啤酒发酵自动控制系统(正文)

本科生毕业设计（论文）中文题目：啤酒发酵自动控制系统英文题目：BeerfermentationAutomaticControlSystem摘要啤酒工业是我国食品工业中一个重要的产业部门，随着国民经济的发展和人民生活的改善，我国啤酒工业也得到空前发展。尽管如此，我国的啤酒生产工业前存在许多不尽如人意的地方一。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。发酵过程是啤酒生产过程中的重要环节之一，本文针对实验室啤酒发酵装置技术装备落后、自动化程度低、产品质量不稳定以及啤酒发酵罐温度所具有的大时滞、强关联、时变、大时间常数和多变量的特点，提出了以AT89S52单片机为核心的数字化温度控制系统方案。在发酵罐中设置上、中和下三个测温点，控制系统对这三个测温点进行循环检测，然后将检测到的温度信号送到单片机，由单片机通过具体程序对以上三个信号进行处理，通过本文设定的特殊控制算法决定每层控制阀的开度，从而实现了啤酒发酵罐内部麦汁三层温度的精确控制，进而解决了啤酒发酵罐内部温度控制系统控制精度不高的问题，提高了啤酒生产的综合自动化水平。关键词：AT89852单片机啤酒发酵温度控制ABSTRACTThethesisputsforwardthenumerictemperaturecontrolsystemthatdependsontheprincipleofsingleAT89S52，whichaimsatoutdatedbeerfermentequipment,lowautomation,instableproductandthewheat-liquortemperatureinafermentthathasinherencecharacteristicsofmultivariable,seriouslynonlinear,uncertain,time-variantandlargedelay.Therearethreemeasuretemperaturepointsinaferment,thetemperaturesignalsofthefermentthatcanbedetectedcircularlybythecontrolsystemwillbesenttothesingle,andthenthesinglewilldealwiththethreesignalsbysomespecificprogramsandtheopeningofthecontrolvalvesinthethreelayersisdecidedbysomedesignedspecialcontrolarithmetic.Thethreelayertemperatureofthefermentwillbecontrolledprecisely,consequentlythelowcontrolprecisionofthebeerfermentinternaltemperaturesystemhasbeenimprovedandthecomprehensiveautomationlevelofbeerproductionwillbeimproved.Atthesametime,thecommunicationstrategybetweenabeerfermentequipmenttemperaturecontrolsystemandcomputerhasbeenstudiedinthethesis,andthehardwareandsoftwareofthesystemhavebeenintroducedindetail.Systemsimulationhasbeendoneinthethesisaboutalaboratoryfermentarithmeticmodelthatbaseontheexperimentstatus,andthecontroleffectisbetter,sothesystemfeasibilityisvalidatedtheoretically.Thedisquisitionhassomereferencevaluetothetemperaturecontrolsystemdevelopmentofsmallscalefermentequipmentinafactory.KEYWORDS:AT89S52beerfermenttemperaturecontrol目录1绪论......................................................51.1啤酒生产工艺流程........................................51.2国内外啤酒发酵温度控制系统发展现状......................61.2.1国内外温度控制系统发展.............................61.2.2国内啤酒发酵温度控制系统发展现状...................71.3课题研究目的............................................91.4课题研究内容及方案.....................................92啤洒发酵工艺和发酵罐温度控制方案.........................102.1啤酒发酵工艺...........................................102.1.1糖化..............................................102.1.2发酵.............................................102.2控制系统选择..........................................112.2.1被控对象分析......................................112.3控制系统方案确定.......................................133硬件电路设计..............................................143.1啤酒发酵罐温度控制系统电路结构.........................143.2主要器件选择及简介.....................................153.2.1单片机AT89S52....................................153.2.2温度传感器DS18B20................................163.2.2.1DS18B20结构...................................163.2.3LED显示驱动MAX7219...............................173.3功能电路设计............................................193.3.1测温电路...........................................193.3.2显示与按键电路设计.................................203.3.2.1显示电路设计...................................203.3.2.2按键电路设计...................................223.3.3报警电路设计......................................233.3.4接口电路设计.......................................243.3.4.1与上位机通讯接口...............................243.3.4.1.1RS-232C总线接口..........................253.3.4.1.2RS-422总线接口...........................263.3.4.2与串行E2PROM的接口电路........................274系统软件设计..............................................304.1系统构成...............................................304.2系统软件设计思想........................................314.3主程序MAIN...........................................324.4掉电保护程序............................................344.5系统监控程序............................................354.6采样程序模块...........................................364.7显示程序模块............................................374.8系统时钟控制模块........................................394.9通信模块................................................405模糊PID在啤洒发酵罐温度控制系统中的应用....................436经济分析报告................................................467结论........................................................478参考文献....................................................489致谢........................................................4910附录一：总电路图...........................................5011附录二：总程序表...........................................511绪论1.1啤酒生产工艺流程啤酒生产可以分成两大部分:麦芽制取和啤酒酿造。下面将分别讲述麦芽制取和啤酒制造的工艺流程，其工艺流程如图1-1和1-2所示。（1）麦芽制造工艺流程麦芽制取主要有三大步骤:浸麦、发芽和干燥。麦芽制造的简单流程如图1-1所示。图1-1麦芽制造流程图Fig1-1Maltmakingflowchart图1-2啤酒酿造工艺流程图Fig1-2Beerbrewingprocessflowchart(2)啤酒酿造工艺流程啤酒酿造的工艺流程如图1-2所示，从下面这个图中可以对啤酒酿造有一个原料（大麦）浸麦发芽干燥除根原料（麦芽，大米）粉碎糖化麦汁过滤麦汁煮沸糖化用水洗糟用水酒花麦汁冷却发酵啤酒过滤除菌灌装贴标灌装冲氧酵母比较抽象的理解。图1-3能形象地表达出啤酒制造过程的每一个步骤，更能对啤酒制造整体过程有一个形象的理解。图1-3啤酒生产流程图Fig1-3Beerproductionflowchart1.2国内外啤酒发酵温度控制系统发展现状1.2.1国内外温度控制系统发展在啤酒发酵过程中，工艺操作的控制主要是对温度、糖度、双乙酞、压力和时间变化的控制，而这些参数又是相互耦合的。糖度、双乙酞的控制是通过调节温度来