啤酒生产过程控制系统研究与设计

啤酒生产过程控制系统研究与设计

近年来,啤酒已成为了人们生活中重要的一部分,随着啤酒需求量的逐渐升高,人们对啤酒的质量和风味要求也越来越高。但目前啤酒生产的工业自动化程度较低,导致原料浪费严重,生产效率较低,同时加工啤酒质量的稳定性不足,有些啤酒出现了口味参差不齐的现象。

生产自动化技术在啤酒生产中的运用可以很大程度地解决生产质量不稳定的问题,同时提高生产产量。啤酒生产设备要有耐高温和耐高压的特性。

本文根据啤酒生产的要求,对啤酒糖化锅的结构进行设计,并对锅体的各个部分进行强度校核。运用Pro-E软件,设计糖化设备的三维图,并验证设计参数的合理性。

本文主要针对啤酒生产中糖化过程进行PLC控制系统的设计与实现,控制系统主要分为以下几部分：控制系统的硬件设计、软件设计、控制算法的实现及其上位机的监控。控制系统的硬件设计,根据啤酒糖化设备的示意图,计算生产过程中I/O点数,通过I/O点数选择CPU及其扩展模块的类型,并设计电气原理图,在STEP 7软件中完成硬件组态。

控制系统的软件设计,首先在Matlab中设计模糊PID控制器并验证其控制功能的优越性,其次用LAD语言进行STEP7软件编程,完成系统的软件设计,实现啤酒糖化生产的过程控制及糖化锅中的温度控制,程序在PLC-SIM中仿真调试,结果达到预期目的。完成以上内容,就完成了啤酒生产过程中控制系统的研究与设计。

在WinCC软件中完成对上位机监控平台的设计,主要包括啤酒生产画面、温度监控画面和归档等。上位机软件在S7-300控制器的结合下实现对啤酒生产过

程的全自动监控。

最后,创建啤酒生产过程中温度控制的小型仿真系统,仿真系统以S7-300为下位机控制器,WinCC为上位机监控平台。上位机和下位机的通信容易实现,但温度控制算法在下位机中难以实现,因此在研究中引入Matlab软件,运用做好的模糊PID控制器,对误差和误差率进行处理,处理后的数值传给PLC,进行温度控制。

控制结果在WinCC和Matlab的仿真界面上显示,实现上位机的监控过程。本文温度控制使用模糊PID控制算法,此算法使啤酒温度仿真曲线和理论温度曲线的吻合度很高。