过程控制课程设计——啤酒发酵罐温度控制系统
啤酒发酵罐温度控制系统设计
内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目:啤酒发酵罐温度控制系统设计学生姓名:赵万里学号:1067112320专业:测控技术与仪器班级:2010-3指导教师:李忠虎教授2013年 9 月 3日摘要本文介绍了啤酒的酿造工艺,分析了啤酒发酵过程中发酵罐内酒体的温度变化特性,并结合锥形发酵罐的组成及原理,根据生产工艺要求,从而设计了啤酒发酵过程中发酵罐温度控制系统。
该设计是采用串级控制系统,通过控制流入发酵罐冷却套内液氨的流量,来达到控制发酵罐内酒体温度的目的。
设计过程中充分利用了过程控制理论和过程参数检测技术及仪表知识,完成了控制方案的选择、被控参数的选取,以及仪表的选型等内容。
关键词:啤酒发酵;温度控制;串级系统目录第一章绪论 (1)1.1 啤酒概述---------------------------------------------------- 11.2 啤酒的发酵-------------------------------------------------- 12.1 啤酒酿造工艺概述-------------------------------------------- 22.2 发酵工艺---------------------------------------------------- 22.2.1锥形发酵罐基本结构 (2)2.2.2 发酵过程中酒体的温度变化特性 (3)第三章检测控制系统设计 (5)3.1 被控对象分析------------------------------------------------ 53.2 控制方案的选择---------------------------------------------- 53.3 主、副被控参数的选取---------------------------------------- 63.4 主、副调节器调节规律的选择---------------------------------- 73.5主、副调节器正、反作用方式的选择----------------------------- 73.6 仪表选型---------------------------------------------------- 8第四章总结 (9)参考文献 (10)第一章绪论1.1 啤酒概述啤酒是以大麦芽、酒花、水为主要原料,经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计本文针对啤酒发酵过程中的自动控制问题,设计了一种基于PLC的啤酒发酵自动控制系统。
本文分别就控制系统的硬件选型、软件设计、控制策略和系统运行等方面进行详细介绍和分析。
1、控制系统硬件选型本系统采用三菱PLC FX2N-32MR作为控制器,配合三菱触摸屏进行操作界面设计和参数设置。
控制器和触摸屏之间通过RS232进行通信,以实现数据传输和数据显示功能。
此外,本系统还选用了温度、液位、气压和流量等传感器进行数据采集。
2、软件设计本系统主要采用ST语言进行软件编写,根据实际需求设计了三个主程序:数据采集程序、PID控制程序和触摸屏控制程序。
其中,数据采集程序主要负责对传感器数据进行采集和处理,PID控制程序负责控制发酵罐内的温度、液位、气压和流量等参数,使其始终处于最优状态。
触摸屏控制程序则是用户与系统之间的交互平台,通过触摸屏可以进行参数设置和操作控制等功能。
3、控制策略本系统采用经典的PID控制算法进行参数控制。
具体而言,对于发酵罐的温度控制,系统通过温度传感器对温度进行实时监测,并将监测到的温度值与设定的目标温度进行比较,以计算出误差值。
接着,根据PID控制算法的控制策略,对比例、积分和微分三个参数进行计算,并通过控制电路将控制信号传输到加热器或冷却器上,以实现对温度的有效控制。
4、系统运行通过对系统进行实验测试,可以发现本系统具有运行可靠、控制精确、响应速度快等优点。
在实际应用中,只需设置不同的控制参数就可以实现针对不同类型啤酒的发酵控制,可广泛应用于啤酒生产企业中。
综上所述,本文基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计已经基本实现,具有较高的设计实用性和研究价值。
发酵罐温度控制系统讲解
题目:发酵罐温度控制系统设计课程设计(论文)任务及评语院(系):教研室:Array注:成绩:平时40% 论文质量40% 答辩20% 以百分制计算摘要本题要设计的是温度控制系统,发酵是放热反应的过程。
随着反应的进行,罐内的温度会逐渐升高。
而温度对发酵过程具有多方面的影响。
因此,对发酵过程中的温度进行检测和控制就显得十分重要。
本课题设计了发酵罐温度控制系统,选择的传感器为Cu100,由于信号很小,所以就需要通过差动放大电路进行放大并且经过了滤波电路滤波,然后将处理后的电压信号经过V/I转换,输出4~20mA的电流信号,最后进行仿真分析以及参数的计算,以达到通过对冷水阀开度的控制对发酵罐温度控制的目的。
本系统应用温度控制系统,有助于提高发酵效率,有助于提高工厂产值,并且可以使资源得到更充分的作用。
关键词:温度控制;PID控制器;V/I转换;比较机构目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (2)2.1 概述 (2)2.2 系统组成总体结构 (2)2.3 传感器选择 (2)第3章电路设计 (4)3.1 传感器电路 (4)3.2 比较机构电路 (7)3.3 PID调节器并联实现电路 (7)3.4 V/I转换电路 (8)3.5 直流稳压电源电路 (9)第4章仿真与分析 (10)4.1 传感器电路仿真 (10)4.2 PID控制器电路 (11)4.3 V/I转换电路 (12)第5章课程设计总结 (14)参考文献 (15)附录Ⅰ (16)附录Ⅱ (18)附录Ⅲ (20)第1章绪论在工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
其中,温度控制也越来越重要。
在工业生产的很多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉、发酵罐和锅炉中的温度进行检测和控制。
本次课设要求设计发酵罐的温度控制系统。
发酵是放热反应的过程。
随着反应的进行,罐内的温度会逐渐升高。
而温度对发酵过程具有多方面的影响:它会影响各种酶反应的速率,改变菌体代谢产物的合成方向,影响微生物的代谢调控机制,除这些直接影响外;温度还对发酵液的理化性质产生影响,如发酵液的粘度;基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率。
啤酒发酵过程温度控制的设计
