基于plc的啤酒發(fā)酵自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 輸入信號(hào)的上升沿式下降沿，以便做出快速響應(yīng)；可設(shè)為時(shí)間控制的自動(dòng)中斷；可由內(nèi)置高數(shù)計(jì)數(shù)器自動(dòng)觸發(fā)中斷；在與外設(shè)通信時(shí)可以以中斷分式工作。它可以用來顯示信息，在信息中可以內(nèi)嵌數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)既可以顯示，也可以由操作人員進(jìn)行設(shè)置。如果按 SHIFT 鍵的同時(shí)（或預(yù)先按下 SHIFT 鍵）按下功能鍵 F4，則設(shè)置標(biāo)志位 。在 STEP 7 MicroWIN 中，用 TD200 向?qū)Вú藛巍癟oolsTD200 Wizard”）給 CPU S7200 編程。表 31 本機(jī)及擴(kuò)展模塊 I/O 地址分配地址 注解 地址 注解 系統(tǒng)啟動(dòng) 自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài) 系統(tǒng)急停 麥汁進(jìn)罐泵運(yùn)行 啟動(dòng)麥汁進(jìn)罐 壓力超限報(bào)警 關(guān)閉麥汁進(jìn)罐 溫度超限報(bào)警 自動(dòng)方式 滿罐溫度保持指示 滿罐溫度保持 主酵自然升溫段指示 主酵自然升溫段 雙乙酰還原階段指示 雙乙酰還原階段 降溫保溫階段指示 降溫保溫階段 后酵保溫階段指示 后酵保溫階段 第二降溫階段指示 第二降溫階段 閥貯酒保溫階段指示 貯酒保溫階段 上冷媒開關(guān)電磁閥 開上冷媒開關(guān)電磁閥 中冷媒開關(guān)電磁閥 開中冷媒開關(guān)電磁閥 下冷媒開關(guān)電磁 開下冷媒開關(guān)電磁閥 發(fā)酵罐排氣閥 關(guān)上冷媒開關(guān)電磁閥 AIW6 發(fā)酵罐上部溫度 關(guān)中冷媒開關(guān)電磁閥 AIW8 發(fā)酵罐中部溫度 關(guān)下冷媒開關(guān)電磁閥 AIW10 發(fā)酵罐下部溫度 開發(fā)酵罐排氣閥 AIW12 發(fā)酵罐壓力 關(guān)發(fā)酵罐排氣閥 AIW16 發(fā)酵罐液位本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)組成溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一。整本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14個(gè)系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。處在發(fā) 酵過程中的每 一個(gè)發(fā)酵罐根據(jù)各自的生產(chǎn)需要，都有一個(gè)工藝設(shè)定曲線。T2 為電磁閥打開時(shí)間。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。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）24 參考文獻(xiàn)[1] 董曉津, 王斌, 王孫安 . 啤酒發(fā)酵過程自動(dòng)控制研究[J]. 機(jī)床與液壓, 2022, 184(4): 102103[2] 謝克明，等 . 可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)[J] . 北京：電子工業(yè)出版社，2022[3] 求是科技，PLC 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐[J]. 北京：人民郵電出版社，2022[4] 鄭晟，鞏建平，張學(xué)，現(xiàn)代可編程序控制器原理與應(yīng)用[M] 北京：科學(xué)出版社2022[5] 王暢, 發(fā)酵過程溫度控制 PIDP 參數(shù)的模糊自校正[J]. 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2022, 17(3): 2527.[6] [M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社,2022[7] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022[8] 劉剛. 錐形罐發(fā)酵溫控管理及自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 中國(guó)釀造, 2022, 5: P3436.[9] 杜鋒，2022[10] ，2022, 5[11] 陳在平, 趙相賓. 可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2022.[12] ，1998[13] 王文甫. 啤酒生產(chǎn)工藝[M]. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2022.[14] 王念春. 自控系統(tǒng)在啤酒生產(chǎn)中應(yīng)用的現(xiàn)狀與展望[J]. 自動(dòng)化與儀表, 2022, 16(4): 911.[15] 杜立強(qiáng), 韓兵欣, 劉利賢 . 啤酒發(fā)酵過程的單神經(jīng)元自適應(yīng) PID 控制[N]. 河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào), 2022, 18(2): 4043.[16] 薛福珍, 龐國(guó)仲, 胡京華 . 