【文章內(nèi)容簡介】 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。 ，還原雙乙酰后轉(zhuǎn)入降溫階段，將酒均為冷卻與貯酒溫度。酒在不同溫度選會形成對流的作用。酒液密度溫度在直接冷卻 3℃，要以上帶和中帶控溫為主。 3℃保溫穩(wěn)定酒 液流態(tài)。 3℃以下控制罐下部為主控溫，打破溫度梯度，滿足控制溫度效果 圖 啤酒發(fā)酵工藝曲線 每個發(fā)酵罐的上、中、下 3個測量點的溫度進行檢測，實現(xiàn)自動控制，罐內(nèi)實行壓力檢測。整個發(fā)酵過程按照發(fā)酵機理，根據(jù)主酵→雙己酰還原→冷卻→酵母回收→后貯的階段，分別設(shè)定曲線進行控制，并采用滯后預估等控制方法，使系統(tǒng)控制精度符合工藝要求。 在各個階段，對象的特性相對穩(wěn)定，溫度的控制存在一定的規(guī)律性。在發(fā)酵開始前，根據(jù)工藝要求預先設(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的控制策略，從而達到預期的控制效果。 在前期的自然升溫階段基本上不需要加以控制，這是 本科生課程設(shè)計（論文） 5 由于啤酒罐發(fā)酵過程中，升溫是靠發(fā)酵本身產(chǎn)生的熱量進行的，任其自然升溫；在恒溫階段，通過控制冷媒開關(guān)閥，保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度恒定；在降溫階段，通過控制冷媒開關(guān)閥，以指定速率降溫。 主要分為以下階段： ：在這個過程中，由糖化階段產(chǎn)生的麥汁原料經(jīng)由連接管道由糖化罐進入發(fā)酵罐中。 升溫階段：麥汁進料過程中，隨著酵母的加入，酵母菌逐漸開始生長和繁殖。在這個過程中，麥汁在酵母菌的作用下發(fā)生化學反應，產(chǎn)生大量二氧化碳和熱量，這就使原料的溫度逐漸上升。 ：在自然升溫發(fā)酵過程中，化學反應能產(chǎn)生一種學名叫雙乙酰的化學物質(zhì)。這種物質(zhì)對人體健康不利而且會降低啤酒的可口程度，所以這個過程需要將其除去，增強啤酒的品質(zhì)。 ：在 1和 2過程中啤酒發(fā)酵已經(jīng)完成，降溫過程其實屬于啤酒發(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行沉淀、排出。 過程：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。 本科生課程設(shè)計（論文） 6 第 3章 硬件設(shè)計 PLC 的選型 PLC 工作原理及功能 可編程控制器 (PLC))工作原理 當 PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段： 1. 輸入采樣：即檢查各輸入的開關(guān)狀態(tài)，將這些狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲起來為下一階段使用。 2. 執(zhí)行程序：然后 PLC 按用戶程序中的指令逐條執(zhí)行，但是把執(zhí)行結(jié)果暫時存儲起來。 3. 刷新輸出：按第 1 階段的輸入狀態(tài)在第 2 階段執(zhí)行程序 中確定的結(jié)果，在本階段中對輸出予以刷新。 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。 正是由于 PLC 具有多種功能，集三電于一體， PLC 網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的性能價格比和 PLC 具有高可靠性等等，使得 PLC 在工廠中倍受歡迎，用量高居首位，成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的支柱。因此，可編程控制器啤酒發(fā)酵過程自動控制系統(tǒng)，可完成啤酒發(fā)酵過程控制功能，完成與上位機的通訊，實現(xiàn)啤酒發(fā)酵過程的遠程監(jiān)控 。 PLC 的選型 各個種類 PLC的容量、結(jié)構(gòu)形式、性能、指令系統(tǒng)、編程方法、價格各不相同，適應的工作場合也有差異。因此，對于每一個準備使用 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。據(jù)啤酒發(fā)酵的工藝流程和需要， PLC 的選型需要滿足以下條件： 。 