【正文】 同時(shí)也可以看到為提供綜合自動(dòng)化解決方案的高新企業(yè)，必定涉及 PLC 的應(yīng)用，研發(fā) PLC 也應(yīng)隨之提上日程，是公司長(zhǎng)期發(fā)展這些應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)保證。在進(jìn)入一般清洗后，先用清水 洗，然后熱 堿洗，開熱水閥，熱水洗完，結(jié)束 CIP 過程。至于 FB,FC,DB塊則沒有這樣固定的要求。上位機(jī)采用 IFIX 監(jiān)控軟件，通過西門子的 CP5611 接口卡來實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的聯(lián)接， CP5611需加與 IFIX 的聯(lián)接通過 OPC 方式完成。 17 主要包括的過程有： ，排放不良酵母，選擇預(yù)回收酵母的發(fā)酵罐罐號(hào)，選擇酵母進(jìn)回收罐罐號(hào)，按 STEP1開始按鈕，啟動(dòng)酵母回收過程； ，不良酵母排放完畢，按下 STEP2 開始按鈕； STEP2 已經(jīng)結(jié)束， STEP3 開始按鈕結(jié)束這個(gè)過程。 第五階段：貯酒 過濾之前：按貯酒設(shè)定溫度（ ）控制下溫，上溫高于下溫的差值約 （可設(shè)定）。 —— 《 啤酒工程應(yīng)用技術(shù)》 15 第四章 控制初步設(shè)計(jì) 前言 啤酒發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的過程，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，對(duì)自動(dòng)控制的要求很高。除去酵母后，生成物“嫩啤酒”被泵人后發(fā)酵罐。 到 1988年我國(guó)大陸啤酒廠家發(fā)展到 813個(gè) , 總產(chǎn)量達(dá) 萬(wàn)噸 , 僅次于美國(guó)、德國(guó) , 名列第三 , (到 1993 年躍居第二 ) 短短十年 , 我國(guó)啤酒廠家增長(zhǎng) 9 倍 , 產(chǎn)量增長(zhǎng) 倍 , 從而我國(guó)成了名符其實(shí)的啤酒大 國(guó)。 公元 6世紀(jì)，啤酒的制作方法由埃及經(jīng)北非、伊比利亞半島、法國(guó)傳入德國(guó)。如系統(tǒng)功能調(diào)用等的新的程序早已集成在操作系統(tǒng)內(nèi)，從而顯著的減少所需要的用戶存儲(chǔ)器容量，你可將它們用于中斷處理，以及出錯(cuò)或復(fù)制數(shù)據(jù)處理，或是（例如）可以利用時(shí)鐘功能。 CPU 程序： CPU 程序包括用于程序的塊和塊需要的信息，如符號(hào)表。這就使制定采購(gòu)計(jì)劃大為方便。程序中還設(shè)置了對(duì)用戶程序電路查錯(cuò)報(bào)錯(cuò)的程序，錯(cuò)誤的程序和參數(shù)是 8 不能運(yùn)行的。它的作用是對(duì)整個(gè)可編程控制器的工作進(jìn)行控制。 張磊 6 第二章 PLC 概述 由來和發(fā)展 微機(jī)技術(shù)已經(jīng)并繼續(xù)在改變世界，以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程控制器也正在改變著工廠自動(dòng)控制的面貌。 當(dāng)以 STEP 7 編程時(shí)，不要求特別的順序，但是，在大多數(shù)項(xiàng)目中必須滿足某些基本的任務(wù)。 1 杭州電子工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 啤酒發(fā)酵過程中的 PLC應(yīng)用 分 院 自 動(dòng) 化 學(xué) 院 專 業(yè) 自 動(dòng) 化 班 級(jí) 99612 姓 名 指導(dǎo)教師 柴利 呂永杰 俞文光 2020 年 06 月 01 日 2 啤酒發(fā)酵過程中的 PLC 應(yīng)用 摘要 發(fā)酵技術(shù)是世界上最先進(jìn)的農(nóng)藝生物工程學(xué)技術(shù)。