【正文】 ................................................................................... 15 主要流程的 控制 ................................................................................................................. 15 第五章 詳細控制方案 ................................................................................................................. 18 總述： .............................................................................................................................. 18 硬件部分： ....................................................................................................................... 18 軟件部分： ....................................................................................................................... 20 控制手段： ....................................................................................................................... 21 存在的問題和需改進的地方 ............................................................................................... 36 第六章 結(jié)論 ............................................................................................................................... 36 第七章 致謝 ............................................................................................................................... 37 參考文獻 .................................................................................................................................... 38 附錄 發(fā)酵罐溫度控制程序 .......................................................................................................... 39 5 第一章 引言 —— 本論文以 SIMATIC STEP7 為介紹背景，以西湖啤酒項目為例，系統(tǒng)地分析啤酒發(fā)酵過程中的的 PLC應用， 所用到的 PLC是模塊化的中小型系統(tǒng)，也就是 S7300。 啤酒釀造過程是這樣的：糖化，麥汁充氧，添加酵母，發(fā)酵，降溫，倒罐，貯酒。以及通過酵母還原雙乙酰，改良已有的化合物，將麥汁的口味變成啤酒口味。比方說：一開始我只是拿了一本 STEP 7的書在看， 卻不知道它有什么應用，以及怎么樣的去應用。我相信，畢業(yè)設計的過程能為我以后在中控公司從事的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 張磊 6 第二章 PLC 概述 由來和發(fā)展 微機技術(shù)已經(jīng)并繼續(xù)在改變世界，以微機技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程控制器也正在改變著工廠自動控制的面貌。能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗，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)自動控制的首選產(chǎn)品，與機器人， CAD/CAM并稱為工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。其發(fā)展之勢就像數(shù)年前個人計算機在我國迅速推廣一樣，方興未艾，如火如荼。 1969年美國地 DEC公司制成了第一臺可編程控制器投入通用汽車公司地生產(chǎn)線控制中，取得了極其滿意的效果，從此開創(chuàng)了可編程控制器的新紀元。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程 控制器的數(shù)量、型號、品種以異乎尋常的速度發(fā)展，這點尤其在可編程控制器發(fā)展前期更為明顯，據(jù)國外《控制工程》雜志的不完全統(tǒng)計，全世界 1983年有 37 家廠家生產(chǎn) 100種型號的可編程控制器，而 1988年就有了 70家廠家生產(chǎn) 304種型號的產(chǎn)品。 工作原理 作為一種工業(yè)控制計算機，其核心就是一臺計算機。另一方面，作為繼電控制盤的替代物，由于其核心為計算機芯片，因此 與繼電器控制邏輯的工作原理也有很大的區(qū)別。 硬件部分 1，單板機：可編程控制器中的單板機即為 CPU板。它的作用是對整個可編程控制器的工作進行控制。 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源觸點或傳感器的集電極開路晶體管；另一種是交流輸入，這實際上是將交流信號經(jīng)整流，限流后再通過光耦傳入 CPU。 4，電源：在小型可編程控制器內(nèi)部都包括一個穩(wěn)壓電源，它用于對 CPU板、 I/O板等內(nèi)部器 件供電。這種擴展接口實際上為總線形式。 7，存儲器接口：根據(jù)使用的需要擴展存儲器，其內(nèi)部也是可以接到總線上的。 軟件部分 1 系統(tǒng)監(jiān)控程序：它是每一個可編程控制器成品必須包括的部分，是由可編程控制器的制造者編制的，用于控制可編程控制器本身的運行。它是用梯形圖或某種可編程控制器指令的助記符編制而成的，可以是梯形圖，指令表，高級語言，匯編語言等。在硬件方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是設計合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使其易于抗沖擊，對印制電路板的設計加工及焊接工藝都做到嚴格要求。