啤酒厂发酵控制系统

啤酒厂发酵控制系统

应用行业：食品工业

一、项目名称：啤酒厂发酵控制系统

(TCS for Yeastiness Control)

二、背景

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，工业发酵控制控制具

有很大的应用价值，通常，酿造业的发酵是在密

闭的容器(罐)中进行的，每个罐的IO点相对集中但数量不多，而一个酿造厂通常有许多罐，这些罐一般分布又比较广，这种情形，用DCS虽然能够完成，但由于DCS的控制规模适应较大和较为集中的情形，所以用DCS存在着较大的系统资源浪费，用户在DCS上的投资往往要很长时间(有时是遥遥无期)才能回收。而这种情形正是TECHWAYSON公司的TCS系统最有用武之地的地方。下面，以某啤酒厂为例，介绍由TCS完成的啤酒厂发酵控制系统。

三、工艺概况

某地区啤酒厂"一改三"工程，年产啤酒三万吨，其中发酵工段新增十六个110立方米发酵罐，三个51立方米清酒罐。工艺采用先进的露天锥形发酵罐"一罐法"发酵，同时引进德维森公司(TECHWAYSON)的TCS系统对发酵过程中温度、压力、液位、周期等工艺参数进行全方位检测控制。

为了使罐内酒液循环并有利于不同发酵期的酵母沉淀，一般采用分三段间冷方式，控制罐内酒液温度，使之形成自上而下的温度梯度。在上、中、下分别设有温度检测点。实践证明，三段冷媒入口装设分配阀，并适当调节分配比，只以中段温度为被控参数，并控制冷媒于管入口总流量可以达到工艺提出的控制要求。

按啤酒发酵工艺要求，整个发酵过程的温度控制在不同发酵时期是不同的，一般为7~8段折线。其中从12℃保温向50C下降的转折点取决于酒液残糖量而不取决于发酵时间。但目前国内尚无适合啤酒发酵生产的在线分析仪一-糖度计，此系统具有时间坐标可移动的功能，与取样分析相结合，实现糖度控制的要求。

为了保证贮酒在不同阶段的温度设定值，我们设有温度的上下限报警，为了保证罐内压力在不同阶段的压力，设有压力的上下限报警。每个罐设有液位指示，可以作为装酒和成品计量用，还可以了解整个发酵过程的液位变化。整个系统还设有仪表断线报警、电源掉电报警，系统异常报警使与子自动切换。

四、系统的硬件

全套硬件设施采用德维森（TECHWAYSON）公司的TCS控制装置，主机采用的TECHWAYSON 的IOS、20""的CRT显示器，测量的参数中模拟量输入点有53个温度参量，19个液位参量，16个气压参量，模拟量输出点16个，DO点20个，DI点2个。

根据现场罐的分布，每个B3000控制4个罐，由4台B3000控制16个发酵罐，三个清酒罐由另一台B3000控制计算机，温度测量是通过所测点的铀电阻通过ARTD模块连接到

B3000前端智能单元，液位、气压参量都是通过差压变送器变成4~20MA信号，经过配电器调理进入AIMA模块，16个罐的冷媒调节阀输出量通过B3000的AOMA模块输出：控制算法均在B3000内部就地完成。所有开关时输入输出都是通过IDC5模块来实现，5个B3000通过485网与内置式的ISA控制器相连。由IOS内运行的FactoryFloor对整个系统进行控制组态和监视，以及报警、报表打印等功能。硬件的特点是：

1.功能电路高度模块化、标准化、维修简单，功能扩展易行。

2.可靠性高，结构紧凑实用。

3.散热性能好，抗干扰性强。

4.安全性好，系统异常手/自动切换。

五、系统软件

系统软件采用TCS的系统软件FACTORY FLOOR控制软件，控制软件采用模块化结构，各模块相互独立，又可以共用，可流程图组态。我们在此基础上采取了二次开发，引入中文，根据具体要求，开发了接口、用户界面。

系统软件采用模块化的结构，分为操作软件和控制软件两部分构成。

1. 操作软件(OFTODISPLAY)

为了使用方便，满足现场操作工使用的需要，采用汉字菜单知道画面，设置功能键，可以很容易调用各种显示画面，以便监视观察整个发过程的控制，并且可以修改控制参数，记录检测点的趋势曲线，并且设置操作密码，保证系统的安全性。

2.控制软件(OYTOCONTROL)

主要功能摸有输入输出模块、标度转换模块、PID模块、时序控制模块、越限报警处理模块和打印控制模块。

3.系统软件的功能

1)显示罐布置图、详细图、生产简介、工艺图。

2)实时在线显示各参数图。

3)检测各点的趋势显示。

4)可由键盘输出给定值或修改参数。

5)定时或即时打印参数报表。

6)随机屏幕拷贝打印各种工艺、详细图、趋势图。

7)设置操作员密码，保证系统的安全性。

8)于动——控制室远操——自动的双向无扰动切换。

9)完成发馈控制、时序控制，具有抗积分饱和功能。

六、运行结果

本系统在开始投入运行后半年，所生产的啤酒各项指标超越或达到国家指标，使该品牌啤酒的质量达到了最大限度的提高，并获国家金奖。该系统的投资仅为DCS系统报价的二分之一，啤酒厂在投产后二个月内即回收了控制系统的投资。