編程的內(nèi)容主要包括梯形圖和語(yǔ)句表，在我編寫的程序中，主要是語(yǔ)句表，在語(yǔ)句表中，遞增地檢查語(yǔ)法，如果你使用語(yǔ)句表指令編寫程序，則 STEP 7 在你輸入每一指令之后檢查語(yǔ)法。近 20 年來隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器以其可靠性高。它的工作分兩部分：一部分是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理，如自診斷，查錯(cuò)，信息傳送時(shí)鐘，計(jì)數(shù)刷新等；另一部 分就是根據(jù)用戶程序執(zhí)行輸入輸出操作，程序解釋執(zhí)行操作等。 2. 編程方便，易于使用 可編程控制器采用與實(shí)際電路接線圖非常接近的梯形圖，這種圖形編程方式易懂易編。至于最終細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，由軟件即可完成。 （ 2）：生成用于程序的塊：當(dāng) 你生成新塊時(shí)就開始生成新程序，你選擇塊型： OB,FB,FC， DB,VD你能夠輸入或編輯程序，或者你能夠說明用于塊的局部數(shù)據(jù)。 極大的拓寬了運(yùn)算指令的范圍。那時(shí)啤酒的制作主要在教堂、修道院中進(jìn)行。 啤酒的生產(chǎn)工藝流程圖 ： 圖 啤酒的生產(chǎn)工藝流程圖 13 釀造工藝流程 (文字注釋 )： ，麥芽在進(jìn)入釀造車間之前，先被送到粉碎塔，在這里麥芽經(jīng)過輕壓后粉碎制成釀造用麥芽。在此剩 余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)進(jìn)一步沉淀下來，使啤酒的風(fēng)格逐漸成熟，成熟的時(shí)間隨啤酒品種的不同而異，一般在 7－ 21天。主要包括以下的幾個(gè)過程：發(fā)酵溫度控制，麥汁進(jìn)罐過程，麥汁管路 CIP，酵母回收過程，壓榨酵母，管路 CIP（包括酵母回收管路 CIP，出酒管路 CIP）罐 CIP，出酒過程等 。上溫超過設(shè)定值開中閥，下溫超設(shè)定值開下閥。 過程中需由上位機(jī)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)有：酵母回收罐容量；酵母回收后水頂酵母的時(shí)間。 SIMATIC STEP 7 中的程序主要就是功能塊的組合，所以在我編寫的這些程序中，有 7 個(gè)OB(ORGANIZATION BLOCK)、 4個(gè) FB(FUNCTION BLOCK)、 98個(gè) FC(FUNCTION)、 還有 32塊 DB(DATA BLOCK)。比方說： FB1 發(fā)酵罐溫度控制， FB6 變頻泵控制， FB12 調(diào)節(jié)閥控制， FB16 取樣控制。而全面清洗就是在熱水洗完之后在進(jìn)行消毒水清洗，之后才結(jié)束。在目前國(guó)外 DCS 生產(chǎn)廠商相對(duì)不景氣狀況下，我們中控在穩(wěn)定力量保住 DCS 研發(fā) 的同時(shí)，必須利用一定力量涉足 PLC 的研發(fā)工作。D 事業(yè)部目前經(jīng)營(yíng)狀況為例，盈利主要來源于 PLC， PCS7 的運(yùn)作處于虧本狀態(tài)。 出酒管路 CIP 主要有兩種方法：全面清洗和一般清洗，他們?cè)诠ば蛏系牟顒e就是一般清洗少一個(gè)消毒水清洗的過程，其余的一樣。 20 軟件部分： 部分程序塊介紹 OB 塊一共有 7塊，但是命名方面卻比較固定， OB1：最高的 編程層次，并組織 STEP 7程序中的其他塊； OB 35：每 100ms循環(huán)中斷； DB80：循環(huán)時(shí)間故障； DB85無(wú)運(yùn)行錯(cuò)誤的組織塊； DB100：重新啟動(dòng)； DB122：模塊接入錯(cuò)誤。 