【正文】 術(shù)水平上以及質(zhì)量上都有了很大的改觀。同時(shí)，在觀念上也有了很大的變化。 歐 洲啤酒市場(chǎng)的恢復(fù)主要依靠東歐國(guó)家，因?yàn)槲鳉W國(guó)家明顯出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。非洲市場(chǎng)也可能回升，因?yàn)槠潺嫶蟮娜丝跀?shù)量， 即使 人均消費(fèi)量增長(zhǎng)不多，整個(gè)消費(fèi)量增長(zhǎng)也會(huì)很顯著，這一地區(qū)也許會(huì)逐步發(fā)展成為活躍市場(chǎng)。雖然目前中國(guó)啤酒的增長(zhǎng)勢(shì)頭有所緩和，但除中國(guó)外，亞洲還有其它許多有希望的發(fā)展中市場(chǎng)。 因此可以說(shuō) ，雖然各地區(qū)的情況有所不同，增長(zhǎng)幅度不同，但總的看來(lái)，世界啤酒市場(chǎng) 的前景是充滿希望的、令人振奮的 ，這對(duì)我這樣的做過(guò)以啤酒發(fā)酵為設(shè)計(jì)內(nèi)容的工程人員來(lái)說(shuō)也是一種鼓勵(lì)。 —— 《 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(guò)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。 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）。 第二階段：主酵降溫 設(shè)定降溫至多少攝氏度，以及降溫過(guò)程需多少時(shí)間。 按計(jì)算出的當(dāng)前設(shè)定溫度控制下溫，上溫低于下溫的差值約 （可設(shè)定）。 第三階段：后酵保溫 按后酵設(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）。 第四階段：后酵降溫 設(shè)定降溫至多少攝氏度，以及降溫過(guò)程需多少時(shí)間。 溫度 2C 時(shí)： 按計(jì)算出的當(dāng)前設(shè)定溫度控制下溫，上溫低于下溫的差值約 （可設(shè)定）。 溫度 2C 時(shí)： 16 按計(jì)算出的當(dāng)前設(shè)定溫度控制下溫，上溫下溫的差值約 （可設(shè)定）。 第五階段：貯酒 過(guò)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）。 過(guò)濾至一半：按貯酒設(shè)定溫度（ ）控制下溫，下溫超設(shè)定值開(kāi)下閥。 過(guò)程中可以設(shè)定的參數(shù)（括號(hào)中數(shù)字為默認(rèn)值） 主酵設(shè)定溫度值（ C）、主酵上下溫度差值（ C） 主酵降溫溫度設(shè)定值（ C），降溫過(guò)程總時(shí)間（ 48小時(shí)）、主酵降溫上下溫度差值（ ） 后酵設(shè)定溫度值（ ）、后 酵上下溫度差值（ C） 后酵降溫溫度設(shè)定值（ ），降溫過(guò)程總時(shí)間、后酵降溫上下溫度差值（ C） 貯酒溫度設(shè)定值（ ）、貯酒上下溫度差值（ ） 主要的操作指令有：主酵階段控溫，主酵降溫，后酵階段控溫，后酵降溫，過(guò)濾前貯酒控溫，過(guò)濾至一般控溫，停止控溫。 這一個(gè)過(guò)程主要包括： 1. 麥汁進(jìn)罐前管路 CIP。 3. 轉(zhuǎn)進(jìn)罐。 5. 洗管路。操作時(shí)選擇的參數(shù)主要有麥汁進(jìn)發(fā)酵罐罐號(hào)，充氧過(guò)程手自動(dòng)，酵母添加過(guò)程手自動(dòng)，酵母回收罐罐號(hào) 。包括兩個(gè)過(guò)程：收到糖化麥汁管路 CIP 通知，按麥汁管路 CIP啟動(dòng)按鈕，過(guò)程啟動(dòng)；收到糖化麥汁管路CIP結(jié)束通知，按麥汁管路 CIP停止按鈕 ，關(guān)泵，關(guān)排污閥之外的所有閥門。 17 主要包括的過(guò)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(kāi)始按鈕，啟動(dòng)酵母回收過(guò)程； ，不良酵母排放完畢，按下 STEP2 開(kāi)始按鈕； STEP2 已經(jīng)結(jié)束， STEP3 開(kāi)始按鈕結(jié)束這個(gè)過(guò)程。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)。 出酒管路 CIP（全面 CIP和一般 CIP兩種）： 全面 CIP（清水洗 —— 熱堿洗 —— 熱水洗 —— 消毒液洗） 一般 CIP（清水洗 —— 熱堿洗 —— 熱水洗） 過(guò)程中需由上位機(jī)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)有：管路 CIP 回收水洗設(shè)定時(shí)間，清 水 CIP 設(shè)定時(shí)間 ， CIP回收電導(dǎo)率設(shè)定值，堿液 CIP回收電導(dǎo)率達(dá)到后延時(shí)時(shí)間，堿液 CIP 設(shè)定時(shí)間，消毒液 CIP 設(shè)定時(shí)間，回收熱水溫度設(shè)定值，熱水計(jì)時(shí)溫度設(shè)定值，熱堿計(jì)時(shí)溫度設(shè)定值，熱堿計(jì)時(shí)電導(dǎo)率設(shè)定值。 