【正文】 ...............12 控制系統(tǒng)組成 .......................................................12 程序流程圖設(shè)計 .....................................................12 PLC 功能模塊程序設(shè)計 ................................................14 主程序 .............................................................15 模擬量信號采集處理 .................................................18 溫度設(shè)定值的計算 ...................................................18 電磁閥控制 .........................................................19第 5 章 課程設(shè)計總結(jié) .....................................................21參考文獻 ..................................................................22本科生課程設(shè)計（論文）0第 1 章 緒論隨著我國改革開放現(xiàn)代化建設(shè)，人民生活水平不斷斷提高，啤酒己成為人們的時尚飲品，市場的寵兒，生產(chǎn)直線上升，目前已成為僅次于美國的世界第二大啤酒產(chǎn)銷國，令世界啤酒界人士刮目相看。近年來，國外的各大啤酒生產(chǎn)廠家紛紛進軍中國市場，憑借技術(shù)優(yōu)勢與國內(nèi)的啤酒生產(chǎn)廠家爭奪市場份額，雖然我國的啤酒裝備配套水平有很大提高，但與國外的主要啤酒生產(chǎn)廠家相比大部分企業(yè)技術(shù)落后，國內(nèi)的啤酒行業(yè)迫切要求進行技術(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競爭中立于不敗之地。啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)工藝流程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是一個極其復雜的在發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)生并釋放大量熱量的生化放熱反應(yīng)過程。這些代謝產(chǎn)物的含量雖然極少，但它們對啤酒質(zhì)量和口味的影響很大，而這些中間代謝產(chǎn)物的生成取決于發(fā)酵溫度。比如，發(fā)酵過程的溫度若發(fā)生劇烈變化，不僅會使酵母早期沉淀、衰老、死亡、自溶，造成發(fā)酵異常，還直接影響到酵母代謝副產(chǎn)物組成，從而對啤酒酒體與風味，及啤酒膠體穩(wěn)定性造成危害。要求發(fā)酵液的溫度嚴格按照一定的工藝曲線變化，溫度控制精度在177。改進啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過程控制是釀造業(yè)技術(shù)進步的有效措施，它可以在不增加原材料及動力消耗的前提下，增加產(chǎn)品產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時減輕勞動強度、改善工作條件、提高發(fā)酵工藝水平及生產(chǎn)管理水平。利用 PLC 實現(xiàn)啤酒發(fā)酵罐溫度的自動控制，對提高啤酒發(fā)酵溫度控制精度，本科生課程設(shè)計（論文）1優(yōu)化啤酒溫度控制過程，使用效果好且性能穩(wěn)定可靠，編程簡單，具有非常現(xiàn)實的意義。啤酒生產(chǎn)工藝主要由麥汁制備（俗稱糖化） 、啤酒發(fā)酵、啤酒罐裝等工藝流程組成。生產(chǎn)周期都在十幾天以上，要求發(fā)酵液的溫度嚴格按照一定的工藝曲線變化，溫度控制精度在177。啤酒發(fā)酵整個過程分為：麥汁進罐，自然升溫，還原雙乙酰，降溫過程等。發(fā)酵液滿罐后工人開始測量發(fā)酵液的滿罐糖度，主發(fā)酵階段結(jié)束，發(fā)酵進入還原雙乙酰階段，這一階段要求溫度控制在 15~200C 。當溫度到達 1 攝氏度以下時發(fā)酵進入低溫儲酒階段，在低溫儲酒階段溫度控制在~10 攝氏度。 控制原理啤酒發(fā)酵對象的時變性、時滯性及其不確定性，決定了發(fā)酵罐控制必須采用特殊的控制算法。因此很難找到或建立某一確切的數(shù)學模型來進行模擬和預測控制。對于采用外部冷媒間接換熱方式來控制體積大，慣性大的發(fā)酵溫度的情況，采用普通的控制方案極易引起大的起調(diào)和持續(xù)的震蕩，很難取得預期的控制效果。利用 PLC 實現(xiàn)發(fā)酵罐溫度的控制，PLC 實現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度控制的主要任務(wù)是接受由發(fā)酵罐傳來的溫度模擬量輸入信號，然后與工藝曲線設(shè)定溫度值進行比較，計算出溫度偏差值，再使用簡單的 PID 控制回路計算出電磁閥的開度，對閥門進行控制調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對發(fā)酵罐溫度的控制。 當發(fā)酵溫度低于 工藝要求的溫度 時，關(guān)閉冷媒， 則啤酒按工藝要 求繼續(xù)發(fā)酵，發(fā) 酵罐工藝示意圖如圖 所示：圖 啤酒發(fā)酵罐工藝示意圖本科生課程設(shè)計（論文）4 啤酒發(fā)酵工藝流程根據(jù)錐形發(fā)酵大罐的特性將發(fā)酵的全過程分為多個階段：麥汁進罐，自然升溫，還原雙乙酰，一次降溫，低溫儲酒等，各個階段溫度的曲線圖如圖 所示。啤酒口味和實際要求的不同，啤酒的發(fā)酵工藝曲線也就不同，但是對于確定好的啤酒發(fā)酵工藝，就應(yīng)嚴格按照工藝曲線去控制溫度和壓力等，這樣才能保證啤酒的質(zhì)量。發(fā) 酵和雙 乙酰還 原階段 ，酵母大量繁殖產(chǎn)生較多熱量，當酵母進行無氧呼吸，使罐內(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。酒在不同溫度選會形成對流的作用。3℃保溫穩(wěn)定酒液流態(tài)。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(yīng)的控制策略，從而達到預期的控制效果。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。在這個過程中，麥汁在酵母菌的作用下發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生大量二氧化碳和熱量，這就使原料的溫度逐漸上升。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)。 ：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。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。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。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。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。 、處理過程及開關(guān)量的輸入/輸出功能。 機型的選擇如今國內(nèi)使用的 PLC 以國外產(chǎn)品居多。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。 I/O 模塊。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。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。根據(jù)對整個系統(tǒng)的考察，啤酒發(fā)酵溫度 PLC