X X X X 学院《啤酒发酵过程温度控制的设计》大作业报告专业计算机科学与技术学号姓名日期2015.12.301、作业内容及任务麦汁发酵过程是一个复杂的生物化学过程,通常在锥形发酵罐中进行。
目前的处理方法多是在麦汁发酵期间,在二十多天的发酵期间,根据酵母的活动能力,生长繁殖快慢,确定发酵曲线。
要使酵母的繁殖和衰减、麦汁中糖度的消耗等达到最佳状态,必须严格控制各阶段的温度,使其在给定的温度曲线的±0.5℃范围内。
发酵期间锥形发酵罐控制上、中、下三部分的温度,温度曲线见下图。
图1 发酵过程温度工艺曲线通过啤酒发酵过程,掌握相关步骤。
考查动手能力和对所学知识的掌握程度,以及查阅资料和收集信息能力。
使设计者熟悉本设计的相关知识及培养解决设计过程中可能遇到问题的能力。
图2 发酵罐的测控点分布及管线图2、对作业的认知或解读麦汁发酵过程是啤酒生产中的一个重要环节。
过去。
啤酒发酵过程采用传统的手工操作控制,生产效率低,劳动强度大,不易于管理;啤酒质量差,产量低,酒损多。
有些啤酒生产厂家采用常规的仪表调节系统,虽然给企业带来一些益处,但也不利于现代化管理和机动灵活地修改工艺参数。
采用计算机对啤酒发酵过程进行自动控制和现代化管理,很好地解决以上问题,获得了巨大的经济效益和社会效益。
图3 计算机控制系统原理图3、系统结构模型框图T1T30图3 啤酒发酵过程计算机控制系统硬件框图4、系统硬件元器件选型WZP-231铂热电阻、RTTB-EKT 温度变送器进行温度测量和变送、I/V 变换板、A/D板、电容式液位变送器及电动调节阀等5、硬件设计(1)模拟量输入通道设计本系统检测30个温度(T1~T30)、10个压力(p1~p10)、10个液位(H1~H10)。
对于温度,我们选用WZP-231铂热电阻30支和RTTB-EKT温度变送器30只进行温度测量和变送,即将-20~+50℃变换成4~20mA DC信号变换成1~5V DC信号,最后把1~5V DC信号送至32路12位光电隔离A/D板IPC5488,从而实现温度的数据采集。
任务书:啤酒发酵温度控制系统设计 电子信息工程
xx大学毕业设计(论文)任务书信息科学与工程学院电子信息工程专业091 班xx 同学:现给你下达毕业设计(论文)任务如下,要求你在预定时间内,完成此项任务。
一、毕业设计(论文)题目啤酒发酵温度控制系统设计二、毕业设计(论文)背景啤酒发酵温度的控制是决定产品品质的关键因素, 所以, 必须对生产过程中的温度进行严格的控制。
啤酒发酵是一个具有时变性、非线性的复杂生化反应过程, 使用冷却酒精水通过热交换器间接降温的方法控制发酵温度。
传统的手动控制不仅控制质量不稳定, 而且操作工人的劳动强度也很大, 人力资源浪费问题十分严重, 为此我们使用以51单片机为核心的控制系统,来控制啤酒发酵温度。
采用单片机对温度进行实时控制, 并采取相应的软硬件抗干扰措施,使控制系统不仅具有方便、灵活的优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而可以显著提高啤酒产品的品质。
三、毕业设计(论文)目标、研究内容和技术要求目标:完成基于单片机的啤酒发酵温度自动控制系统设计和控制器硬件实现。
内容:1. 了解啤酒发酵过程的温度分段控制工艺;2. 进行基于单片机的啤酒发酵温度自动控制系统设计;3. 利用STC单片机完成发酵温度控制器的硬件演示电路设计和LabVIEW远程控制界面设计。
技术要求:1. 实现发酵罐内温度的实时采样监测(精度0.1◦C)和现场液晶显示;2. 根据啤酒发酵各阶段的工艺要求,制定相应的温度设定值变化曲线;3. 手动输入各阶段发酵温度的设定值作为控制参量,并将“设定值”和“阶段”液晶显示;4. 比较设定温度和实际温度大小,显示“开/关冷却阀”,用发光二极管颜色区分两种状态。
四、课题所涉及主要参考资料[1] 邓荣. 基于单片机的啤酒发酵温度控制系统[J]. 工业控制计算机, 2008, 21(1): 58-58.[2] 向艳. C语言程序设计. [M]. 北京:电子工业出版社, 2008.[3] 徐爱钧.单片机原理应用教程-基于Proteus虚拟仿真[M]. 北京:电子工业出版社,2009.[4] 邓荣. 基于AT89S52单片机的啤酒发酵温度控制系统[J]. 国外电子测量技术, 2007, 26(11):59-61.[5] 丁元杰. 单片微机原理及应用(第3版)[M]. 北京: 机械工业出版社, 2007.五、进度安排周次工作内容预定目标13年1周查阅资料选题确定毕业设计题目13年2-3周收集相关资料并翻译基本完成外文资料的翻译13年4周下达任务书、撰写文献综述完成文献综述的撰写13年5周制定进度表、框图理解论文论证的基本思想13年6-7周研究啤酒发酵温度控制工艺掌握啤酒发酵的相关知识13年8-9周研究温度控制模块完成51单片机对温度控制模块的设计13年10-11周实现51单片机对各模块控制的整合完成51单片机对发酵温度控制的仿真13年12周对发酵温度控制流程形成论文思路并撰写论文草稿基本完成13年13周论文的修改、排版形成论文正文13年14-15周论文答辩资料收集完成资料收集,准备答辩13年16周论文答辩论文答辩六、毕业设计时间:2013 年 2 月25 日 2013 年 6 月14 日七、本毕业设计必须完成的内容1.调查研究、查阅文献和搜集资料。
发酵罐温度控制系统课程设计
专业课程设计报告题目:发酵罐温度控制课程:MATLAB学生姓名:任晨曦学生学号:1714010117年级:17级专业:自动化班级:1班指导教师:贾文晶机械与电气工程学院制2020年5月目录1、概述 (3)1.1温度对发酵的影响 (3)1.2发酵对温度的控制要求 (3)2、设计任务与要求 (4)2.1设计任务 (4)2.2设计要求 (4)3、控制方案设计 (5)3.1控制系统的选择 (5)3.2控制参数的选择 (5)3.3控制系统的方框图 (5)3.4调节规律的选择 (6)3.5调节器作用方式的选择 (7)4、simulink建模及仿真实验 (7)4.1Matlab简介 (7)4.2控制系统simulink建模 (7)4.2.1发酵罐温度数学模型的建立 (7)4.2.2执行器与温度检测变送器建立 (8)4.2.3主、副回路控制器建模 (8)4.3系统simulink仿真结果 (9)4.4系统优化及稳定性分析 (10)5、总结与体会 (10)六、参考文献 (11)1、概述1.1温度对发酵的影响微生物的生长繁殖及合成代谢产物都需要在合适的温度下才能进行。
温度的变化影响各种酶反应的速率和蛋白质的性质。
温度对菌体生长的酶反应和代谢产物合成的酶反应的影响往往是不同的。
温度能改变菌体合成代谢产物的方向。
并且发酵液的粘度、基质和氧气在发酵液中的溶解度和传递速率、某些机制的分解吸收速率等都受温度变化的影响,进而影响发酵动力学特性和产物的生物合成。
而温度的变化是发酵过程热能产生和散失的综合效应。
产生的因素有生物热、搅拌热,散热的因素有蒸发热、辐射热——向大气辐射的热、以及显热——水的蒸汽热和废弃因温度差异排放时所带走的热量。