下位機(jī)為西門子的 S7300 PLC 系統(tǒng)：采用 CPU3152DP 外掛 ET200 的方式，此項(xiàng)目共有 6 個(gè)遠(yuǎn)程 I/O。 酵母回收過程： 和前面所提到的 麥汁進(jìn)罐過程一樣，這個(gè)過程的啟動(dòng)條件也是發(fā)酵罐要處于發(fā)酵狀態(tài)。 上溫超過設(shè)定值開 中閥，下溫超設(shè)定值開下閥。也可以看出啤酒的前景是非常光明的。釀酒師們將這部分酵母回收起來以供下一罐使用。 80年代 , 我國(guó)的啤酒廠如雨后春筍般不斷涌現(xiàn) , 遍及神州大地 。由于谷物的殘?jiān)半s菌污染，酒的味道可想而知。 甚至找到一個(gè)直接編址的非常簡(jiǎn)單的解決方案：實(shí)際上，你可間接的對(duì)任何指令進(jìn)行編址，然后將它以簡(jiǎn)潔形式（例如 AI（ DB 5， ）集成到程序內(nèi)。 （ 1）：生成項(xiàng)目和 CPU 程序：在 STEP 7 中，你將程序數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在下列目錄中： 項(xiàng)目：項(xiàng)目包括在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中若干個(gè) CPU 進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)通信需要的信息。 對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用可編程控 制器后，只要初步確定 I/O 總數(shù)，即可定下機(jī)型及模塊。在軟件方面設(shè)置了警戒時(shí)鐘 WDT, 可編程控制器運(yùn)行時(shí)對(duì) WDT 定時(shí)刷新，如果程序出現(xiàn)了死循環(huán)，就能立即跳出重新啟動(dòng)，并報(bào)警，隨時(shí)對(duì) CPU 等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。它包括一臺(tái)基本計(jì)算機(jī)必需的部件（中央處理器 CPU，存儲(chǔ)器 RAM 和 ROM，并行接口，串行接口，時(shí)鐘 CTC）。同時(shí)也向在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中提供幫助的老師，同學(xué)以及公司的同事們表示感謝。并到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試。在啤酒釀造過程中有三種主要的成分：水，谷物和 HOPS(啤酒花 )。 關(guān)鍵詞 啤酒 發(fā)酵 PLC（ SIMATIC S7） 溫度控制 CIP。能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，使用極方便的巨大優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)工業(yè)自控領(lǐng)域，成為工業(yè)自動(dòng)控制的首選產(chǎn)品，與機(jī)器人， CAD/CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。 2，輸入接口電路：通常輸入有兩種形式，一種是直流輸入，其輸入器件可以是無(wú)源觸點(diǎn)或傳感器的集電極開路晶體管；另一種是交流輸入，這實(shí)際上是將交流信號(hào)經(jīng)整流，限流后再通過光耦傳入 CPU。為 了進(jìn)一步簡(jiǎn)化編程，當(dāng)今的可編程控制器還針對(duì)具體問題設(shè)計(jì)了諸如步進(jìn)順控指令，流程圖指令等指令系統(tǒng)，這點(diǎn)對(duì)于加快系統(tǒng)開發(fā)速度非常重要。