啤酒發(fā)酵溫度控制

1、 . . . 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）啤酒生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生： 鄧 輝 學(xué)生學(xué)號(hào)： 2 院（系）： 電氣信息工程學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 09自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 周榮富 副教授 助理指導(dǎo)教師：二一三年六月21 / 25摘 要在啤酒發(fā)酵過(guò)程中, 溫度是決定啤酒口感和風(fēng)味的一個(gè)重要指標(biāo), 但存在現(xiàn)場(chǎng)溫度控制較困難的客觀因素。為滿(mǎn)足啤酒生產(chǎn)向著連續(xù)化, 自動(dòng)化方向發(fā)展, 對(duì)啤酒發(fā)酵過(guò)程中的溫度實(shí)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制是具有重要意義的。對(duì)功能要求不多,工程成本要求低廉的分散控制系統(tǒng),大型DCS系統(tǒng)并不是最佳選擇。本論文的主要工作就是設(shè)計(jì)采用SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)來(lái)控制啤酒發(fā)酵過(guò)程的溫度。Suny

2、PCC800能很好地控制啤酒發(fā)酵各階段的溫度，使得發(fā)酵過(guò)程能按照正常的工藝要求進(jìn)行，達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)效果。本系統(tǒng)不僅具有控制可靠安全,控制算法靈活,用戶(hù)操作界面方便、豐富,而且設(shè)計(jì)靈活多變,成本低廉,在啤酒生產(chǎn)自動(dòng)化中具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：集散控制系統(tǒng)，發(fā)酵溫度，溫度控制ABSTRACTIn the process of beer fermentation, the temperature of beer taste and flavor is an important index, but the objective factors of the temperature control

3、more difficult. To satisfy beer production towards continuous, automatic direction development, to implement the computer automatic control in the process of beer fermentation temperature is significant. Not to function requirement, low engineering cost requirements of distributed control system, la

4、rge DCS system is not the best choice. The main work of this paper is to design using SunyPCC800 small distributed control system to control the temperature of beer fermentation process. SunyPCC800 can well control in different stages of the beer fermentation temperature, fermentation process can be

5、 carried out in accordance with the normal process requirement, achieve the desired effect in production. This system not only has control and reliable safety, flexible control algorithm, user interface and convenient operation, rich, and flexible in design, low cost, has extensive application prosp

6、ect in the beer production automation.Keywords: distributed control system，temperature， temperature control目 錄摘 要IABSTRACTII目 錄III1概 述11.1 緒論11.2啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)方案綜述12 啤酒發(fā)酵工藝概述42.1啤酒發(fā)酵42.1.1 啤酒發(fā)酵歷史42.1.2 啤酒發(fā)酵過(guò)程42.2 發(fā)酵各階段溫度控制機(jī)理52.3 啤酒發(fā)酵設(shè)備概述72.4 啤酒發(fā)酵溫控基本要求72.5 啤酒發(fā)酵工藝流程83 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)113.1 被控對(duì)象113.2 發(fā)酵過(guò)程控制回路113.3控制系

7、統(tǒng)設(shè)計(jì)123.3.1 DCS在啤酒發(fā)酵中應(yīng)用123.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)124 系統(tǒng)硬件和軟件配置144.1系統(tǒng)硬件144.1.1控制系統(tǒng)的構(gòu)成144.1.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與工作原理144.1.3控制站功能144.2系統(tǒng)軟件154.2.1組態(tài)軟件164.2.1監(jiān)控軟件164.2.1控制軟件175 本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和特色18結(jié) 論19參考文獻(xiàn)20致 211概 述1.1 緒論啤酒是目前世界上產(chǎn)量以與消費(fèi)最大的一種酒，特別是北美地區(qū)和歐洲國(guó)家的總產(chǎn)量以與人均消費(fèi)量都在世界前列，我國(guó)隨著改革的開(kāi)放以與現(xiàn)代化建設(shè)，人民生活水平不斷斷提高，啤酒己成為人們的時(shí)尚飲品，市場(chǎng)的寵兒，產(chǎn)量直線上升，進(jìn)入九十年代后產(chǎn)量逐年增

8、加，目前已成為僅次于美國(guó)的世界第二大啤酒產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)，令世界啤酒界人士刮目相看。但是我國(guó)人均啤酒消費(fèi)水平只有8升，僅相當(dāng)于世界水平的1/3差距很大；近年來(lái)，雖然我國(guó)的啤酒裝備配套水平有很大提高，但與國(guó)外的主要啤酒生產(chǎn)廠家相比大部分企業(yè)技術(shù)落后，國(guó)的啤酒行業(yè)迫切要求進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，以確保在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。由于啤酒生產(chǎn)的工藝復(fù)雜，目前我國(guó)大多數(shù)啤酒生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)裝備落后，自動(dòng)化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。如何提高啤酒生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化水平，增強(qiáng)我國(guó)啤酒產(chǎn)業(yè)的綜合實(shí)力是一個(gè)很好的研究課題。啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)過(guò)程非常重要的環(huán)節(jié)，是決定啤酒質(zhì)量的最關(guān)鍵的一步，特別是對(duì)發(fā)酵過(guò)程中溫