1.2发酵对温度的控制要求开始可适当升高温度,以利于孢子萌发和菌体的生长繁殖,待发酵温度开始上升后,应保持在菌体的最适生长温度,到主发酵旺盛阶段,温度应控制在比最适生长温度低一些,既代谢产物合成的最适温度,到发酵后期,温度下降,此时适当升温可提高产量。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计一、引言啤酒是一种古老的饮料,经过发酵产生。
在传统的啤酒生产过程中,发酵过程需要精确的控制,以保证最终产品的质量和口感。
为了提高生产效率和产品质量,采用自动控制系统对啤酒发酵过程进行控制是非常必要的。
PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于工业自动化控制系统的控制器,它通过编程来实现逻辑控制、定时控制、计数控制等功能。
本文将设计一种基于PLC的啤酒发酵自动控制系统,以实现对啤酒发酵过程的自动控制。
二、系统设计1. 系统架构设计本系统采用了PLC作为控制器,传感器负责采集发酵过程中的温度、压力和PH值等参数,控制执行元件包括发酵罐内的搅拌器、温度控制装置和酵母添加装置。
整个系统的架构如图1所示:PLC通过传感器采集的数据进行逻辑控制,控制发酵罐内的搅拌器、温度控制装置和酵母添加装置,从而实现对发酵过程的自动控制。
2. 系统功能设计(1)温度控制在啤酒发酵过程中,温度是一个非常重要的参数。
过高或过低的温度都会影响发酵速率和产品质量。
系统需要能够对发酵罐内的温度进行实时监测,并根据预设的温度范围进行控制。
当温度过高时,系统应该能够通过控制冷却装置来降低温度;当温度过低时,系统应该能够通过控制加热装置来提高温度。
(3)压力控制在发酵罐内,产生的二氧化碳会增加罐内的压力。
系统应该能够对罐内的压力进行实时监测,并根据预设的压力范围进行控制。
当压力过高时,系统应该能够通过释放装置来释放二氧化碳,以降低罐内的压力。
3. 系统软件设计PLC的软件设计主要包括控制逻辑设计和人机界面设计。
控制逻辑设计是将控制任务分解为各个子任务,并设计每个子任务的控制逻辑;人机界面设计是设计用于监控和操作的人机界面。
(1)控制逻辑设计控制逻辑设计首先需要确定系统的控制目标,然后根据控制目标设计各个子任务的控制逻辑,最后将各个子任务的控制逻辑组合成系统的整体控制逻辑。
对于温度控制任务,可以设计如下的控制逻辑:IF 温度 < 设定温度 - 2 THEN 打开加热装置IF 温度 > 设定温度 + 2 THEN 打开冷却装置IF 设定温度 - 2 <= 温度 <= 设定温度 + 2 THEN 关闭加热装置和冷却装置(2)人机界面设计人机界面设计主要包括监控界面和操作界面。
啤酒发酵的控制系统设计
D S C 系统的管理软件采用Wi dws n o 编程,界面丰富、 操作直观、易学实用。上位机能够实现以下功能 【 :①工 作状态概览、动态测量显示 、实时阀门状态反馈;②手动
自 动控制方式无扰动切换;④所用工艺曲线、P D I 参数和报
警限等能够进行在线修改;④主要运行参数可以实时或随
pr c s e m e a i n,a o m e s o e c s t m f e o p r s n, e pe t v l o e s of f r nt t o nd c m nt n a h ys e a t r c m a i o r s c i e y.
RESE ARCH 究 研
啤酒发酵 的控制系统设计
张子军
( 东省 农业 机 械研 究所 ,广 州 5 O 5) 广 16 O
摘
要 基于啤酒发酵工艺的研究,全面介绍 了D S A , C 、C N ̄线及P C L 在发酵过程控制 中的应用,并比较了两种
系统之间的优劣。本文详细探论了P C L 模块的配置与设计 、模糊P D I 控制系统的优势和作用步骤 。
Abs r t act :Th o g t pr r u h he e—s u y o t e e m e at o t c t d n h f r nt i n e hni e o b e t e qu s f e r, h pr s nt e e pape r r undl o y i r d e t appl c t o nt o uc s he i a i n o DCS, AN us, n PLC o he o r l ng f C b ad t t c nt ol i
关键词 发酵工艺 C 总线 模块设计 模糊P D A I
毕业设计开题方案---利用PLC实现啤酒发酵罐温度的自动控制
毕业设计方案学院控制科学与工程专业自动化姓名学号设计题目:利用PLC实现啤酒发酵罐温度的自动控制一、设计方案内容:(本页可另加页)1.国内外研究现状、水平及存在的问题:目前,国内啤酒生产(糖化、发酵工段)的控制水平基本上可以分为四个档次。
(1)完全手动操作方式其主要特点是阀门为手动。
对温度、压力、液位、流量、浊度、电导率等生产过程中的模拟量信号采用常规分散仪表进行采集,然后集中或现场显示,操作人员在现场或集中操作盘(柜)上控制主要设置启停,阀门由工人到现场操作。
这种方式下啤酒生产工艺参数得不到可靠执行,一致性较差,啤酒质量受人为因素影响较大,而且工人的操作劳动强度很大,主要生产设备与装置不能工作在较佳状态,原材料利用率低,产品能耗大,不可能采用较复杂的先进工艺生产啤酒,生产成本较高。
(2)半自动控制方式(集中手动控制方式)以马赛克模拟屏为代表。
其主要特点为阀门多采用气动或电动自动阀门。
采取诸如数据采集器等手段采集各种过程量进入控制室,一般设有马赛克模拟屏或上位机。
在模拟屏或上位机上显示各种温度、流量、压力、液位等过程参数和电机、阀门的开启状态,对生产过程进行监控,操作人员根据显示的参数和工艺参数对比,在模拟屏或操作台上遥控阀门开启和电机启停从而满足工艺要求,生产中的关键数据由人工记录。
但由于需要操作工人的频繁介入,其啤酒质量和口味也有较大的波动,工人劳动强度也比较大。
(3)PC机+数据采集插卡方式以工业PC机加各种数据采集卡为代表,过程控制中的各种信号在外围通过相应的变送器送入插在工业PC机插槽中的数据采集卡,在PC机画面上显示各种生产过程参数,同时控制阀门与泵、电机等设备的启、停来满足工艺生产要求,目前国内不少啤酒厂发酵车间采用这种系统进行控制。
一定程度上解决了啤酒生产过程控制问题,但存在以下缺点:a.系统可靠性差。
b.画面呆板,缺乏一般工控组态软件灵活的程序脚本控制功能,同时系统本身安全性差,难以建立有效的操作等级和权限制度。
啤酒发酵PLC控制系统设计
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引 言
啤酒 是 世界 上 产量 及 消费 最大 的 一种 酒 ,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 。研 究如 何提 高 啤
