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【正文】 duction process and the analysis of the key problems of beer production in the process of beer fermentation based on PLC design of automatic control system. Keywords: beer fermentation temperature control by PLC 5 目 錄 1 緒 論 ............................................................................................................................ 1 課題的背景 ......................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)啤酒生產(chǎn)過(guò)程控制概況 ................................................................................ 2 啤酒生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的作用和意義 .................................................................. 3 2 啤酒發(fā)酵 ....................................................................................................................... 3 啤酒發(fā)酵概述 ..................................................................................................... 3 啤酒發(fā)酵的具體過(guò)程 ........................................................................................... 3 啤酒發(fā)酵設(shè)備 ..................................................................................................... 4 啤酒發(fā)酵工藝曲線 .............................................................................................. 5 3 啤酒發(fā)酵自控系統(tǒng) PLC 選型和配置 ............................................................................... 6 選型 .............................................................................................................. 6 S7200 主要功能及特點(diǎn) ...................................................................................... 8 文本顯示器 TD200 ............................................................................................... 9 電磁閥 PWM ........................................................................................................ 10 PID 控制的原理和特點(diǎn) ..................................................................................... 10 PLC 其他資源配置 ................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4 啤酒發(fā)酵自控系統(tǒng) PLC 程序 ......................................................................................... 10 設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................................... 10 系統(tǒng)硬件配置 ................................................................................................... 13 CPU 的選型 .............................................................................................. 13 模擬量擴(kuò)展模塊 ...................................................................................... 14 控制系統(tǒng)硬件配置 ................................................................................... 15 其他資源配置 ........................................................................................... 16 啤酒發(fā)酵溫度 PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 分配 ............................................................ 16 I/O 地址分配 ............................................................................................ 16 編程軟件的介紹 ................................................................................................ 19 指令系統(tǒng) ................................................................................................. 19 程 序流程圖 ....................................................................................................... 19 PLC 功能模塊程序設(shè)計(jì) ..................................................................................... 22 主程序 .................................................................................................... 23 主酵自然升溫段程序 ............................................................................... 23 溫度控制程序 .......................................................................................... 24 模擬量信號(hào)采集處理 ................................................................................ 25 發(fā)酵狀態(tài)處理 ........................................................................................... 27 溫度設(shè)定值的計(jì)算 .................................................................................... 30 PID 回路計(jì)算 ........................................................................................... 32 電磁閥控制 .............................................................................................. 34 軟件調(diào)試 .................................................................................................. 35 結(jié)論 ............................................................................................................................... 35 主要參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 36 致謝 ............................................................................................................................... 36 附錄 ............................................................................................................................... 37 1 1 緒 論 課題的背景 啤酒是一種低濃度的飲料， 也是富含營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 的食品 ， 每 100g 中僅有酒精3— 5g，一般不超過(guò) 8g。它有特殊的酒精花清香味和適口的苦味，并有較高的營(yíng)養(yǎng)成分即有較高的發(fā)熱量。 啤酒是世界上產(chǎn)量 以 及消費(fèi)最大的一種酒， 啤酒市場(chǎng)非常巨大， 世界啤酒的未來(lái)充滿希望 ，歐 洲啤酒市場(chǎng) 和 美國(guó)啤酒市場(chǎng) ，隨著 人均消費(fèi)量增長(zhǎng) ，啤酒 消費(fèi)量增長(zhǎng)顯著 ，居世界前列。作為世界最大且增速最快的啤酒，飲料生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)之一，中國(guó)已日趨成為最具吸引力市場(chǎng)。未來(lái)五年中國(guó) 啤酒將保持平穩(wěn)持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。同時(shí)啤酒工業(yè)是我國(guó)食品工業(yè)中一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的改善，喝啤酒變成一種時(shí)尚，我們國(guó)家人均啤酒消費(fèi)較世界水平少，這也透出了我國(guó)啤酒市場(chǎng)濃濃的商機(jī)。我 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)啤酒的企業(yè)數(shù)以百計(jì)，但與國(guó)外的主要啤酒生產(chǎn)廠家相比，大部分企業(yè)的技術(shù)相對(duì)落后， 國(guó)的啤酒生產(chǎn)工業(yè)前存在許多不盡如人意的地方。由于啤酒生產(chǎn)的工藝復(fù)雜，目前我國(guó)大多數(shù)啤 酒生產(chǎn)企業(yè)裝備落后，自動(dòng)化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 大部分處于手動(dòng)控制階段，只有極少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，國(guó)內(nèi)的啤酒行業(yè)迫切要求進(jìn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。 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。啤酒釀造過(guò)程是這樣的：糖化，麥汁充氧，添加酵母，發(fā)酵，降溫，倒罐，貯酒。而我要做的就是其中發(fā)酵的一部分， 啤酒發(fā)酵也是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程， 啤酒生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)酵是一道關(guān)鍵工序，除生產(chǎn)工藝水平外，生產(chǎn)工序控制指標(biāo)的好壞將直接影響啤酒 的質(zhì)量。 啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)中最重要的一道工序，是決定啤酒質(zhì)量的最關(guān)鍵的一步。啤酒的發(fā)酵過(guò)程能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度將大大地減小，同時(shí)啤酒的質(zhì)量與生產(chǎn)都有望升上一個(gè)新的臺(tái)階，企業(yè)通過(guò)技術(shù)改造增加了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。另一方面，不少化工生產(chǎn)過(guò)程都具有相似性，因此我們研制的這一套控制系統(tǒng)性價(jià)比高，以后還可以推廣到其他很多化工廠生產(chǎn)的場(chǎng)合。應(yīng)用前景樂(lè)觀，能產(chǎn)生較 2 大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，能應(yīng)用新技術(shù)，新材料，新設(shè)備改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。 發(fā)酵過(guò)程是啤酒生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)， 發(fā)酵控制系統(tǒng)的任務(wù)就是將發(fā)酵酒液的實(shí)際溫度控制在 和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵曲線相差有限的誤差范圍內(nèi) 。其中前發(fā)酵是啤酒發(fā)酵的主要過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，酵母完成了增殖，厭氧發(fā)酵及其沉淀回收等。這個(gè)過(guò)程消耗了大部分可發(fā)酵性糖和可同化性氮等麥汁成分，排出的發(fā)酵代謝產(chǎn)物即啤酒的主要組成。而后發(fā)酵就是對(duì)主發(fā)酵的殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵，達(dá)到要求的發(fā)酵度，排除氧氣，增加酒精中的 CO2 的溶解量。促進(jìn)發(fā)酵液成熟，改善口味，促進(jìn)啤酒自然澄清，使其具有良好的穩(wěn)定性。 啤酒發(fā)酵罐內(nèi)部溫度的精確控制，進(jìn)而解決了啤酒發(fā)酵罐內(nèi)部溫度控制精度不高的問(wèn)題，提高了啤酒生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化水平， 使啤酒生產(chǎn)集控制與數(shù)據(jù)管理于一 身，能夠適應(yīng)當(dāng)