9、度、壓力的控制尤其重要，控制指標(biāo)的好壞將直接影響啤酒的質(zhì)量。早期，由于人們對(duì)發(fā)酵機(jī)理認(rèn)識(shí)不深，再加上采用控制器的限制，對(duì)發(fā)酵采取自動(dòng)控制未能成功。隨著人們對(duì)發(fā)酵機(jī)理的逐步認(rèn)識(shí)，并隨著可靠性高、能經(jīng)受惡劣環(huán)境器件的引用，對(duì)發(fā)酵采用自動(dòng)控制逐漸取得成功。啤酒發(fā)酵具有非線性、時(shí)間滯后和大慣性等特征，發(fā)酵過(guò)程的精密控制一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域較難解決的問(wèn)題之一。啤酒的發(fā)酵工藝，生產(chǎn)周期一般在十五天，并且要求發(fā)酵液溫度嚴(yán)格地按照工藝曲線變化。溫度控制的精度一般在0.5圍，這樣的控制精度光憑傳統(tǒng)的熱工儀表和手工操作方式是完全不夠滿(mǎn)足要求的，但是目前國(guó)的許多生產(chǎn)廠家都是采用這種方式進(jìn)行生產(chǎn)。隨著控制領(lǐng)域新技術(shù)、新

10、方法的不斷發(fā)展，這些問(wèn)題也在不斷地得到解決。改良啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制是釀造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的有效手段，它能在一樣的原材料和動(dòng)力消耗下增加啤酒質(zhì)量和啤酒口感，還可以減少勞動(dòng)量、改善工作條件、提高啤酒的發(fā)酵工藝水平與生產(chǎn)管理水平。所以，改良啤酒發(fā)酵控制應(yīng)用具有比較樂(lè)觀的前景，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益，具有很大的實(shí)用價(jià)值。1.2啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)方案綜述目前，國(guó)啤酒生產(chǎn)（糖化、發(fā)酵工段）的控制水平基本上可以分為四個(gè)檔次。1完全手動(dòng)操作方式操作人員在現(xiàn)場(chǎng)或集中操作盤(pán)上控制主要設(shè)備的啟停。閥門(mén)則需要操作員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。在這種生產(chǎn)方式下的啤酒生產(chǎn)控制全部由人工操作。生產(chǎn)工藝參數(shù)不能得到可靠執(zhí)行，導(dǎo)致一致性比較

11、差，所以啤酒的質(zhì)量受人工因素影響較大。這也導(dǎo)致啤酒口味穩(wěn)定性較差。而且操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，主要的生產(chǎn)設(shè)備和裝置不能夠在最佳狀態(tài)進(jìn)行工作。而且這種操作方式對(duì)原材料利用率比較低，產(chǎn)品消耗巨大的能量。2集中手動(dòng)控制方式集中手動(dòng)控制方式又稱(chēng)半自動(dòng)控制方式，采取數(shù)據(jù)采集器等手段采集各種過(guò)程量然后送入控制室，控制室安裝有上位機(jī)或模擬屏，在上位機(jī)或模擬屏上顯示各種流量、溫度、液位和壓力等許多過(guò)程參數(shù)和閥門(mén)、電機(jī)的開(kāi)啟狀態(tài)，實(shí)行對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。3常規(guī)單變量PID控制在啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)中，常規(guī)單變量PID是以發(fā)酵罐中部的溫度為被控量，中部冷卻閥門(mén)的開(kāi)度為控制量，閥門(mén)開(kāi)度在發(fā)酵的不同階段具有不同的比例

12、系數(shù)，比例系數(shù)則主要靠操作員的經(jīng)驗(yàn)，是非常典型的單變量控制策略。但是，痛過(guò)分析，啤酒的發(fā)酵過(guò)程是一種多變量控制的過(guò)程，因此，單變量控制不能解決發(fā)酵罐上、中和下3個(gè)冷卻帶耦合問(wèn)題，所以比例系數(shù)依賴(lài)于操作員的經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致控制精度受到嚴(yán)重影響。4模糊控制策略模糊控制策略雖然不需要建立被控對(duì)象并且能利用其非線性結(jié)構(gòu)的精確數(shù)學(xué)模型，在某些程度上提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，也能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要，但是離線建立的模糊控制規(guī)則表不能在線修改是其比較大的缺陷。啤酒工業(yè)目前的技術(shù)特點(diǎn)是向自動(dòng)化、大型化、生產(chǎn)期短和經(jīng)濟(jì)效益高的方向來(lái)發(fā)展。最近十年，我國(guó)的啤酒工業(yè)得到了快速發(fā)展，但由于起步時(shí)間較晚，生產(chǎn)設(shè)備落后，自動(dòng)化程度較低

13、，導(dǎo)致產(chǎn)品效率低，產(chǎn)品質(zhì)量也不佳，釀酒能耗較大，這些都是我國(guó)啤酒工業(yè)急需解決的問(wèn)題。啤酒發(fā)酵對(duì)象的時(shí)變性、時(shí)滯性與其不確定性，決定了發(fā)酵罐控制必須采用特殊的控制算法。由于每個(gè)發(fā)酵罐都存在個(gè)體的差異，而且在不同的工藝條件下，不同的發(fā)酵菌種下，對(duì)象特性也不盡一樣。因此很難找到或建立某一確切的數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)控制我國(guó)大部分啤酒生產(chǎn)廠家目前仍然采用常規(guī)儀表進(jìn)行控制，人工監(jiān)控各種參數(shù)，人為因素較多。這種人工控制方式很難保證生產(chǎn)工藝的正確執(zhí)行，導(dǎo)致啤酒質(zhì)量不穩(wěn)定，波動(dòng)性大且不利于擴(kuò)大再生產(chǎn)規(guī)模。5多變量控制對(duì)已有的單變量控制器進(jìn)行改進(jìn)，使其能達(dá)到某些生產(chǎn)要求的一個(gè)有效措施就是對(duì)罐體實(shí)行多變量控制的

