................................................17 PLC控制系統(tǒng)方案 ..................................................185 啤酒發(fā)酵溫度 PLC控制硬件設(shè)計(jì) .............................................20 ..........................................................20 CPU的選型 ........................................................20 模擬量擴(kuò)展模塊 ....................................................22 控制系統(tǒng)硬件配置 .................................................23 啤酒發(fā)酵溫度 PLC控制系統(tǒng)的 I/O分配 ....................................24 I/O地址分配 ......................................................246 PLC實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度控制的程序設(shè)計(jì) ........................................27 編程軟件的介紹 .......................................................27 指令系統(tǒng) ..........................................................27 PLC 程序設(shè)計(jì)流程及原則 .............................................28 STEP7MICRO/WIN 32 編程軟件基本信息 .................................29 控制程序流程圖 ........................................................30 發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)流程圖 ...........................................30 控溫程序流程圖設(shè)計(jì) ...............................................31 PID控制 ..............................................................32 S7200的 PID指令 .................................................32 數(shù)值轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化 ..................................................33 選擇 PID回路類型 ..................................................33 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ..........................................................33 符號(hào)表 ............................................................33 主程序 ............................................................35 主酵自然升溫段程序 ................................................36 溫度控制程序 ......................................................36 電磁閥控制 ........................................................40結(jié)束語(yǔ) .....................................................................41致謝 .......................................................................42參考文獻(xiàn) ...................................................................431 緒論 選題的目的和意義啤酒是世界上產(chǎn)量及消費(fèi)最大的一種酒，特別是北美及歐洲國(guó)家的總產(chǎn)量及人均消費(fèi)量均居世界前列，我國(guó)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(shí)尚飲品，市場(chǎng)的寵兒，生產(chǎn)直線上升，進(jìn)入九十年代后產(chǎn)量逐年增加，目前已成為僅次于美國(guó)的世界第二大啤酒產(chǎn)銷國(guó)，令世界啤酒界人士刮目相看。該系統(tǒng)性能/價(jià)格比高、可靠、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，并兼顧了實(shí)用的需求。由于每個(gè)發(fā)酵罐都存在個(gè)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(duì)象特性也不盡相同。由于起步較晚及啤酒生產(chǎn)的工藝復(fù)雜，目前我國(guó)大多數(shù)啤酒生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)裝備落后，自動(dòng)化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。利用PLC實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵罐溫度的自動(dòng)控制摘要人類使用谷物制造酒類飲料已有8000多年的歷史。盡管如此，我國(guó)的啤酒生產(chǎn)工業(yè)目前還存在較大的提升空間。本文主要工作在于:由于啤酒發(fā)酵對(duì)象的時(shí)變性、時(shí)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。利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程溫度的控制。Fermentation temperature。如何提高啤酒生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化水平，增強(qiáng)我國(guó)啤酒產(chǎn)業(yè)的綜合實(shí)力是一個(gè)很好的研究課題 [1]。啤酒發(fā)酵具有非線性、時(shí)間滯后和大慣性等特征，發(fā)酵過(guò)程的精密控制一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域較難解決的問題之一。改進(jìn)啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程控制是釀造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的有效措施，它可以在不增加原材料及動(dòng)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(shí)還可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作條件、提高發(fā)酵工藝水平及生產(chǎn)管理水平。同時(shí)我個(gè)人可以通過(guò)這次設(shè)計(jì)更加鞏固 PLC 知識(shí)，更好地掌握梯形圖等編程。對(duì)溫度、壓力