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仞始 化
P L C 实现啤酒发酵温度控制 的主要任务是实时测控 发 酵罐 上 、中 、下 三 段温 度 ,通 过P I D 计 算控 制 电磁 阀开 度 ,使 罐温 与啤酒 发 酵工 艺温 度 曲线 保持 一致 ,同时 通过 控 制 发酵 罐排 气 阀 ,使罐 内压 力符 合 生产 工艺 要 求 。因啤
定时 间的低温贮 酒 ,整个 发酵过 程基 本结 束 。
2控制系统的设计
2 . 1 P L C 控 制 系统方 案 根据 啤 酒发 酵 工艺 控制 需 求 ,充分 考虑 企 业 的综 合实 力 、现状 与发 展 等 因素 ,设计 P L C 控制 系统方 案 。其控 制
结构 如 图2 所示 。
制可 以 分 为 三个 阶 段 ,如 图1 所示 :主 发酵 期 、后 发酵 期 和 成 熟期l 2 ] 。
最新发酵罐的温度控制系统
发酵罐的温度控制系统内蒙古科技大学信息工程学院测控专业生产实习报告引言啤酒的原料是大麦。
大麦是世界上种植最早的谷物之一,它的产量在谷物排名上,位于小麦、玉米、稻谷之下,位居第四,并且大麦不是人类的主食,习惯上用作饲料。
啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料,而且营养丰富,人们适量饮用时对身体是影响相对较小。
在1972年世界第九次营养食品会议上,曾推荐啤酒为营养食品,也有人把啤酒称作营养食品、可口食品、卫生食品、方便食品等。
而本次去雪鹿啤酒厂,了解了啤酒的生产过程。
而啤酒发酵,是放热放应的过程,随着反应的进行,罐内的温度会逐渐升高,随着二氧化碳等的产物不断升高,密闭罐内的压力也会随着升高,然而为了使啤酒有更好的品质,需要让发酵罐的温度根据工艺温度曲线变化。
随着微处理器等的发展,PLC已经在工业领域得到广泛应用,根据PLC技术,利用PID控制算法设计了发酵罐温度自动控制系统……一、总论1、企业背景雪鹿啤酒厂:燕京啤酒(包头雪鹿)股份有限公司作为中西部地区第一大啤酒生产企业, 占地面积14.15万平方米,是内蒙古自治区首家通过质量管理体系,环境管理体系及食品安全管理体系,“三标一体”化认证的啤酒生产企业,产品取得了国家绿色食品和QS认证标志,是自治区高新技术企业。
在2010年中国酒类流通协会、中华品牌战略研究院共同主办的,“华樽杯” 中国酒类品牌价值评议中,其品牌价值为17.39亿,在国内啤酒类行业位于第15位。
在内蒙古酒类行业里品牌价值名列第二。
"华樽杯"酒类品牌价值评议是酒类行业里最有最权威,最专业的无形资产评估。
2、酿造啤酒的原料酿造啤酒的主要原料是大麦,水,酵母,酒花。
3、工艺流程啤酒生产工艺流程可分为制麦、糖化、发酵、包装四个工序。
现阶段常用生产工艺流程如下:1)制麦过程:大麦必须通发芽过程将内含的难溶性淀料转变为用于酿造工序的可溶性糖类。
大麦收获后储存2至3个月,经风选或筛选除杂,永磁筒去铁,比重去石机除石,精选机分级,才能进麦芽车间进行麦芽制造。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计引言啤酒是一种古老的酿造饮料,而发酵是啤酒酿造过程中其中一个最关键的步骤。
发酵过程需要严格的控制温度、压力和搅拌速度等参数,以确保最终产品的质量和风味。
开发一套自动控制系统来监测和调节发酵过程是至关重要的。
本文将介绍一种基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计,以及其在啤酒酿造中的应用。
一、啤酒发酵过程的控制需求啤酒发酵是在一定条件下,酵母利用麦芽中的糖类产生酒精和二氧化碳的过程。
这个过程需要严格的控制来保证啤酒的质量和口感。
发酵过程中需要控制以下参数:1.温度:酵母在不同温度下会有不同的发酵速率,过高或过低的温度都会影响发酵的效果。
2.压力:发酵过程会产生大量的二氧化碳,需要通过控制压力来避免发酵罐的爆炸。
3.搅拌速度:搅拌速度会影响酵母和麦芽的接触和传质速度,从而影响发酵效果。
一套自动控制系统需要能够实时监测发酵过程中的温度、压力和搅拌速度等参数,并且能够根据实时数据对这些参数进行调节。
二、基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计PLC(可编程逻辑控制器)是一种专门用于工业自动化控制的设备。
它能够接收输入信号做出相应的逻辑运算,并产生输出信号来控制设备。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计如下:1.传感器和执行元件选型:系统需要使用温度传感器、压力传感器和搅拌器执行元件来感知和控制发酵过程中的各项参数。
传感器需要选择能够适应潮湿、高温环境的工业级传感器,执行元件需要选择能够承受高温、高压的设计。
2.PLC选型:根据系统的需求,选用适合的PLC型号,能够满足系统的输入输出信号需求,并且能够稳定可靠地运行在工业环境中。
3.系统架构设计:根据发酵过程的特点和需求,设计系统的硬件架构和控制逻辑。
系统需要能够同时监测和控制多个参数,并且能够在异常情况下及时报警。
系统需要能够记录历史数据以便后续分析和追溯。
4.编程设计:根据系统的硬件架构和控制逻辑,编写PLC程序,实现对发酵过程中各项参数的实时监测和控制。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计随着现代化工业的发展,自动化控制系统在各个领域得到了广泛的应用。
在食品饮料行业中,啤酒发酵过程的自动控制系统设计尤为重要。
由于啤酒的发酵过程需要严格控制温度、压力、PH值等参数,传统的人工操作难以保证生产的稳定性和品质一致性。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统成为了现代啤酒生产中的重要技术手段。
PLC(Programmable Logic Controller),即可编程逻辑控制器,是一种专门用于工业控制的计算机。
基于PLC的自动控制系统具有稳定、可靠、高效的特点,能够满足啤酒生产对于生产过程的严格要求。
本文将针对基于PLC的啤酒发酵自动控制系统进行设计,从控制系统的硬件配置、软件编程以及系统调试与运行等方面进行详细阐述。
一、控制系统的硬件配置基于PLC的啤酒发酵自动控制系统的硬件配置包括PLC主控单元、输入输出模块、温度传感器、压力传感器、PH值检测仪和执行器等。
PLC主控单元是整个控制系统的核心,负责控制各个执行器的动作,并实时监测各个传感器的信号。
输入输出模块用于连接PLC 主控单元与外部设备,接收传感器的信号并控制执行器的动作。
温度传感器、压力传感器和PH值检测仪则用于监测发酵过程中的关键参数,为控制系统提供反馈信息。
执行器则根据PLC主控单元的指令进行相应的动作,如调节发酵罐中的温度、压力等参数。