14、策略，薛福珍等人對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行Smith多變量解耦和預(yù)補(bǔ)償之后，對(duì)控制變量進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)節(jié)，并成功用于發(fā)酵發(fā)酵過(guò)程的溫度控制，并且取得了令人滿(mǎn)意的控制效果。綜上所述，每一種控制策略都有優(yōu)有劣。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度上來(lái)看，現(xiàn)代控制和智能控制都具有良好的發(fā)展前景，具有很高的研究?jī)r(jià)值和實(shí)用價(jià)值。2 啤酒發(fā)酵工藝概述2.1啤酒發(fā)酵2.1.1 啤酒發(fā)酵歷史最初的純種啤酒發(fā)酵所采用的酵母和發(fā)酵技術(shù)都是屬于上面發(fā)酵，知道19世紀(jì)中葉，德國(guó)的哭學(xué)家才分離出了下面啤酒酵母，并研究出了下面發(fā)酵技術(shù)。到目前為止，除英國(guó)、澳大利亞、加拿大、美國(guó)、德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家還保留上面發(fā)酵法以外，世界上的大多數(shù)啤酒廠都采用下面發(fā)酵法，下面

15、發(fā)酵法生產(chǎn)的啤酒已占世界總產(chǎn)量的90%以上。但在一些國(guó)家上面發(fā)酵小麥啤酒普遍受到歡迎，產(chǎn)量也在逐年上升。我國(guó)幾乎全部的啤酒廠都采用下面發(fā)酵方法。雖然上面發(fā)酵和下面發(fā)酵所采用的酵母都屬于同一個(gè)種啤酒酵母，但是兩者在發(fā)酵工藝上有很大的不同：下面發(fā)酵的發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵周期較長(zhǎng)，而上面發(fā)酵的發(fā)酵溫度相對(duì)較高，發(fā)酵周期較下面發(fā)酵短；下面發(fā)酵過(guò)程可明顯的劃分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個(gè)階段，而上面發(fā)酵大都只有一個(gè)階段主發(fā)酵；線面發(fā)酵酵母回收比較容易，而上面發(fā)酵則比較困難。兩者的組要工藝區(qū)別如表2-1所示。本課題研究的主要是下面發(fā)酵過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。表2-1上面發(fā)酵與下面發(fā)酵主要工藝區(qū)別上面發(fā)酵下面發(fā)酵接種

16、溫度/14 165 7主發(fā)酵最高溫度/18 228 12發(fā)酵時(shí)間短長(zhǎng)罐壓高低2.1.2 啤酒發(fā)酵過(guò)程啤酒采用的主要原料麥芽和水，加上酒花，經(jīng)啤酒酵母發(fā)酵釀制成的一種低酒精度飲料。啤酒生產(chǎn)的工藝主要是由糖化（即麥汁的制備）、啤酒發(fā)酵、啤酒裝罐等流程組成。發(fā)酵過(guò)程是啤酒生產(chǎn)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，啤酒發(fā)酵是一個(gè)很復(fù)雜的生化過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就是通過(guò)一系列生化反應(yīng)而把麥汁轉(zhuǎn)化成啤酒的過(guò)程，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程同樣也包含若干個(gè)生產(chǎn)工序，如：麥汁充氧、酵母添加、發(fā)酵、過(guò)濾、修飾以與酵母擴(kuò)培等等。生產(chǎn)周期都在十幾天以上，要求發(fā)酵液的溫度嚴(yán)格按照既定的工藝曲線變化，而且對(duì)于的溫度控制精度要在0.5圍，如果溫度偏低，就會(huì)使

17、得發(fā)酵過(guò)程緩慢，從而影響生產(chǎn)進(jìn)度；如果溫度偏高，又會(huì)造成發(fā)酵副產(chǎn)物超出標(biāo)準(zhǔn)，影響啤酒的質(zhì)量。啤酒發(fā)酵整個(gè)過(guò)程分為：主發(fā)酵階段、后發(fā)酵階段。從原麥汁入發(fā)酵罐起，就開(kāi)始進(jìn)行主發(fā)酵，這個(gè)階段溫度要控制在12（不同工藝數(shù)值不同）左右。發(fā)酵液則直接從糖化車(chē)間經(jīng)過(guò)管道注入，起始的溫度在8攝氏度左右，糖度要保持在10度左右，每個(gè)罐的發(fā)酵液需要分成幾批入罐，每次入罐之后都必須經(jīng)過(guò)化驗(yàn)員檢測(cè)一次糖度后把信息反饋給糖化車(chē)間，保證發(fā)酵液的初始糖度符合發(fā)酵標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)溫度控制開(kāi)始，保證發(fā)酵液的溫度在規(guī)定的圍之。發(fā)酵液注滿(mǎn)發(fā)酵罐后1小時(shí)操作員開(kāi)始檢測(cè)發(fā)酵液的糖度，并且每隔八小時(shí)就要檢測(cè)一次。當(dāng)糖度下降到低于6.5度時(shí)，則

