基于PLC的啤酒发酵罐温度控制系统设计

东北石油大学本科生毕业设计（论文）摘要发酵过程是啤酒生产过程中的重要环节之一，本文以啤酒发酵过程为工程背景，利用PLC实现对啤酒发酵过程温度的控制，这对更加牢固掌握PLC并将PLC应用于生产实际及了解啤酒的生产工艺有很好的作用。本文主要工作在于：由于啤酒发酵对象的时变性、时滞性及其不确定性，决定了发酵罐控制必须采用特殊的控制算法。由于每个发酵罐都存在个体的差异，而且在不同的工艺条件下，不同的发酵菌种下，对象特性也不尽相同。因此很难找到或建立某一确切的数学模型来进行模拟和预测控制。为节省能源，降低生产成本，并且能够满足控制的要求，发酵罐的温度控制选择了检测发酵罐的上、中、下3段的温度，通过调节上、中、下3段液氨进口的两位式电磁阀来实现发酵罐温度控制的方法，利用PLC来实现整个过程温度的控制。该系统性能/价格比高、可靠、技术先进，完全满足啤酒生产发酵工艺的技术要求，并兼顾了实用的需求。关键词：可编程逻辑控制器；发酵温度；温度控制东北石油大学本科生毕业设计（论文）AbstractBeerfermentationisoneofthekeystepsofbeerproduction.Thus,onthebasisofsomeprojectsinbreweries,thisthesisinvestigatedbeerfermentationautomationandFuzzyIntelligentPIDalgorithmappliedinthisprocess.Itisanattempttoapplyhightechnologytotraditionalindustryandhasimportantlypracticalmeaning.Inthispaper,beerfermentationprocessfortheprojectbackground,theuseofPLCinthebeerfermentationprocesstemperaturecontrol,whichismorefirmlygraspPLCandusedtoproducepracticalandunderstandingofthebeerproductionprocesshaveaverygoodrole.Whatthisresearchsoluteis:Astheobjectofbeerfermentation,degeneration,andtheuncertaintyofthedelay,adecisionmustbeincontroloffermentationtankspecialcontrolalgorithms.Aseachthereareindividualdifferences,butindifferentprocessconditions,differentfermentationbacteria,theobjectcharacteristicsvary.Thereforeitisdifficulttofindorcreateaprecisemathematicalmodeltosimulateandforecastcontrol.Tosaveenergy,reduceproductioncostsandtomeettherequirementsofcontrol,temperaturecontroloffermentationtankselectedthedetectionofthefermentationtank,inthenextparagraph3ofthetemperature,throughtheupper,middleandlowerimportsofliquidammoniainparagraphthreeElectromagneticvalvetoachievefermentationtanktemperaturecontrolmethod.TosolutethewholeprocesstemperaturecontrolbyPLC,thesystemperformancehigherthanprice,reliable,advancedtechnology,tofullymeetthefermentationprocessofbeerproductiontechnologyrequirements,takingintoaccountthepracticalneeds.Keywords:programmablelogiccontroller;fermentationtemperature;temperaturecontrol东北石油大学本科生毕业设计（论文）I目录第1章概述..............................................................11.1选题的目的和意义......................................................11.2啤酒发酵控制系统方案综述..............................................21.3实现啤酒发酵罐温度PLC控制的主要研究工作..............................31.4本章小结..............................................................3第2章啤酒发酵工艺概述...................................................42.1啤酒发酵概述..........................................................42.2发酵各阶段温度控制机理................................................42.3啤酒发酵设备概述......................................................62.4啤酒发酵温控基本要求..................................................62.5啤酒发酵工艺流程......................................................72.6本章小结..............................................................9第3章应用PLC实现啤酒发酵温度控制的可行性分析...........................103.1可编程序控制器PLC的特点.............................................103.2PLC的组成与基本原理..................................................113.3PLC在啤酒发酵中应用的可行性..........................................143.4本章小结.............................................................15第4章啤酒发酵温度PLC控制方案..........................................164.1系统控制要求及功能...................................................164.2系统硬件配置.........................................................184.3啤酒发酵温度PLC控制系统的I/O分配...................................234.4本章小结.............................................................25第5章PLC实现啤酒发酵温度控制的程序设计.................................265.1编程软件的介绍.......................................................26东北石油大学本科生毕业设计（论文）II5.2控制程序流程图.......................................................295.3PID控制..............................................................325.4系统程序设计.........................................................345.5本章小结.............................................................37结论....................................................................38参考文献.................................................................39致谢....................................................................40附录....................................................................40东北石油大学本科生毕业设计（论文）1第1章概述1.1选题的目的和意义啤酒是世界上产量及消费最大的一种酒，特别是北美及欧洲国家的总产量及人均消费量均居世界前列，我国随着改革开放现代化建设，人民生活水平不断断提高，啤酒己成为人们的时尚饮品，市场的宠儿，生产直线上升，进入九十年代后产量逐年增加，目前已成为仅次于美国的世界第二大啤酒产销国，令世界啤酒界人士刮目相看。但是我国人均啤酒消费水平只有8升，仅相当于世界水平的1/3差距很大；近年来，虽然我国的啤酒装备配套水平有很大提高，但与国外的主要啤酒生产厂家相比大部分企业技术落后，国内的啤酒行业迫切要求进行技术改造，提高生产率，保证产品质量，以确保在激烈的市场竞争中立于不败之地。由于啤酒生产的工艺复杂，目前我国大多数啤酒生产企业技术装备落后，自动化程度低，产品质量不稳定。如何提高啤酒生产的综合自动化水平，增强我国啤酒产业的综合实力是一个很好的研究课题[1]。啤酒发酵是啤酒生产过程非常重要的环节，是决定啤酒质量的最关键的一步，特别是对发酵过程中温度、压力的控制尤其重要，控制指标的好坏将直接影响啤酒的质量。早期，由于人们对发酵机理认识不深，再加上采用控制器的限制，对发酵采取自动控制未能成功。随着人们对发酵机理的逐步认识，并随着可靠性高、能经受恶劣环境器件的引用，对发酵采用自动控制逐渐取得成功。啤酒发酵具有非线性、时间滞后和大惯性等特征，发酵过程的精密控制一直是自动控制领域较难解决的问题之一。按啤酒发酵的生产工艺，生产周期一般在十五天左右，要求发酵液的温度严格按照一定的工艺曲线变化。温度控制精度在±0.5℃范围内，这样的控制精度单凭传统的热工仪表加上手工操作方式是完全不能满足要求的，但目前国内的不少生产厂家都是采用这种生产方式。随着控制领域新技术、新方法的不断涌现，这些问题也在不断地得到改进。改进啤酒发酵生产过程控制是酿造业技术进步的有效措施，它可以在不增加原材料及动力消耗的前提下，增加产品产量、提高产品质量，同时还可以减轻劳动强度、改善工作条件、提高发酵工艺水平及生产管理水平。因此，优化啤酒发酵控制应用前景乐观，能产生较大的社会经济效益，具有很大的应用价