在控制系统的硬件配置中,需要充分考虑设备的可靠性和稳定性,选择高质量的PLC 主控单元和传感器,以确保控制系统能够长时间稳定运行。
还需要合理规划输入输出模块的数量和位置,确保可以满足发酵过程中的实时监测和控制需求。
在选用执行器时,也需要考虑其控制精度和响应速度,以确保能够精确地控制发酵过程中的各项参数。
二、控制系统的软件编程控制系统的软件编程是基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计中的关键环节。
通过编程,可以实现对发酵过程中各个参数的精确控制,以及对异常情况的及时响应。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统课程设计 精品
辽宁工业大学PLC技术及应用课程设计(论文)题目:啤酒发酵过程中温度的PLC控制院(系):电气工程学院专业班级:学号:学生姓名:指导教师:(签字)起止时间:2013.12.9-2013.12.18辽宁工业大学课程设计说明书(论文)课程设计(论文)报告的内容及其文本格式1、课程设计(论文)报告要求用A4纸排版,单面打印,并装订成册,内容包括:①封面(包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等)②设计(论文)任务及评语③中文摘要(黑体小二,居中,不少于200字)④目录⑤正文(设计计算说明书、研究报告、研究论文等)⑥参考文献2、课程设计(论文)正文参考字数:2000字周数。
3、封面格式4、设计(论文)任务及评语格式5、目录格式①标题“目录”(小二号、黑体、居中)②章标题(四号字、黑体、居左)③节标题(小四号字、宋体)④页码(小四号字、宋体、居右)6、正文格式①页边距:上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订;②字体:一级标题,小二号字、黑体、居中;二级标题,黑体小三、居左;三级标题,黑体四号;正文文字,小四号字、宋体;③行距:20磅行距;④页码:底部居中,五号、黑体;7、参考文献格式①标题:“参考文献”,小二,黑体,居中。
②示例:(五号宋体)期刊类:[序号]作者1,作者2,……作者n.文章名.期刊名(版本).出版年,卷次(期次):页次.图书类:[序号]作者1,作者2,……作者n.书名.版本.出版地:出版社,出版年:页次.课程设计(论文)任务及评语院(系):电气工程学院教研室:自动化Array注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要啤酒发酵是啤酒生产工艺流程中关键环节之一,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、大时间常数和变量的特点,提出了S7-200PLC核心的温度控制系统方案。
基于PLC的啤酒发酵罐温度控制系统设计
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AbstractBeer fermentation is one of the key steps of beer production. Thus, on the basis of some projects in breweries, this thesis investigated beer fermentation automation and Fuzzy Intelligent PID algorithm applied in this process. It is an attempt to apply high technology to traditional industry and has importantly practical meaning. In this paper, beer fermentation process for the project background, the use of PLC in the beer fermentation process temperature control, which is more firmly grasp PLC and used to produce practical and understanding of the beer production process have a very good role. What this research solute is: As the object of beer fermentation, degeneration, and the uncertainty of the delay, a decision must be in control of fermentation tank special control algorithms. As each there are individual differences, but in different process conditions, different fermentation bacteria, the object characteristics vary. Therefore it is difficult to find or create a precise mathematical model to simulate and forecast control. To save energy, reduce production costs and to meet the requirements of control, temperature control of fermentation tank selected the detection of the fermentation tank, in the next paragraph 3 of the temperature, through the upper, middle and lower imports of liquid ammonia in paragraph three Electromagnetic valve to achieve fermentation tank temperature control method. To solute the whole process temperature control by PLC, the system performance higher than price, reliable, advanced technology, to fully meet the fermentation process of beer production technology requirements, taking into account the practical needs.Keywords: programmable logic controller; fermentation temperature; temperature control目录第1章概述 (1)1.1选题的目的和意义 (1)1.2啤酒发酵控制系统方案综述 (2)1.3实现啤酒发酵罐温度PLC控制的主要研究工作 (3)1.4本章小结 (3)第2章啤酒发酵工艺概述 (4)2.1啤酒发酵概述 (4)2.2发酵各阶段温度控制机理 (4)2.3啤酒发酵设备概述 (6)2.4啤酒发酵温控基本要求 (6)2.5啤酒发酵工艺流程 (7)2.6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 (10)3.1可编程序控制器PLC的特点 (10)3.2PLC的组成与基本原理 (11)3.3PLC在啤酒发酵中应用的可行性 (14)3.4本章小结 (15)第4章啤酒发酵温度PLC控制方案 (16)4.1系统控制要求及功能 (16)4.2系统硬件配置 (18)4.3啤酒发酵温度PLC控制系统的I/O分配 (23)4.4本章小结 (25)第5章PLC实现啤酒发酵温度控制的程序设计 (26)5.1编程软件的介绍 (26)5.2控制程序流程图 (29)5.3PID控制 (32)5.4系统程序设计 (34)5.5本章小结 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)附录 (41)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。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计一、引言随着科学技术的不断进步,自动化控制系统在各行各业中得到了广泛应用,啤酒生产作为重要的酿造行业也不例外。
传统的啤酒生产方式需要大量的人工操作,生产效率低下,而且容易受到人为因素的影响。
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计能够有效地解决这些问题,提高啤酒生产的自动化水平和生产效率,保证啤酒的品质稳定。
二、系统功能需求分析1. 温度控制功能:啤酒发酵过程中,温度是一个非常重要的控制参数,发酵罐内的温度需要在一定的范围内保持稳定。
基于PLC的控制系统能够通过传感器实时监测发酵罐内的温度,根据预设的控制策略自动调节加热或降温设备,保持温度在合适的范围内。
2. 液位控制功能:在发酵过程中,发酵罐内的液位需要随着发酵过程的进行而逐渐降低。
PLC控制系统可以通过液位传感器监测发酵罐内的液位变化,及时发出控制信号,控制出液阀实现液位的自动控制。
3. 搅拌控制功能:在发酵过程中需要对发酵液进行搅拌以保证发酵液中的微生物得到充分的氧气供应和营养物质的均匀分布。
PLC控制系统可以通过控制搅拌器的启停和转速,实现发酵液中的搅拌控制。
4. PH值控制功能:发酵过程中PH值的变化会对发酵液中微生物的生长和代谢产生影响。
PLC控制系统可以通过PH传感器监测发酵液的PH值,自动调节酸碱液的加入量,保持发酵液的PH值在合适的范围内。
出预设范围,就能够及时发出故障报警信号,提醒操作人员进行相应的处理。
三、系统结构设计基于PLC的啤酒发酵自动控制系统由PLC控制器、传感器、执行机构和人机界面组成。
PLC控制器负责接收传感器采集的各个控制参数数据,根据预设的控制策略进行控制计算,并通过输出模块控制执行机构完成相应的控制动作。
传感器负责采集发酵过程中各个控制参数的数据,如温度传感器、液位传感器、PH传感器、氧气浓度传感器等。
啤酒发酵计算机温度控制系统设计
课程设计报告题目:啤酒发酵计算机温度控制系统设计课程:专业:班级:姓名:学号:一、课程设计目的和任务《计算机控制技术》是一门实用性和实践性都很强的课程,课程设计环节应占有更加重要的地位。
计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程,它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。
通过本课程设计,学生应学习并掌握:1.掌握总线式工业控制机控制系统硬件方案设计,包括工业控制机、模拟输入、输出通道设计和元器件选型,掌握模拟量输入、输出通道及接口连接线路绘制。
2.掌握工业控制机控制系统软件方案(数学模型分析、控制策略、控制算法等)设计,掌握数据采集及处理程序、控制算法程序和模拟量输出程序流程图及软件编程。
这次课程设计的任务是:啤酒发酵计算机温度控制系统设计二、课程设计的要求2.1啤酒发酵工艺简介啤酒发酵是一个复杂的生物化学过程,通常在锥型发酵罐中进行。
在二十多天的发酵期间,根据酵母的活动能力,生长繁殖快慢,确定发酵给定温度曲线,如下图所示。
要使酵母的繁殖和衰减、麦汁中糖度的消耗和双乙酰等杂质含量达到最佳状态,必须严格控制发酵各阶段的温度,使其在给定温度的±0.5℃范围内。
2.2系统控制要求(1)现要求控制1个200m3的锥形啤酒发酵罐,罐测量3个参数,即发酵罐的上、中、下三段温度,三段温度的测量范围:-20—+50℃,共有三个温度测量点,因此需检测3个参数。
(2)自动控制各个发酵罐中的上、中、下三段温度使其按上图所示的工艺曲线运行,温度控制误差不大于±0.5℃。
共有3个控制点。
(3)控制规律被控对象可视为纯滞后的一阶惯性:a、在恒温段采用增量型PI控制算法b、在升温和降温段采用增量型PID控制算式c、考虑被控对象为纯滞后的一阶惯性,还要采用施密斯(Smith)预估计控制算法。
(4)系统软件设计要求a、数据采集程序:按顺序采集三个温度信号,每个信号采集5次并储存起来,采样周期为T=2s。
MATLAB课设啤酒厂发酵罐温度控制系统仿真
内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计报告题目:啤酒厂发酵罐温度控制系统仿真学生姓名:学号:专业:班级:指导教师:目录目录 (1)前言 (2)第1章概述啤酒发酵工艺概述 (3)1.1啤酒工艺的背景 (3)1.2啤酒发酵工艺概述 (4)1.2.1温度对发酵的影响 (4)1.2.2发酵对温度控制的要求 (5)第2章总体方案设计 (6)2.1控制系统的选择 (6)2.2控制系统的方框图 (6)2.3控制参数的选择 (7)2.4调节规律的选择 (7)2.5调节器作用方式选择 (9)第3章 simulink建模 (10)3.1MATLAB简介 (10)3.2控制系统Simulink建模 (10)3.2.1发酵罐温度数学模型的建立 (10)3.2.2执行器及温度检测变送器建模 (11)3.2.3主、副回路控制器建模 (11)3.3系统Simulink建模方框图 (12)第4章 simulink仿真与优化设计 (13)4.1系统Simulink仿真结果 (13)4.2系统优化稳定性分析 (14)第5章总结 (16)参考文献 (17)前言仿真技术是一门利用物理模型或数学模型模拟实际环境进行科学实验的技术,它具有经济、可靠、实用、安全、灵活和可多次重复使用的优点,目前已经被广泛地应用于几乎所有的科学技术领域,成为分析、综合各种复杂系统的一种强有力的工具和手段。