18、每?jī)尚r(shí)檢測(cè)一次，一直到達(dá)糖度變?yōu)?.0度。糖度降到6.0度時(shí)主發(fā)酵階段就結(jié)束了，主發(fā)酵階段大約需要4天。發(fā)酵進(jìn)入后發(fā)酵階段，這個(gè)階段要求溫度控制在1218 （不同工藝數(shù)值不同）。進(jìn)入第二階段后，要求化驗(yàn)員每隔2小時(shí)檢測(cè)一次雙乙酰的濃度以與糖度，當(dāng)糖度降到3.0度時(shí)則變?yōu)槊堪诵r(shí)檢測(cè)一次。糖度下降到3.0度時(shí)再通過(guò)16個(gè)小時(shí)的糖度檢測(cè)工作就結(jié)束。雙乙酰濃度下降至標(biāo)準(zhǔn)濃度（0.08mg/L）時(shí)，并且糖度降到極限的4248個(gè)小時(shí)后，如果此時(shí)離裝罐時(shí)間已經(jīng)超過(guò)6天，發(fā)酵則可以進(jìn)入降溫的階段，降溫階段需要分成兩個(gè)階段切按照不同的速率進(jìn)行降溫，此時(shí)需要把所有的冷媒閥打開(kāi)，使發(fā)酵液能夠快速降溫。當(dāng)溫度到達(dá)

19、1以下時(shí)發(fā)酵階段就開(kāi)始進(jìn)入低溫儲(chǔ)酒階段，在儲(chǔ)酒階段溫度比較低，一般控制在0.510。這個(gè)階段主要是回收酵母和一些固態(tài)物質(zhì)能夠充分沉淀。正常情況，整個(gè)過(guò)程需要14天以上才能完成。2.2 發(fā)酵各階段溫度控制機(jī)理（1）自然升溫階段麥汁注滿(mǎn)發(fā)酵罐后的溫度高低將會(huì)直接影響發(fā)酵工藝是否能準(zhǔn)確執(zhí)行，發(fā)酵過(guò)程周期的長(zhǎng)短，酵母還原雙乙酰的能力，酵母的增值速度以與副產(chǎn)物的形成、泡沫、啤酒的口味等，過(guò)高或者過(guò)低的發(fā)酵罐溫度都不利于酵母和成品啤酒的質(zhì)量。發(fā)酵罐滿(mǎn)罐溫度的確定需要考慮麥汁分批進(jìn)入罐中后酵母繁殖以與代作用使溫度上升等諸多因素的影響，滿(mǎn)罐后的自然升溫階段不要因各種失誤導(dǎo)致出現(xiàn)的控溫，應(yīng)該通過(guò)此過(guò)程，使啤酒酵

20、母能盡快地發(fā)酵增殖適應(yīng)新的麥汁環(huán)境，從而形成很好的酒液對(duì)流。（2）主發(fā)酵與后發(fā)酵階段主發(fā)酵階段由于啤酒酵母的大量繁殖而產(chǎn)生比較多的熱量，隨著發(fā)酵液中氧氣的快速消耗，啤酒酵母在無(wú)氧呼吸的作用下轉(zhuǎn)化成大量的酒精，使的罐中下帶啤酒中酒精含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上帶，啤酒的密度發(fā)生改變，在酒精的釋放和密度改變的共同作用下，死的發(fā)酵液發(fā)生從下到上的劇烈對(duì)抗，此過(guò)程溫度控制應(yīng)促進(jìn)對(duì)流作用能充分進(jìn)行，保持比較旺盛發(fā)酵狀態(tài)并切均衡發(fā)酵罐酒液的狀態(tài)，要求以控制上段的溫度為主要部分，中段為輔，形成溫度的梯度，切保證三帶的溫差在0.5左右。后發(fā)酵階段控溫的原理與主酵階段比較類(lèi)似，但此過(guò)程中的發(fā)酵速度比較緩慢，熱量產(chǎn)生比較少，對(duì)

21、流速度相對(duì)較慢，對(duì)上段的溫度控制應(yīng)當(dāng)緩慢且慎重，不可快速冷卻，防止發(fā)酵罐的溫度出現(xiàn)大幅度的下降，酵母大量沉積會(huì)使其還原雙乙酰的能力下降。在此過(guò)程中主要以保持發(fā)酵液對(duì)流度和數(shù)目一定的懸浮酵母，溫度情況為T(mén)上T中T下，三帶之間的溫差在0.20.3。（3）降溫以與保溫階段發(fā)酵液還原雙乙酰達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后就開(kāi)始進(jìn)入降溫階段，這個(gè)階段應(yīng)按照工藝設(shè)定好的速度把啤酒均勻地冷卻到貯酒的溫度，此時(shí)酒液發(fā)酵已經(jīng)基本上結(jié)束，并且二氧化碳的生成和放熱幾乎停止，原二氧化碳上升形成的拖拉力等造成的從下到上的對(duì)流大大減弱，啤酒在不同的溫度下密度差所形成對(duì)流的作用逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，根據(jù)啤酒最大密度時(shí)的溫度計(jì)算公式可知，啤酒最大密

22、度時(shí)溫度約為3，3上下的啤酒對(duì)流方向是相反的，控制溫度時(shí)應(yīng)跟據(jù)這個(gè)特點(diǎn)來(lái)區(qū)別對(duì)待。（4）雙乙酰還原溫度冷卻至3啤酒在這個(gè)階段降溫中密度見(jiàn)見(jiàn)增大，對(duì)流方向仍為從下到上，啤酒沿發(fā)酵罐壁向下流動(dòng)，由于此時(shí)的冷媒與啤酒溫差比較大，降溫與罐的平衡過(guò)程不好控制，所以應(yīng)以上帶和中帶的溫度控制為主，而且必須防止冷卻過(guò)于劇烈而造成貼近罐壁部分的啤酒結(jié)冰，從而影響降溫效果和啤酒的質(zhì)量。（5）3保溫過(guò)程在整體降溫過(guò)程中，3以前的降溫速度非?？?，降溫慣性比較大，在接近3對(duì)流方向改變過(guò)程中，容易發(fā)生發(fā)酵罐各點(diǎn)啤酒溫度的混亂，或者溫度發(fā)生驟升驟降，或者溫度持續(xù)改變，無(wú)法按工序執(zhí)行控制，而且難以總結(jié)出變化的規(guī)律。針對(duì)這種情