啤酒發(fā)酵溫度的多變量控制[J]. 自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2022, 28(1): 150154.[17] 邱公偉. 可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2022.。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。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16圖 電磁閥 PWM 輸出波形圖圖中 T 為電磁閥動(dòng)作周期。這個(gè)過程中需要考慮到的問 題是，每個(gè)月 的天數(shù)、該年 是否可能為潤(rùn) 年等。用 PLC 內(nèi)的高速計(jì)數(shù)器記錄此頻率，以便和溫度的給定值相比較產(chǎn)生誤差信號(hào)。 I/O 地址分配根據(jù)啤酒發(fā)酵溫度控制的工藝流程及實(shí)際需求，確定整個(gè)系統(tǒng)共有 26 個(gè)輸入點(diǎn)，其中 5 個(gè)模擬量；16 個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展留有少量冗余，因此本科生課程設(shè)計(jì)（論文）12選用西門子 S7200PLC CPU226 模塊 1 塊、EM221 擴(kuò)展模塊 1 塊、EM222 擴(kuò)展模塊 2 塊、EM231 模擬量擴(kuò)展模塊 2 塊。TD200 上電后，按“ESC”鍵進(jìn)入“診斷菜單” ，接著進(jìn)入“TD200 設(shè)置”選項(xiàng)，分別設(shè)置“TD200 地址” （缺省值為 1） 、 “CPU 地址” （缺省值為 2） 、 “參數(shù)塊地址” （缺省值為 0） 、 “波特率” （缺省值為 ） 。如果按 SHIFT 鍵的同時(shí)（或預(yù)先按下 SHIFT 鍵）按下功能鍵 F2，則設(shè)置標(biāo)志位 ；F3—設(shè)置標(biāo)志位 。啤酒發(fā)酵控制原理可以得出：每只發(fā)酵罐需要有上溫、中溫、下溫、液位本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10四個(gè)模擬量需要測(cè)量，上溫、中溫、下溫 3 個(gè)溫度各需要一個(gè)二位式電磁閥進(jìn)行控制，所以每只發(fā)酵罐的 I/O 點(diǎn)數(shù)為 4 個(gè)模擬量、36 個(gè)開關(guān)量，考慮到CPU226 主機(jī)上的 I/O 口不夠多必須對(duì)它進(jìn)行擴(kuò)展，在這選用 EM 221 CN 數(shù)字量輸入模塊（6ES7 211～1BF22 ～0XA8） 、EM 222 CN 數(shù)字量輸出模塊（6ES7 2221HF220XA8） 、模擬量擴(kuò)展模塊 EM231CNAI4X12 位。S7200PLC 幾乎包括了一般計(jì)算所具有的各種基本操作指令，如變量賦值、數(shù)據(jù)存位置、傳送、比較、子程序調(diào)用、循環(huán)等。上煤系統(tǒng)電控部分控制對(duì)象為接觸器，屬于交流低速負(fù)載。德國(guó) SIEMENS 公司的產(chǎn)品以可靠性高著稱，其主要產(chǎn)品有 SS7 兩個(gè)系列，包括了從大型機(jī)到小型機(jī)各個(gè)型號(hào)，在國(guó)內(nèi)使用廣泛。 PLC 的選型各個(gè)種類 PLC 的容量、結(jié)構(gòu)形式、性能、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格各不相同，適應(yīng)的工作場(chǎng)合也有差異。 ：在 1 和 2 過程中啤酒發(fā)酵已經(jīng)完成，降溫過程其實(shí)屬于啤酒發(fā)酵的后續(xù)過程，其作用是將發(fā)酵過程中加入的酵母菌進(jìn)行沉淀、排出。在各個(gè)階段，對(duì)象的特性相對(duì)穩(wěn)定，溫度的控制存在一定的規(guī)律性。發(fā)酵溫度控制機(jī)制，姜汁滿罐酵母自然升溫，要控制溫度，否則會(huì)導(dǎo)致啤酒質(zhì) 量下降。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(cè)發(fā)酵罐的上、中、下 3 段的溫本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3度，通過上、中、下 3 段冷媒進(jìn)口的兩位式電磁閥來實(shí)現(xiàn)發(fā)酵罐溫度控制的方法。麥汁進(jìn)料階段的溫度為 5~100C, 自然升溫階段的溫度為 20~350C，開始進(jìn)行主發(fā)酵，發(fā)酵液直接由糖化車間經(jīng)管道灌入，初始的溫度大約為 8 攝氏度左右，糖度為 10 度左右，溫度控制開始實(shí)施，以保證滿罐后發(fā)酵液的溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。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。由于這一過程中麥汁的可酵糖和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被酵母細(xì)胞酶分解為乙醇（C2H5OH）和二氧化碳（CO2），同時(shí)還產(chǎn)生一系列的發(fā)酵副產(chǎn)物，如：雙乙酰、醛、酸、酯等。軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)控制的梯形圖、
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