在工业自动化领域,控制系统的分析、设计和系统调试、改造,大量采用仿真技术,本次控制系统仿真课程设计就是在我们所学过程控制系统课程设计的基础上,结合生产工艺实际状况,对所设计的生产工艺流程控制系统的参数(温度、压力、流量、物位、成分),采用MATLAB仿真软件,进行安全性、经济性以及进行实验研究的可能性专业仿真,使我们能获得系统最优品质和性能,在现场调试时,可以迅速完成调试任务,在系统运行时,预防事故发生,以提高系统的性能和运行效率。
同时,能将其熟练的应用于实际生产工艺的过程中。
发酵罐温度控制系统设计
内蒙古科技大学过程控制工程课程设计说明书题目:发酵罐温度控制系统的设计学生姓名:学号:专业:测控技术与仪器班级:2009-3指导教师:目录前言.................................................... 错... 误!未定义书签。
1工艺过程概述........................................... 错.. 误!未定义书签。
1.1工艺背景: ..................................... 错.. 误!未定义书签。
1.2 温度对发酵的影响............................... 错. 误!未定义书签。
1.2.1温度影响微生物细胞生长.................... 错. 误!未定义书签。
1.2.2温度影响产物的生成量...................... 错. 误!未定义书签。
1.2.3温度影响生物合成的方向.................... 错. 误!未定义书签。
1.2.4温度影响发酵液的物理性质.................. 错误!未定义书签。
1.3、影响发酵温度变化的因素:...................... 错. 误!未定义书签。
1.4发酵热的测定.................................... 错.. 误!未定义书签。
1.5最适温度的选择与发酵温度的控制.................. 错. 误!未定义书签。
1.5.1温度的选择4..2 发酵罐温度控制系统的设计.............................. 错. 误!未定义书签。
2.1总体设计方案4...2.1.1系统总框图5..2.2 硬件设计............................................................................ 6. .2.2.1温度采集电路6..2.2.2PLC 与计算机的通信6..2.3软件部分7..3 总结............................................................................ 1. .1.参考文献:............................................................................ 1. .2.过程控制系统课程设计是测控技术与仪器专业的实践教学环节。
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内蒙古科技大学信息工程学院过程控制课程设计报告题目:啤酒发酵罐的温度控制系统设计学生姓名:***学号:**********专业:测控技术及仪器班级:09测控2班指导教师:***前言啤酒生产是一个利用生物加工进行生产的过程,生产周期长,过程参数分散性大,传统操作方式难以保证产品的质量。
近年来,国外的各大啤酒生产厂家纷纷进军中国市场,凭借技术优势与国内的啤酒生产厂家争夺市场份额。
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。
啤酒的发酵过程是一个微生物代谢过程。
它通过多种酵母的多种酶解作用,将可发酵的糖类转化为酒精和CO2,以及其他一些影响质量和口味的代谢物。
在发酵期间,工艺上主要控制的变量是温度、糖度和时间。
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我国大部分啤酒生产厂家目前仍然采用常规仪表进行控制,人工监控各种参数,人为因素较多。
这种人工控制方式很难保证生产工艺的正确执行,导致啤酒质量不稳定,波动性大且不利于扩大再生产规模。
在啤酒生产过程中,糖度的控制是由控制发酵的温度来完成的,而在一定麦芽汁浓度、酵母数量和活性的条件下时间的控制也取决于发酵的温度。
因此控制好啤酒发酵过程的温度及其升降速率是解决啤酒质量和生产效率的关键。
在本次啤酒发酵温度控制系统设计过程中各种工艺参数的控制采用串级控制系统实现,主要控制锥形发酵罐的中部温度,采用常规自动化仪表及装置来实现温度及其他参数的检测与控制、显示。
1 工艺过程概述1.1啤酒生产工艺过程啤酒生产过程主要包括糖化、发酵以及过滤分装三个环节。
1.1.1糖化糖化过程是把生产啤酒的主要原料与温水混合,利用麦芽的水解酶把淀粉、蛋白质等分解成可溶性低分子糖类、氨基酸、脉、肤等物质,形成啤酒发酵原液-麦汁。
1.1.2发酵啤酒发酵时候,会产生热量,温度一直在升高。
当发酵液温度升到最适合酵母生长的10℃时候就要开始控不让它继续升温,主要是采用将发酵罐外壁周围的通过冷媒来降温。
一般冷媒是用氨液或者酒精水,冷媒易挥发气化吸热。
主酵结束要进行双乙酰还原自然升温到12℃。
还原结束,降温到-1.5℃进行冷储。
啤酒发酵是一个微生物代谢过程,简单的说是把糖化麦汁经酵母发酵分解成C 2H5OH, CO2, H2O的过程,同时还会产生种类繁多的中间代谢物双乙酞、脂肪酸、高级醇、酮等,这些代谢产物的含量虽然极少,但它们对啤酒的质量和口味的影响很大,它们的产生主要取决于发酵温度。
一般认为,低温发酵可以降低双乙酞、脂类等代谢物的含量,提高啤酒的色泽和口味;高温发酵可以加快发酵速度,提高生产效率和经济效益。
总之,如何掌握好啤酒发酵过程中的发酵温度,控制好温度的升降速率是决定啤酒生产质量的核心内容。
啤酒发酵是个放热过程,如不加以控制,罐内的温度会随着发酵生成热的产生而逐渐上升,目前大多数对象是采用往冷却夹套内通入制冷酒精水混合物或液氨来吸收发酵过程中不断放出的热量,从而维持适宜的发酵温度。
整个发酵过程分前酵和后酵两个阶段。
(1)前酵这个阶段又称为主发酵。
麦汁接种酵母进入前酵,接种酵母几小时以后开始发酵,麦汁糖度下降,产生CO2并释放生化反应热,使整个罐内的温度逐渐上升。
经过2~3天后进入发酵最为旺盛的高泡期再经过2~3天,糖度进一步降低,降糖速度变慢,酵母开始沉淀,当罐内发酵糖度达标后进行降温转入后酵阶段。