罐 CIP： 因?yàn)?CIP過(guò)程中有堿洗這一過(guò)程，而 CIP前發(fā)酵罐中會(huì)留有一定量的 CO2氣體，會(huì)造成堿和 CO2反映，生成碳酸鹽，形成新的污垢，降低堿液濃度，影響清洗效果 。 CIP準(zhǔn)備過(guò)程：全部手動(dòng)操作。操作時(shí)選擇的參數(shù)： CIP發(fā)酵罐罐號(hào)， CIP類型 出酒過(guò)程： 出酒前需先用無(wú)菌水清洗管路，手動(dòng)進(jìn)行。 18 第五章 詳細(xì)控制方案 總述： 酵母在通風(fēng)后的冷卻麥汁中吸收糖： C6H12O6 + 6O2 + 38ADP +38Pi 6H2O + 6CO2 + 38ATP+ 28kj （腺二磷）（高能磷酸） (腺三磷 ) （ ） 酵母增殖到一定程度時(shí)： C12H22O12 + H2O 2C6H12O6 + 4ADP + 2Pi 4C2H5OH + 4CO2 + 4ATP + 113kj （ ） 控制方式分成手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，所以總體的控制思路為：手動(dòng)方式時(shí)，我們要通過(guò)各個(gè)選取按鈕選取相應(yīng)的操作步驟，或是直接操作現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備；自動(dòng)方式時(shí)，程序按設(shè)定的操作進(jìn)行，可以進(jìn)行手自動(dòng)切換，跳步等操作。每個(gè)控制過(guò)程均可以進(jìn)行人工復(fù)位，當(dāng)按下人工復(fù)位按鈕時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài) ， 各個(gè)相關(guān)設(shè)備進(jìn)入初始狀態(tài) 。上位機(jī)采用 IFIX 監(jiān)控軟件，通過(guò)西門子的 CP5611 接口卡來(lái)實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的聯(lián)接， CP5611需加與 IFIX 的聯(lián)接通過(guò) OPC 方式完成。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(guò)對(duì) SYMBOLIC NAME 進(jìn)行的操作） FC中也可以調(diào)用 FB 和 DB。 每一個(gè)程序塊中的程序都非常長(zhǎng)，要想寫出所有的程序是不太現(xiàn)實(shí)的，所以就將里面的一個(gè)很重要的就是溫度控制作為一個(gè)附錄 。 系統(tǒng)主機(jī)采用 SIEMENS S7 4152DP 作為控制站主機(jī)，并采用 PROFIBUS DP 分布式 I/O 將現(xiàn)場(chǎng) I/O 站與控制站連接起來(lái) ，于是就可將控制中心與各現(xiàn)場(chǎng)控制單元連接成一個(gè)一主多從的 PROFIBUS 控制網(wǎng)絡(luò)， 然后與遠(yuǎn)程控制柜（ IM15）建立聯(lián)系，因此可以建立起較大型地分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。使控制更方便，在現(xiàn) 場(chǎng)，我們就是在遠(yuǎn)程控制柜安裝了一個(gè) BUSCONNECTER,就可以實(shí)現(xiàn)在控制室里對(duì)遠(yuǎn)程控制柜的控制了。每個(gè)模塊需要引入四組電源。同時(shí)應(yīng)注意在組態(tài)時(shí)進(jìn)行信號(hào)選擇，在插入模塊時(shí)進(jìn)行拔號(hào)。 4）： AO 模塊： 6ES7 3315HD010AB0：此模塊可以作為 4~20mA, 0~10V 信號(hào)的輸出模塊；輸出信號(hào)類型不同時(shí)，接線方式不同；信號(hào)類型的選擇通過(guò)軟件來(lái)完成。至于 FB,FC,DB塊則沒(méi)有這樣固定的要求。 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(kāi)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(kāi)關(guān)量輸出控制）， FC24（變頻泵調(diào)節(jié)控制）。在開(kāi)始之后，先要判斷 constates 的值，如果是 5 的話，就繼續(xù)執(zhí)行，否則就結(jié)束。