【正文】 exI/O 網(wǎng)絡(luò)（1 天）系統(tǒng)硬件組態(tài)及模塊選擇（3 天）系統(tǒng)軟件組態(tài)及編寫功能程序及調(diào)試（3 天）撰寫、打印設(shè)計說明書（1天）驗收及答辯。該設(shè)計編程容易，容易掌握。近年來，國外的各大啤酒生產(chǎn)廠家紛紛進軍中國市場，憑借技術(shù)優(yōu)勢與國內(nèi)的啤酒生產(chǎn)廠家爭奪市場份額，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。這些代謝產(chǎn)物的含量雖然極少，但它們對啤酒質(zhì)量和口味的影響很大，而這些中間代謝產(chǎn)物的生成取決于發(fā)酵溫度。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。利用 PLC 實現(xiàn)啤酒發(fā)酵罐溫度的自動控制，對提高啤酒發(fā)酵溫度控制精度，本科生課程設(shè)計（論文）1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?，F(xiàn)實的意義。生產(chǎn)周期都在十幾天以上，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。發(fā)酵液滿罐后工人開始測量發(fā)酵液的滿罐糖度，主發(fā)酵階段結(jié)束，發(fā)酵進入還原雙乙酰階段，這一階段要求溫度控制在 15~200C 。 控制原理啤酒發(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。對于采用外部冷媒間接換熱方式來控制體積大，慣性大的發(fā)酵溫度的情況，采用普通的控制方案極易引起大的起調(diào)和持續(xù)的震蕩，很難取得預(yù)期的控制效果。 當(dāng)發(fā)酵溫度低于 工藝要求的溫度 時，關(guān)閉冷媒， 則啤酒按工藝要 求繼續(xù)發(fā)酵，發(fā) 酵罐工藝示意圖如圖 所示：圖 啤酒發(fā)酵罐工藝示意圖本科生課程設(shè)計（論文）4 啤酒發(fā)酵工藝流程根據(jù)錐形發(fā)酵大罐的特性將發(fā)酵的全過程分為多個階段：麥汁進罐，自然升溫，還原雙乙酰，一次降溫，低溫儲酒等，各個階段溫度的曲線圖如圖 所示。發(fā) 酵和雙 乙酰還 原階段 ，酵母大量繁殖產(chǎn)生較多熱量，當(dāng)酵母進行無氧呼吸，使罐內(nèi)中，下部酒液濃度不同，要保持強烈的發(fā)酵并均衡的酒液狀態(tài)，要控制不同部分的溫度。3℃保溫穩(wěn)定酒液流態(tài)。在發(fā)酵開始前，根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定工藝控制的溫度曲線；在發(fā)酵工程中，根據(jù)發(fā)酵進行的程度（發(fā)酵時間、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，自動正確選擇各個階段相應(yīng)的控制策略，從而達到預(yù)期的控制效果。在這個過程中，麥汁在酵母菌的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量二氧化碳和熱量，這就使原料的溫度逐漸上升。 ：降溫過程完成以后，已經(jīng)發(fā)酵完成的原料繼續(xù)儲存在發(fā)酵罐等待過濾、稀釋、殺菌等過程的進行。PLC 的主要功能：邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進（順序）控制、PID 控制、數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)，還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊，CRT 模塊。因此，對于每一個準(zhǔn)備使用 PLC 的用戶來說，合理的選擇 PLC 是非常重要的，它直接影響到所設(shè)計系統(tǒng)的性能與造價。 機型的選擇如今國內(nèi)使用的 PLC 以國外產(chǎn)品居多。輸出模塊有三種形式：繼電器輸出，晶體管輸出和晶閘管輸出。S7200 系列是西門子公司生產(chǎn)的小型可編程程序控制器，結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運行速度快，有極豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，配有功能豐富的擴展模塊，性能價格比非常高。