、處理過程及開關(guān)量的輸入 /輸出功能。 本科生課程設(shè)計（論文） 7 因此 PLC的選擇包括機型、容量、 I/O 模塊等幾個方面的內(nèi)容。 機型的選擇 如今國內(nèi)使用的 PLC 以國外產(chǎn)品居多。美國是 PLC 的發(fā)源地，以大中型機為主，功能完備，單機價格高， GE 公司、 MODICON 公司、 AB 公司是其代表。日本的 PLC 以中小型機為主，價格便宜，典型代表為 OMRON 公司、三菱（ MITSUBISHI）公司的產(chǎn)品。德國 SIEMENS 公司的產(chǎn)品以可靠性高著稱，其主要產(chǎn)品有 S S7兩個系列，包括了從大型機到小型機各個型號，在國內(nèi)使用廣泛。 。 PLC 的容量包括主機用戶存儲器的內(nèi)存容量和 I/O 控制點數(shù)兩個方面，選擇時應留有適當?shù)脑Ａ孔鰝溆谩? I/O 模塊。 輸入模塊有直流 24VDC 和交流 220VAC 兩種。 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。晶體管輸出模塊只能帶直流負載，是直流輸出模塊，用于高速小功率負載 。晶閘管輸出模塊是交流輸出模塊，只用于高速大功率負載；繼電器輸出模塊是交直流輸出模塊，即可帶直流也可帶交流，因其有觸點，故只能用于低速負載。上煤系統(tǒng)電控部分控制對象為接觸器，屬于交流低速負載。 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。 S7200 四種 CPU： CPU221， CPU222， CPU224， CPU226 CPU226 這種模塊在 CPU224 的基礎(chǔ)上功能又進一步增強，主機輸入輸出點數(shù)增為 40 點，具有擴展能力，最大擴展為 248 點數(shù)字量或 35 點模擬量，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強，它可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 根據(jù)對整個系統(tǒng)的考察，啤酒發(fā)酵溫度 PLC控制系統(tǒng)的 I/O點數(shù)及類型確定，可知 PLC 要提供 21 個開關(guān)量輸入和 15 個開關(guān)量輸出， 5個模擬量輸入，同時考慮到要留有 20%～ 30%的余量。通過比較 S7200 四種 CPU 的各種技術(shù)指標，選定CPU226 為啤酒發(fā)酵溫度 PLC控制的控制器。 本科生課程設(shè)計（論文） 8 S7200 主要功能及特點 。 CPU212 執(zhí)行每條二進制指令時間為 ，而CPU214CPU261 僅為 。 。 S7200PLC 幾乎包括了一般計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。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。 ，中斷觸 發(fā)有幾種形式：可用軟件設(shè)定為中斷輸入信號的上升沿式下降沿，以便做出快速響應；可設(shè)為時間控制的自動中斷；可由內(nèi)置高數(shù)計數(shù)器自動觸發(fā)中斷；在與外設(shè)通信時可以以中斷分式工作。 。在掃描周期內(nèi)，可直接查詢當前的輸入和輸出信號，在必要時，還可以用指令對輸入和輸出直接賦值或改變其值，這樣不僅用戶調(diào)試程序方便，同時也可使系統(tǒng)對過程事件做出快速響應。 。 S7200 系統(tǒng)有 3 個不同的口令保護級別，以便用戶對程序做有效保護， 3 級口令分別是自由存取，只讀，完全保護。 和故障診斷功能，包括整個用戶程序可在用戶規(guī)定的同期數(shù)內(nèi)運行和分析，同時可紀錄性存儲器、定時器、計數(shù)器狀態(tài)。 。用戶調(diào)試程序時，可對輸入或輸出強制接通。 。通信是 S7200PLC 的一個重要功能，它為用戶提供了強大，靈活的通信功能。用戶對點接口（ PPI）作 ，用 RS485 接口實現(xiàn)高速用戶可編和接口。 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，也可以安裝在標準 DIN 導軌上，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。需要連接的擴展模塊較多時，模塊連接起來會過長，兩組模塊之間可使用擴展連接電纜，將模塊安裝成兩排。信號處理模塊主