程序中還設置了對用戶程序電路查錯報錯的程序，錯誤的程序和參數(shù)是 8 不能運行的。為 了進一步簡化編程，當今的可編程控制器還針對具體問題設計了諸如步進順控指令，流程圖指令等指令系統(tǒng)，這點對于加快系統(tǒng)開發(fā)速度非常重要。 4. 與其他裝置配置連接方便 可編程控制器的接口原則是使外部接線、電平轉(zhuǎn)換盡量少。 對于模擬量，只要模擬信號電平在一定的范圍內(nèi)，就可以按要求只設置轉(zhuǎn)換特性，而不需另加電平轉(zhuǎn)換。 對于各種顯示，音響輸出更是以最快的形式提供接口，大量的問題都在可編程控制器的內(nèi)部解決了。 —— 摘自 《可編程控制器原理及應用》 優(yōu)勢 可編程控制器作為繼電控制盤的替代物，它的好處是很顯然的。由于是計算機產(chǎn)品，其程序的易修改性，可靠性，通用性，易擴展性，易維護性都大大提高，加上其體積小巧，安裝，調(diào)試方便，使設計加工周期大大縮短。由于開發(fā)，調(diào)試周期大大縮短，因此很容易作到高產(chǎn)量，短交貨期，對加快資金周轉(zhuǎn)大有幫助，又由于是采用標準件，對于售后服務和日常維護備品，備件也大為方便，并且，可編程控制器可重復利用。這就使制定采購計劃大為方便。由于當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 9 綜合控制系統(tǒng)。在實際中我們必須先決定用那種語言。一行一行地讀入并執(zhí)行程序命令。 功能塊（ FB）在程序地分級結(jié)構(gòu)中位于組織塊之下。功能塊地所有形參和靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在一個單獨地、被制定給該功能塊地數(shù)據(jù)塊（ DB）中 . STEP 7 可以有各種不同的應用 （ 1）： STEP 7 程序編輯器：允許使用語句表指令或梯形圖邏輯指令編寫 CPU 程序；允許配置 PLC間的數(shù)據(jù)交換。 （ 3）： S5/S7 交換器：允許將 STEP5 程序或塊變換為等效的 STEP 7 程序或塊。 STEP 7 中的編程任務 當以 STEP 7 編程時，不要求特別的順序，但是，在大多數(shù)項目中必須滿足某些基本的任務。 CPU 程序： CPU 程序包括用于程序的塊和塊需要的信息，如符號表。 （ 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法。 如同文本文件（僅在 STL 中）。 10 通訊 這是一個經(jīng)濟而有效的解決方案；方便用戶的 STEP7 的用戶界面提供了通訊組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。 CPU 支持下列通訊類型： 過程通訊：通過總線 (AS— I 或 Pronbus)對 I／ O 模塊周期尋址 (過程映象交換 )。 S7300 指令系統(tǒng) SIMATIC S7－ 300 遠非一般的特性反映在它的特殊功能度上。 其中 增加了不少新指令，從二進制處理到 32位浮點運算使你節(jié)省可觀的時間（以及用戶存儲器）。 為簡化起見，將邊界求值用的整個指令序列組 合在一條指令內(nèi) 。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器容量，你可將它們用于中斷處理，以及出錯或復制數(shù)據(jù)處理，或是（例如）可以利用時鐘功能。 S7－ 300 小型 PLC 不僅能處理加、減，而且能在指令級完成乘和除運算?？商幚矶c和浮點數(shù)。 —— 摘自 《 SIEMENS 可編程控制器 SIAMTIC STEP 7》 11 第三章 啤酒的概述 啤酒的生理作用 啤酒是一種低濃度的飲料，每 100g中僅有酒精 3— 5g，一般不超過 8g。 人體所吸收的酒精均勻迅速滲透到人體各內(nèi)臟組織中，適當飲酒可引起興奮，使皮膚血管擴張，有溫暖感，能放出 30j/g的能量，還能增加胃液，胃酸的分泌，增加胃的消化吸收。酒花苦味物，有利尿，健胃和殺菌的作用，啤酒中 CO2輕度刺激胃液分泌，有利于消化。 —— 《啤酒生產(chǎn)問答》 世界啤酒的歷史 啤酒最早出現(xiàn)于公元前 3000年 左右，于古埃及和美索不達米亞（今伊拉克）地區(qū)。史料記載，當時啤酒的制作只是將發(fā)芽的大麥制成面包，在將面包磨碎，置于敞口的缸中，讓空氣中的酵母菌進入缸中進行發(fā)酵，制成原始啤酒。 公元 6世紀，啤酒的制作方法由埃及經(jīng)北非、伊比利亞半島、法國傳入德國。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。 1480年，以德國南 部為中心，發(fā)展出了下面發(fā)酵法，啤酒質(zhì)量有了大幅 提 高，啤酒制造業(yè)空前發(fā)展。 1830年左右，德國的啤酒技術(shù)人員分布到了歐洲各地，將啤酒工藝傳播到全世界 12 我國的啤酒歷史 ： 我國古代的原始啤酒可能也有 4000 至 5000年的歷史 , 但是市場消費的啤酒是到十九世紀末隨帝國主義洋槍洋炮一起進來的 。 1903年英國和德國商人在青島開辦英德釀酒有限公司 , 生產(chǎn)能 力 2020 噸 , 這就是現(xiàn)在青島啤酒廠的前身 。 1914年哈爾濱又建起了五洲啤酒汽水廠 ； 同年北京建立了雙合盛啤酒廠 。 1958年我國在天津、杭州、武漢、重慶、西安、蘭州、昆明等大城市投資新建了一批規(guī)模在 2020噸左右的啤酒廠 , 成為我國啤酒業(yè)發(fā)展的一批骨干 企 業(yè) 。 然而 , 我們啤酒業(yè)大力發(fā)展真正發(fā)生在 1979年后十年 , 我國的啤酒工業(yè)每年以 30%以上的高速度持續(xù)增長。 到 1988年我國大陸啤酒廠家發(fā)展到 813個 , 總產(chǎn)量達 萬噸 , 僅次于美國、德國 , 名列第三 , (到 1993 年躍居第二 ) 短短十年 , 我國啤酒廠家增長 9 倍 , 產(chǎn)量增長 倍 , 從而我國成了名符其實的啤酒大 國。 ，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”。過濾之后進入煮沸鍋。 ，加入酒花的麥芽汁被泵入回旋沉淀槽以去掉不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白質(zhì)。在發(fā)酵的過程中，人工培養(yǎng)的酵母將麥芽汁可發(fā)酵的糖份轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，生產(chǎn)出啤酒。從第五天開始，發(fā)酵的速度有所減慢，皺沫開始散布在麥芽汁表面，必須將它撤掉，酵母在麥芽汁中所有可供發(fā)酵的物質(zhì)發(fā)酵完后就開始在容器底部形成一層稠狀的沉淀物。整個過程中，需要對溫度和壓力做嚴格的控制。 ，絕大部分酵母沉淀到罐底。除去酵母后，生成物“嫩啤酒”被泵人后發(fā)酵罐。 ，就成為待包裝的清酒。 研究啤酒的意義 我國的啤酒工業(yè)自 80年代以來就有了很大的發(fā)展，這不僅體現(xiàn)在產(chǎn)量上也達到了 1600萬千升以上，而且在規(guī)模上 ，裝備和技