如果值是 1，就開(kāi)始執(zhí)行主酵保溫的操作；如果值是2，就執(zhí)行主酵降溫的操作；如果值是 3，就執(zhí)行后酵保溫的過(guò)程；如果值是 4，就執(zhí)行后酵降溫的操作；如果值是 5，就執(zhí)行貯酒的操作，如果是其他的值就結(jié)束。而下溫和設(shè)定值（可以自己選擇）的差大于 就開(kāi) 下閥，小于 就關(guān)。主酵降溫和后酵降溫的過(guò)程一比較相似，但是后酵降溫多了一個(gè)判斷的過(guò)程，在圖中已經(jīng)寫出。 寫出的公式就是 n^=n1(t2t1)(t^t1)/n2n1)，上面調(diào)用的函數(shù)就是根據(jù)這個(gè)公式編寫出來(lái)的。 酵母回收管路 CIP，在 CIP 開(kāi)始后二分鐘內(nèi)和結(jié)束前二分鐘，酵母回收管路中的酵母回收泵旁通閥要求間隔打開(kāi)， 5 秒開(kāi)， 10 秒關(guān)；二分鐘后為常開(kāi)（溫度和電導(dǎo)率滿足時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)）。在進(jìn)入一般清洗后，先用清水 洗，然后熱 堿洗，開(kāi)熱水閥，熱水洗完，結(jié)束 CIP 過(guò)程。 編寫罐 CIP 控制時(shí)的思路： 圖 罐 CIP 流程圖（ 1） 開(kāi)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(kāi) CIP 閥 延時(shí)后開(kāi)出水泵 開(kāi)回收泵 開(kāi)清水閥 開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)清水閥開(kāi)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 回收罐滿 排掉 CIP 液 關(guān) E01K0305 LS0601 開(kāi) E01K0605 關(guān) E01K0018 關(guān) E01K0605 開(kāi) E01K0018 清 洗時(shí)間到 等待 34 圖 罐 CIP 流程圖（ 5） 流程說(shuō)明 ：罐 CIP 也是一個(gè)很重要的過(guò)程，上面的五副圖中，第一副是主流程，然后下面的幾個(gè)是對(duì)每個(gè)分流程的詳細(xì)說(shuō)明，依次是：回收水洗，堿洗，熱水洗，和消毒水洗的圖解，在消毒水洗后，結(jié)束整個(gè) CIP 過(guò)程。同時(shí)會(huì)使發(fā)酵 罐內(nèi)形成負(fù)壓，容易導(dǎo)致發(fā)酵罐失穩(wěn)變形，所以 CIP 前一定要將 CO2 排掉。也使得整個(gè)過(guò)程只是處于一個(gè)半自動(dòng)化的狀態(tài)。我的方法是利用 S5的輸入、輸出模塊中空閑口，與 S7 的輸出、輸入口，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)硬件連接，通過(guò)高低電平進(jìn)行信號(hào)傳送，涉及到的與低發(fā)酵控制相關(guān)的模擬量（如，電導(dǎo)率），直接將現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)接到 S7 的輸入端去。但實(shí)際上他們概念中的只是老式的 PLC, 而 老式的 PLC 確是 只具 有繼電器的作用， 但是 現(xiàn)在 的 被加入了許多應(yīng)用指令，與以前相比，進(jìn)步神速，從這一點(diǎn)來(lái)看PLC 已經(jīng)不是以前的 PLC 了， 并且 會(huì)不斷完善自身缺陷，隨著 INTERNET 發(fā)展，PLC 的硬件和軟件也會(huì)提高 ， 出現(xiàn)比現(xiàn)在更完美的 PLC。因此，相應(yīng)的市場(chǎng)也很大。立足于工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)，從事 PLC 的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用是必要的，以 Siemens Aamp。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。又由于 PLC 的某些技術(shù)與 DCS 具有相通性，所以在某些方面， PLC 與 DCS 系統(tǒng)可以同步發(fā)展，共同促進(jìn)。 至于啤酒方面，我們可以看到當(dāng)今世界啤酒的趨向是用現(xiàn)代技術(shù)生產(chǎn)“傳統(tǒng)產(chǎn)品”，每個(gè)產(chǎn)品滿足某一方或某帶消費(fèi)者的要求，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)是當(dāng)代啤酒的又一大特點(diǎn)，從歷史角度看，啤酒生產(chǎn)工藝在不斷更新。近幾年來(lái)，我國(guó)普及的新技術(shù)，新設(shè)備發(fā)展很快。 所以我們可