23、況，在生產(chǎn)過(guò)程中采用了3保溫的工藝，目的是為了穩(wěn)定啤酒流動(dòng)狀態(tài)，以與減緩或者停頓對(duì)流的過(guò)程，發(fā)酵罐溫度能準(zhǔn)確地均衡下來(lái)，并且在保溫過(guò)程中徹底排放掉剩余的廢棄的啤酒酵母以與沉積物，3保溫過(guò)程結(jié)束以后就可以開(kāi)始進(jìn)行新一輪的對(duì)流降溫過(guò)程，通過(guò)實(shí)踐，這種工藝手段能有效的保證降溫速率和啤酒的澄清。（6）3以下深冷過(guò)程啤酒降溫到3時(shí)密度最高，這時(shí)將形成溫度不同密度卻一樣的啤酒，區(qū)域性對(duì)流的自動(dòng)進(jìn)行狀態(tài)混亂，啤酒溫度形成了一定的梯度，套冷量傳達(dá)和冷卻的要求不能夠達(dá)到，冷卻速度和啤酒溫度下降很慢，此時(shí)主要控制下部溫溫度，加大錐罐底部啤酒溫度控制的強(qiáng)度，降低啤酒的密度，使對(duì)流方向由從下到上變成為自上而下，改變形

24、成的溫度梯度，可以滿(mǎn)足溫度控制的效果，這個(gè)過(guò)程中下段溫度應(yīng)比中、上段溫度低12。（7）貯酒階段貯酒階段的溫度控制對(duì)于發(fā)酵液的成熟和啤酒的澄清等都有很大影響，溫度控制不當(dāng)就可能使得發(fā)酵液結(jié)冰。這個(gè)階段溫度控制主要控制上、中、下三段溫度的均衡，縮小罐發(fā)酵液的溫差。貯酒過(guò)程中罐中下段二氧化碳的密度要高于中段和上段，但是下段發(fā)酵液的密度要高于中段和上段，同時(shí)存在從下到上和從上到下的對(duì)流，狀態(tài)比較混亂，緩慢而且很不規(guī)則，使用調(diào)節(jié)閥的控制冷媒可采用時(shí)間長(zhǎng)、流量小的操作方法，對(duì)于開(kāi)關(guān)閥就可以采去頻率高、時(shí)間短開(kāi)啟控制，避免長(zhǎng)時(shí)間的深度冷卻，溫度控制精度要求在0.2，不能出現(xiàn)溫度回升。2.3 啤酒發(fā)酵設(shè)備概述

25、發(fā)酵罐是啤酒生產(chǎn)的主要設(shè)備，目前，我國(guó)絕大部分啤酒廠均采用園柱錐底式發(fā)酵罐簡(jiǎn)稱(chēng)錐形罐，般在圓柱部分焊有兩到三段冷卻夾套，錐底還有一冷卻夾套。整個(gè)罐體除罐頂裝置和罐底的進(jìn)出口以外，全部用絕熱材料包裹起來(lái)，用其來(lái)阻隔與外界的熱交換。這樣使得罐發(fā)酵液與外界的熱交換量和發(fā)酵液產(chǎn)生的生化熱相比較可忽略不計(jì)，控溫過(guò)冷卻夾套由冷卻介質(zhì)帶走的熱量主要是生化熱。錐形發(fā)酵罐直徑和高度的比值一般是1: 1.54。錐形罐的底角，不銹鋼罐錐角一般情況是60，部涂有涂料的鋼罐錐角一般是75，這樣可以使的在排污時(shí)酵母能強(qiáng)制滑出。錐形罐的有效容量必須是每批麥汁注入量的整數(shù)倍，并且應(yīng)當(dāng)在1624小時(shí)填充滿(mǎn)一個(gè)錐形罐，錐形罐的容

26、量系數(shù)一般取80%85%。發(fā)酵是一個(gè)放熱的過(guò)程，如果讓啤酒自然發(fā)酵，發(fā)酵液的溫度會(huì)逐漸上升，因此在發(fā)酵罐外部罐壁設(shè)置有上、中、下三段冷卻套，相應(yīng)的設(shè)立上、中、下三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)和三個(gè)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)冷卻套冷卻液的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)酒體溫度的控制。2.4 啤酒發(fā)酵溫控基本要求由于啤酒酵母的作用，麥汁在發(fā)酵罐發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中釋放出的生化反應(yīng)熱和CO2熱量釋放導(dǎo)致發(fā)酵溫度上升，同時(shí)CO2的產(chǎn)生使罐壓力升高。在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，根據(jù)發(fā)酵過(guò)程的規(guī)律來(lái)控制發(fā)酵過(guò)程的時(shí)間和溫度是保證發(fā)酵能夠正常地、安全地進(jìn)行，提高啤酒的質(zhì)量以與口味，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，較少能耗的關(guān)鍵。罐類(lèi)容器的主要工藝參數(shù)有氣體壓力、溫度、液