由于當(dāng)今可編程控制器具有大量模擬量控制模塊、位置量控制模塊和數(shù)據(jù)讀 /寫模塊，這些模塊與 I/O模塊配合很容易就能構(gòu)成一個(gè) 9 綜合控制系統(tǒng)。 （ 3）：選擇輸入數(shù)據(jù)的方法：在 STEP 7 中，你能夠以下列方法中的一種輸入數(shù)據(jù)： 在梯形圖中，遞增地檢查語(yǔ)法，如果你使用梯形圖指令編寫程序，則 STEP 7 在你輸入每一指令之后檢查語(yǔ)法。 S7－ 300 小型 PLC 不僅能處理加、減，而且能在指令級(jí)完成乘和除運(yùn)算。為了保證啤酒質(zhì)量，防止由乳酸菌引起的酸味，修道院要求釀造啤酒的器具必須保持清潔。 ，麥芽和水經(jīng)加熱后沸騰，這是天然酸將難溶性的淀粉和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成為可溶性的麥芽提取物，稱作“麥芽汁”。 ，就成為待包裝的清酒。 主 要流程的控制 發(fā)酵溫度控制 第一階段：主酵保溫 按主酵設(shè)定溫度（一般為 ）控制下溫，上溫低于下溫的差值約 （可設(shè)定）。 過濾至一半：按貯酒設(shè)定溫度（ ）控制下溫，下溫超設(shè)定值開下閥。操作時(shí)要選擇的參數(shù)有：預(yù)回收酵母的發(fā)酵 罐罐號(hào)，酵母進(jìn)回收罐罐號(hào)。OB 相當(dāng)于主函數(shù)，可以調(diào)用 FC（因 為每一個(gè)塊都被賦予了一個(gè) SYMBOLIC NAME，所以在 OB 塊中進(jìn)行調(diào)用時(shí)，主要就是通過對(duì) SYMBOLIC NAME 進(jìn)行的操作） FC中也可以調(diào)用 FB 和 DB。 OB 塊的調(diào)用 下面是 OB1塊中的一小部分程序： NETWORK1: CALL mzjgzkz CALL OFFDELAY CALL 3fztimer CALL 12fztimer CALL caiyang/shuchu CALL S7 from S5 input control CALL kgl output control CALL s7 to s5 output control CALL bpbkz 上面程序依次調(diào)用的是： FC110 (麥汁進(jìn)罐總控制 )， FC13（開泵關(guān)泵延時(shí)控制） FC4（ 3 分鐘定時(shí)器） FC3（ 12 分鐘定時(shí)器）， FC1（ IO 采樣及輸出）， FC1(S7 到 S5 接受到信號(hào)的輸入控制 )， FC20（開關(guān)量輸出控制）， FC24（變頻泵調(diào)節(jié)控制）。 編寫罐 CIP 控制時(shí)的思路： 圖 罐 CIP 流程圖（ 1） 開始 回收水洗 堿洗 清水洗 消毒水洗 結(jié)束 31 圖 罐 CIP 流程圖（ 2） 回收水洗 回收水液位 低于低液位 液位低于高液位 延時(shí) 10 分鐘后再進(jìn)水 關(guān)出水泵 堿洗 開 CIP 閥 延時(shí)后開出水泵 開回收泵 開清水閥 開清水加入閥 關(guān)清水加入閥 清洗時(shí)間到 發(fā)酵罐低 液位不等于 1 等待 32 圖 罐 CIP 流程圖（ 3） 清水洗 回 液電導(dǎo)率 小于設(shè)定值 堿液回收 到回收水罐 排放堿液 電導(dǎo)率達(dá)到 要求 延時(shí)，設(shè)定時(shí)間 回收 關(guān)閥門，開回收泵 堿液排掉 設(shè)定時(shí)間 時(shí)間到 堿液回收到堿罐 堿洗發(fā)酵罐 開始計(jì)時(shí) 清洗時(shí)間到 發(fā)酵罐低液位 不等于 1 關(guān)出水泵 等待 33 圖 罐 CIP 流程圖（ 4） 開清水閥開出水泵 電導(dǎo)率小于清水電導(dǎo)率 清水洗 發(fā)酵罐低 液位不等于 1 關(guān)出水泵 消毒水洗 CIP 液回收至回收水罐