普通啤酒在前酵阶段,一般要求控制在12℃左右,降温速率要求控制在0.3 0C /h。
(2)后酵当罐内温度从前酵的12℃降到5℃左右时后酵阶段开始,这一阶段最重要的是进行双乙酞还原,此外,后酵阶段还完成了残糖发酵,充分沉淀蛋白质,降低氧含量,提高啤酒稳定性。
一旦双乙酞指标合格,发酵罐进入第二个降温过程,以0.150C/h的降温速率把罐内发酵温度从5℃降到0~-1℃左右进行贮酒,以提高啤酒的风味和质量。
经过一段时间的贮酒,整个发酵环节基本结束。
发酵温度的工艺设定典型曲线如图1-1所示。
图1-1发酵工艺温度设定曲线1.1.3啤酒的过滤和灌装前、后酵结束以后,啤酒将通过过滤机和高温瞬时杀菌,进行生物以及胶体稳定处理,然后灌装。
啤酒过滤是一种分离过程,其主要目的是把啤酒中仍然存在的酵母细胞和其它混浊物从啤酒中分离出去,否则这些物质会在以后的时间里从啤酒中析出,导致啤酒混浊,目前多采用硅藻土过滤方式。
如果啤酒中仍含有微生物(杂菌),则微生物可以在啤酒中迅速繁殖,导致啤酒混浊,其排泄的代谢产物甚至使啤酒不能饮用。
杀菌就是啤酒在灌装之前对其进行生物稳定性处理的最后一个环节。
1.2被控对象——啤酒发酵罐简介1.2.1啤酒发酵过程温控对象特性(1) 时滞很大生化反作用产生的生化反应热导致罐内发酵温度的升高,为了维持适宜的发酵温度,通常是往发酵罐冷却夹套内通入酒精水或液态氨,来带走多余的反应热。
由于罐内没有搅拌装置和加热装置,冷媒发酵液间主要依靠热传导进行热量交换,发酵液内部存在一定的对流,影响到测温点,这就使得控制量的变化后,要经过一段时间,被控量才发生变化,因此这类系统会表现出很大的时滞效应。
(2) 时变性发酵罐的温控特性主要取决于发酵液内生化反应的剧烈程度。
而啤酒发酵是从起酵、旺盛、衰减到停止不断变化的间歇生产过程,在不同的发酵阶段,酵母活力不同,造成酒体温度特性变化,因此对象特性具有明显的时变性。
(3) 大时间常数发酵罐体积大,发酵液体通过罐壁与冷却水进行热交换的过程比较慢。
(4) 强关联因为罐内酒体的对流,所以在任一控制量的变化均会引起三个被控量的变化。
1.2.2锥形发酵罐工艺要求①有效的控制原料质量和糖化效果,每批次麦汁组成应均匀,如果各批麦汁组成相差太大,将会影响到酵母的繁殖与发酵。
②罐的容量应与每次糖化的冷麦汁量以及每天的糖化次数相适应,要求在16h内装满一罐,最多不超过24h,进罐冷麦汁对热凝固物要尽量去除,如能尽量分离冷凝固物则更好。
③冷麦汁的温度控制要考虑每次麦汁进罐的时间间隔和满罐的次数,如果间隔时间长次数多,可以考虑逐批提高麦汁的温度,也可以考虑前一、二批不加酵母,之后的几批将全量酵母按一定比例加入,添加比例由小到大,但应注意避免麦汁染菌。
也有采用前几批麦汁添加酵母,最后一批麦汁不加酵母的办法。
④冷麦汁溶解氧的控制可以根据酵母添加量和酵母繁殖情况而定,一般要求每批冷麦汁应按要求充氧,混合冷麦汁溶解氧不低于8mg/L。
⑤控制发酵温度应保持相对稳定,避免忽高忽低。
温度控制以采用自动控制为好。
⑥应尽量进行CO2回收,以便于进行CO2洗涤、补充酒中CO2和以CO2背压等。
⑦发酵罐最好采用不锈钢材料制作,以便于清洗和杀菌,当使用碳钢制作发酵罐时,应保持涂料层的均匀与牢固,不能出现表面凹凸不平的现象,使用过程中涂料不能脱落。
发酵罐要装有高压喷洗装置,喷洗压力应控制在0.39~0.49MPa 或更高。
1.2.3发酵罐温度控制工艺简介发酵罐是啤酒生产的主要设备之一,罐内灌有百吨以上的麦汁,冷媒酵母在罐内发生化学反应产生热量,使罐内麦汁温度上升。
罐内设有三个测温点,传感器采用Ptl00热电阻(RTD),其铂电阻探头插入灌内0.5米左右。
罐的外壁设置有上、中、下三段冷却套和三台两位式电动阀。
通过电动阀调节冷却套内的冷媒体流量以实现对罐内麦汁温度的控制。
某厂的冷媒体采用液氨来降温。
上、中、下三台电动阀都可独立开关的,该厂情况较为特殊,上阀开关主要影响的是中部温度,中阀开关主要影响下部温度,下阀安装在出口处附近,也就是说三个测温点与三套冷却套不是一一对应的。
上部测温点由于安装过高,酒体(把主要由麦汁和酵母组成的发酵罐内的液体称之为酒体)较浅的话,测量的温度为气液混和物的温度,因此一般不作为被控量,同样由于酵母沉积在发酵罐的锥底部,故下温也不宜作为被控量。
所以以控制中温为主,兼顾上温和下温,以通过上阀控制为主,以中阀为辅,如图1-2所示。
在发酵的过程中,温度在不断的升高,当达到上限温度时,要打开制冷设备,通过酒精在冷却管内循环使罐内的温度降下来。
当发酵温度低于工艺要求的温度时,关闭冷媒,则啤酒按工艺要求继续发酵,整个发酵过程大约20多天完成。
因此,控制好啤酒发酵过程中温度及其升降速率是决定啤酒质量和生产效率的关键。
图1-2 发酵罐工艺示意图2 锥形发酵罐温度控制系统2.1啤酒发酵温控系统设计根据发酵罐的结构以及发酵工艺特点,采用串级控制系统,充分发挥它的优点,合理准确的测量并控制发酵罐温度。
发酵罐中温度串级控制系统图如下所示:图2-1锥形发酵罐中温度串级控制系统图在系统设计时,必须明白主、副被控参数的选择;副回路的设计;主、副回路的关系以及主副调节器控制规律的选择及其正反作用方式的确定等问题。
2.1.1发酵温控系统主、副被控参数的选取设计被控系统时,选取的参数要能有效的反映工艺状况。
根据工艺主参数为发酵罐中麦汁的温度。
而副参数的选取是串级控制系统的关键所在,副回路设计的合理与否决定了串级控制的特点能否发挥。
根据副回路的设计原则,副被控参数的选择应使副回路的时间常数小,控制通道短,反应灵敏,副回路包含被控对象所受的主要干扰,当对象具有较长纯滞后时间时,应尽量将纯滞后部分包含在主对象中。
因此,选取冷却液的流量作为副被控参数,构成如图所示的串级温度控制系统框图。
图3-2 发酵罐中温度控制系统方框图2.1.2主、副调节器调节规律的选择串级控制系统中主副调节器的类型是根据控制要求进行选择的。
(1)主调节器调节规律的选择在串级控制系统中,主参数是生产工艺的主要指标,直接关系着产品质量,工艺要求比较严格。
因为主被控参数为发酵罐的温度,对象控制通道容量滞后较大,为了克服容量滞后,所以就要选用PID调节规律。
(2)副调节器调节规律的选择串级控制系统设置副参数的目的在于保证和提高主参数的控制质量,副回路是一个随动系统,它的给定值随主调节器输出的变化而变化。
在选择流量为副被控参数时,由于比例调节规律对噪声敏感,为保持系统稳定,比例度必须选得较大,比例控制作用较弱,为此引入积分作用,采用PI调节规律。
2.1.3主、副调节正、反作用方式的选择为保证串级控制系统的正常运行,串级系统中主、副调节器的正、反作用必须正确选择。
副调节器的正反作用只和副回路有关,与主回路无关。
根据工艺要求,为保证产品质量,调节阀选择关闭形式,其放大系数为“-”,当阀门开度增大时,进入冷却套的流量增加,则副对象的放大系数为“+”根据副环放大系数符号为“+”的原则,副调节器为“-”,所以选择正作用方式。