27、位。氣壓的大小能反應(yīng)出發(fā)酵罐CO2的多少，壓力到了一定的程度就需從發(fā)酵罐頂部排出一定量的CO2來(lái)減小罐的壓力，防止出現(xiàn)爆炸。發(fā)酵罐溫度的高低是提醒罐物料加熱的時(shí)間長(zhǎng)短，方便操作人員進(jìn)行物料的儲(chǔ)存以與物料的反應(yīng)。液位能間接地反應(yīng)物料的多少，方便控制物料的儲(chǔ)存量，實(shí)時(shí)調(diào)控和進(jìn)行物料的反應(yīng)等。所以需要對(duì)發(fā)酵罐液溫的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，同時(shí)發(fā)酵罐的壓力狀況也是安全生產(chǎn)過(guò)程中的必要的控制量。圖2-1 啤酒發(fā)酵罐控制系統(tǒng)流程圖啤酒的發(fā)酵工藝對(duì)控制的要：發(fā)酵罐上帶、中帶、下帶酒液溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且控制發(fā)酵罐的溫度在特定階段要與標(biāo)準(zhǔn)的工藝生產(chǎn)曲線相符合；控制發(fā)酵罐部氣體的排放，使得發(fā)酵罐的壓力狀況符合不同階段

28、的控制需要。啤酒發(fā)酵的溫度控制系統(tǒng)流程圖如圖2-1所示。2.5 啤酒發(fā)酵工藝流程根據(jù)錐形發(fā)酵大罐的特性將發(fā)酵的全過(guò)程分為多個(gè)階段，在各個(gè)階段，對(duì)象的特性相對(duì)較穩(wěn)定，壓力和溫度的控制方面具有一定的規(guī)律性。在發(fā)酵開(kāi)始前，根據(jù)工藝要求先設(shè)定好工藝控制的壓力曲線、溫度；在發(fā)酵的過(guò)程中，根據(jù)發(fā)酵進(jìn)行的程度，發(fā)酵罐上段、中段以與下段溫度的差異，以與3段溫度各自的變化情況，自動(dòng)選擇各個(gè)階段相應(yīng)的控制策略，從而達(dá)到預(yù)期的控制效果。主要分為以下階段：（l）酵母添加麥汁中需要加入適量的酵母，才能注入發(fā)酵罐。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程可以理解為酵母把麥汁中的糖類(lèi)分解成乙醇、水與其它產(chǎn)物的過(guò)程?？梢杂没瘜W(xué)總反應(yīng)方程式如下：葡萄糖

29、乙醇這個(gè)階段麥汁原料經(jīng)由連接管道由糖化罐進(jìn)入發(fā)酵罐中。（2）發(fā)酵啤酒發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的微生物代過(guò)程，這是啤酒生產(chǎn)過(guò)程中耗時(shí)最長(zhǎng)的一個(gè)環(huán)節(jié)。在發(fā)酵期間，一般是往附著于罐壁上的冷卻夾套通入致冷酒精水或液氨來(lái)吸收生化反應(yīng)熱，以維持適宜的發(fā)酵溫度，致冷量通過(guò)調(diào)節(jié)冷媒流量來(lái)控制。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程可以分為主酵和后酵兩個(gè)階段： 主酵酵母接種到麥汁中，然后進(jìn)入發(fā)酵罐幾小時(shí)就逐步開(kāi)始主發(fā)酵，麥汁的糖度逐漸下降，產(chǎn)生一定量CO2，反應(yīng)釋放的熱量使的整個(gè)罐的溫度逐步增加。經(jīng)過(guò)23天后就開(kāi)始進(jìn)入發(fā)酵最旺盛的高泡期，再過(guò)23天，糖的下降速度變慢，糖度降到很低，啤酒酵母開(kāi)始沉淀，這時(shí)需要進(jìn)行封罐發(fā)酵。此時(shí)，主發(fā)酵基本就結(jié)束了，

30、開(kāi)始進(jìn)行降溫轉(zhuǎn)入后酵階段。一般的啤酒在主酵時(shí)的工藝要求大約控制在12。 后酵當(dāng)發(fā)酵罐的溫度從主酵的12降到大約3時(shí)，后酵階段開(kāi)始進(jìn)行，這一階段是進(jìn)行雙乙酰還原為主。此外，后酵階段還完成了剩余糖的發(fā)酵工作，蛋白質(zhì)得到充分沉淀，氧含量得到降低，提高啤酒質(zhì)量的穩(wěn)定性。一旦雙乙酰指標(biāo)合格，發(fā)酵罐就需要進(jìn)入第二個(gè)降溫過(guò)程，把發(fā)酵罐的溫度從3降到01，這時(shí)候就可以進(jìn)行貯酒，這樣能提高啤酒的風(fēng)味和質(zhì)量。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的貯酒，整個(gè)發(fā)酵環(huán)節(jié)基本結(jié)束。（3）啤酒過(guò)濾和殺菌主酵、后酵結(jié)束以后，啤酒需要經(jīng)過(guò)高溫瞬時(shí)殺菌和過(guò)濾機(jī)進(jìn)行生物和膠體穩(wěn)定處理在進(jìn)行裝罐。啤酒過(guò)濾就是把啤酒中殘余的酵母細(xì)胞和其它物質(zhì)從啤酒中分離出去