本科生課程設(shè)計（論文）9 S7200 主要功能及特點。另外，它還有良好的用戶使用功能，如脈寬調(diào)制（PWM）,位置控制（PTO） 、PID 等功能。用戶調(diào)試程序時，可對輸入或輸出強制接通。 控制系統(tǒng)的硬件配置S7200 PLC 的擴展模塊S7200 PLC 可以安裝在板上，也可以安裝在標(biāo)準(zhǔn) DIN 導(dǎo)軌上，利用總線連接電纜，可以很容易的把 CPU 模塊和擴展模塊連接在一起。其擴展圖如圖 所示：圖 模塊擴展連接圖 文本顯示器 TD200TD200 是 Text Display 200 的簡寫，它是可編程控制器 S7200 系列的常用文本顯示器。當(dāng)按 SHIFT 鍵時，在 TD200 顯示區(qū)的右下方顯示一個閃爍的 S。如果按 SHIFT 鍵的同時（或預(yù)先按下 SHIFT 鍵）按下功能鍵 F3，則設(shè)置標(biāo)志位 ；F4—設(shè)置標(biāo)志位 。TD200 只是一個文本顯示器，不需對 TD200 進行組態(tài)和編程，所有組態(tài)信息全部存在 CPU S7200 中。本例中，我們使用缺省設(shè)置。對所有參數(shù)均進行合法性檢查。本機及擴展模塊 I/O 地址分配見表 31。PID 調(diào)節(jié)器的輸出量變換成 PWM 脈寬調(diào)制量，用于控制 PLC 的輸出繼電器，從而控制啤酒發(fā)酵罐的冷媒開關(guān)閥。圖 溫度控制系統(tǒng)組成框圖 程序流程圖設(shè)計 啤酒的發(fā)酵工藝過程共有十多天時間，最重要的環(huán)節(jié)是控制每個時間段發(fā)酵罐內(nèi)不同的發(fā)酵溫度，我們根據(jù)發(fā)酵工藝的要求，設(shè)計出發(fā)酵溫度時間曲線，輸入可編程序控制器，使系統(tǒng)自動根據(jù)不同時間段的溫度給定值進行調(diào)節(jié)。應(yīng)用這些軟件，對整個系統(tǒng)進行組態(tài)，隨時可顯示出整個發(fā)酵罐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，各個閥門的實時狀態(tài)，可讀出每個發(fā)酵罐各點的實際溫度值，液 位置等參數(shù)，對整個系 統(tǒng)進行監(jiān)控，并有各種 報警實時顯示和溫度控 制情況曲線記錄等，以 便操作者及時掌握系統(tǒng) 工作狀況。算當(dāng) 前時刻的設(shè)定 溫度。計算出當(dāng)前時刻設(shè)定溫度之后，可以計算出溫度的偏差值，使用簡單的 PID 控制回路就可以計算出電磁閥的開度。T1 為電磁閥關(guān)閉時間。網(wǎng)絡(luò) 1 麥汁進灌網(wǎng)絡(luò) 2 滿灌檢測本科生課程設(shè)計（論文）17網(wǎng)絡(luò) 3 滿灌溫度保持階段 網(wǎng)絡(luò) 4 滿灌溫度保持定時 網(wǎng)絡(luò)6 主酵自然升溫階段網(wǎng)絡(luò) 5 滿灌定時到 網(wǎng)絡(luò)7 自然升溫檢測網(wǎng)絡(luò) 8 雙乙酰還原階段 網(wǎng)絡(luò) 9 降溫階段 網(wǎng)絡(luò)10 降溫保溫檢測本科生課程設(shè)計（論文）18網(wǎng)絡(luò) 11 后酵保溫階段 網(wǎng)絡(luò) 12 第二次降溫 網(wǎng)絡(luò) 13 二次降溫檢測本科生課程設(shè)計（論文）19 網(wǎng)絡(luò) 14 貯酒保溫圖 網(wǎng)絡(luò) 1～網(wǎng)絡(luò) 14 主程序 模擬量信號采集處理擬量采集處理部分由網(wǎng)絡(luò) 1～網(wǎng)絡(luò) 3 組成。圖 溫度曲線溫度設(shè)定值的計算由網(wǎng)絡(luò) 4～網(wǎng)絡(luò) 6 組成對發(fā)酵罐溫度使用 PID 控制必須具備的條件是設(shè)定的溫度和實際溫度，如圖 所示：網(wǎng)絡(luò) 4 網(wǎng)絡(luò)5 ??21TtTt????T 溫度t 時間0t 1 tt 2T 1TT 2本科生課程設(shè)計（論文）21 網(wǎng)絡(luò)6圖 網(wǎng)絡(luò) 4~網(wǎng)絡(luò) 6 梯形圖 電磁閥控制調(diào)節(jié)電磁閥的輸出以控制發(fā)酵罐內(nèi)的溫度值。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