31、，如果不進(jìn)行分離，這些物質(zhì)就會(huì)慢慢從啤酒中析出，使得啤酒變混濁。目前采用最多的是硅藻土過(guò)濾方式。如果啤酒中仍含有雜菌，則雜菌可能在啤酒中迅速繁殖，導(dǎo)致啤酒變混濁，其排泄的代產(chǎn)物甚至使啤酒變質(zhì)，從而不能飲用。所以啤酒在灌裝之前必須進(jìn)行殺菌處理，這是最后一個(gè)，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。啤酒發(fā)酵工藝曲線如圖2-2所示。圖2-2 啤酒發(fā)酵工藝曲線圖中，0a段為自然升溫段，不須外部控制；ab 段為主發(fā)酵階段；主酵階段，典型的控制溫度為12；bc段為降溫逐漸進(jìn)入后酵，典型降溫速度為0.3/h；cd 段為后酵階段，典型控制點(diǎn)3；de 段為降溫進(jìn)入貯酒階段，典型降溫速度為0.15/h；e f 段為貯酒階段。啤酒口

32、味和實(shí)際要求的不同，啤酒的發(fā)酵工藝曲線也就不同，但是對(duì)于確定好的啤酒發(fā)酵工藝，就應(yīng)嚴(yán)格按照工藝曲線去控制溫度和壓力等，這樣才能保證啤酒的質(zhì)量。3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 被控對(duì)象啤酒發(fā)酵是在發(fā)酵罐中靜態(tài)進(jìn)行的，它是由罐體、冷卻帶、保溫層等部件組成。發(fā)酵罐的形狀一般為圓錐狀，容積較大，大部分在100m3（我國(guó)的啤酒發(fā)酵罐容積在120m3500m3）以上。啤酒發(fā)酵要嚴(yán)格的按著工藝曲線進(jìn)行，否則就會(huì)影響啤酒質(zhì)量。為了有利于熱量的散發(fā)，在發(fā)酵罐的外壁設(shè)置了上、中、下三段冷卻套，相應(yīng)設(shè)立上、中、下三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)和三個(gè)偏心氣動(dòng)閥，通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)冷卻套的冰水流量以實(shí)現(xiàn)對(duì)酒體溫度的控制。以閥門(mén)開(kāi)度為控制量，酒體溫度

33、為被控量，相應(yīng)有3個(gè)冷媒閥門(mén)，通過(guò)控制流過(guò)冷卻帶的冷媒流量，控制發(fā)酵罐的溫度。在發(fā)酵的過(guò)程中，溫度在不斷的升高，當(dāng)達(dá)到上限溫度時(shí)，要打開(kāi)制冷設(shè)備，通過(guò)酒精在冷卻管循環(huán)使罐的溫度降下來(lái)。當(dāng)發(fā)酵溫度低于工藝要求的溫度時(shí)，關(guān)閉冷媒，則啤酒按工藝要求繼續(xù)發(fā)酵，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程大約20多天完成。因此，控制好啤酒發(fā)酵過(guò)程中溫度與其升降速率是決定啤酒質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。3.2 發(fā)酵過(guò)程控制回路啤酒發(fā)酵過(guò)程的溫度控制是利用冷媒介質(zhì)對(duì)發(fā)酵罐的溫度按工藝要求進(jìn)行的分段控制，如圖3-1。根據(jù)啤酒發(fā)酵的工藝要求，當(dāng)儀表檢測(cè)到啤酒的發(fā)酵溫度高于工藝要求的溫度時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)，打開(kāi)氣動(dòng)閥輸送冷媒，通過(guò)啤酒罐罐壁的冷帶給啤

34、酒降溫；當(dāng)發(fā)酵溫度低于工藝要求的溫度時(shí)，關(guān)閉冷媒，則啤酒按工藝要求繼續(xù)發(fā)酵，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程大約20多天完成。圖3-1 發(fā)酵過(guò)程控制回路3.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1 DCS在啤酒發(fā)酵中應(yīng)用啤酒發(fā)酵過(guò)程是啤酒生產(chǎn)過(guò)程的一個(gè)非常重要工藝環(huán)節(jié)，發(fā)酵過(guò)程控制將會(huì)直接影響到整罐啤酒的質(zhì)量。老式的啤酒發(fā)酵過(guò)程控制是利用多個(gè)單回路的溫度控制儀表來(lái)控制各個(gè)發(fā)酵罐上的不同點(diǎn)溫度，然后根據(jù)溫度變化情況來(lái)控制冷媒閥的開(kāi)度，從而達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的目的。但是該過(guò)程控制線路復(fù)雜繁多，控制參數(shù)比較單一，所以導(dǎo)致維護(hù)工作量大，而且調(diào)節(jié)效果比較差，特別是在發(fā)酵罐的數(shù)目較多，體積比較大，系統(tǒng)滯后較大的情況下。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用

35、，啤酒發(fā)酵過(guò)程也逐步開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。DCS是一種具有很高可靠性的控制裝置，它與可編程調(diào)節(jié)器、PLC系統(tǒng)同被列為“不損壞儀表”。因?yàn)镈CS系統(tǒng)具有很高的可靠性，其系統(tǒng)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，所以某一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能喪失。其次，DCS還具有開(kāi)放、靈活、協(xié)調(diào)、易于維護(hù)、控制功能齊全等優(yōu)點(diǎn)，所以集散控制系統(tǒng)可完成啤酒發(fā)酵過(guò)程控制功能，完成與上位機(jī)的通訊，實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控。3.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)發(fā)酵的過(guò)程控制回路采用DCS控制系統(tǒng)來(lái)控制啤酒發(fā)酵過(guò)程的溫度。DCS的基本組成如圖3.2所示。圖3.2 DCS的基本組成根據(jù)DCS的系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)的啤酒發(fā)酵溫度控制原理如圖3.3圖3

36、.3發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)原理圖溫度控制過(guò)程的基本步驟如下：I/O功能模塊采集發(fā)酵罐上、中、下三段的溫度，并傳輸給控制站?？刂聘鶕?jù)啤酒發(fā)酵工藝的標(biāo)準(zhǔn)溫度來(lái)確定發(fā)酵罐現(xiàn)在的溫度是否偏高，然后執(zhí)行溫度控制命令?？刂普据敵龅拿钔ㄟ^(guò)O/I模塊反饋給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器執(zhí)行控制站輸出的控制要求，調(diào)節(jié)冷媒閥的開(kāi)度。冷媒閥通過(guò)開(kāi)度的大小來(lái)控制冷媒流量的大小。冷媒通過(guò)冷媒入口輸送到發(fā)酵罐各個(gè)冷媒通道，達(dá)到控制溫度的目的。4 系統(tǒng)硬件和軟件配置4.1系統(tǒng)硬件4.1.1控制系統(tǒng)的構(gòu)成根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要,本系統(tǒng)采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式。自動(dòng)和手動(dòng)相互有應(yīng)答信號(hào),以確定各自的工作狀態(tài)利用PT100雙支熱電阻采集溫度信號(hào)

37、,該信號(hào)分別送入控制站,根據(jù)溫度的變化,調(diào)節(jié)相應(yīng)的冷媒閥,實(shí)現(xiàn)溫度的控制。4.1.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與工作原理SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)控制站硬件結(jié)構(gòu)圖如圖4.1?？刂普镜挠布ü膊考⒐δ苣K、調(diào)理模塊等幾大部分。公共部件包括機(jī)柜、機(jī)籠、控制模塊、電源組件、散熱組件、總線底板、集線器、光端機(jī)、轉(zhuǎn)接端子板等；功能模板包括：I/O模板、通信模板等；調(diào)理模塊包括：模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、脈沖量輸入、脈沖量輸出、特殊定制模塊等。I/O模板基于SmartBus連接調(diào)理模板，并通過(guò)冗余現(xiàn)場(chǎng)總線相互連接?？刂普静捎霉I(yè)以太網(wǎng)連接操作站/工程師站，工業(yè)以太網(wǎng)可冗余配置。4.

38、1.3控制站功能SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)控制站由功能模板構(gòu)成，功能模板是控制站部完成特定任務(wù)的硬件板卡、運(yùn)算處理單元、應(yīng)用軟件的組合。功能模板智能化，具有獨(dú)立性、自主性，與時(shí)有效地完成所分擔(dān)的局部任務(wù)。顯示記錄模板實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示、實(shí)時(shí)操作、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與瀏覽、報(bào)表處理與打印，是控制系統(tǒng)的本地人機(jī)界面：控制模板集成了高速處理器和智能雙冗余控制網(wǎng)絡(luò)（CNet）驅(qū)動(dòng)，根據(jù)控制組態(tài)所生成的目標(biāo)文件，解釋運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的控制策略，并支持?jǐn)?shù)據(jù)同步與冗余切換；啤酒的發(fā)酵工藝是當(dāng)搪化后的麥汁進(jìn)入發(fā)酵雄后,先進(jìn)行自然升溫,升到一個(gè)特定溫度后,在這個(gè)溫度上進(jìn)行恒溫發(fā)酵。當(dāng)糖度降到一定程度后,進(jìn)行一

39、定順序的降溫和恒溫,最后發(fā)酵結(jié)束。送清酒罐,在清酒罐中進(jìn)行恒溫控制。為滿(mǎn)足發(fā)酵工藝,發(fā)酵嫩中溫度分布不均勻,因此在上帶、中帶和下帶要分別進(jìn)行溫度檢測(cè)和控制。如采用常規(guī)PID算法,當(dāng)實(shí)際溫度高于發(fā)酵溫度0.2,打開(kāi)相應(yīng)的上帶中帶或下帶的冷卻閥。當(dāng)實(shí)際溫度低于發(fā)酵溫度0.1 ,就關(guān)閉相應(yīng)的上帶、中帶或下帶冷卻閥。但由于該系統(tǒng)滯后較大,雖然測(cè)溫點(diǎn)溫度仍在正常值, 但啤酒出口已結(jié)冰。因此該系統(tǒng)不能采用PID 算法,而采用專(zhuān)家控制系統(tǒng)。利用專(zhuān)家控制經(jīng)驗(yàn)對(duì)啤酒溫度進(jìn)行補(bǔ)償,從而達(dá)到對(duì)啤酒實(shí)際溫度控制。解決啤酒嫩出口結(jié)冰難題。另外由于發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生CO,所以,必須進(jìn)行頂壓監(jiān)視和報(bào)警。為了讀出液位值, 還必須

40、進(jìn)行液位檢測(cè)。4.2系統(tǒng)軟件Sunytech工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)是SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件包，它基于WindowsNT/2000和SROS多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，基于組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用32位多任務(wù)、多線程等最新技術(shù)，集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、算法執(zhí)行、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能于一體。SunyPCC800系統(tǒng)的軟件體系如圖4.2，分為工程師站組態(tài)軟件、操作員站實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件與現(xiàn)場(chǎng)控制站實(shí)時(shí)控制軟件三大部分，三部分軟件分別運(yùn)行在不同層次的硬件平臺(tái)上，并通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，彼此互為配合、互為協(xié)調(diào)，交換各種數(shù)據(jù)集

41、管理、控制信息，完成整個(gè)集散控制系統(tǒng)的各種功能。SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)由實(shí)時(shí)控制組件（SunyRTM）、系統(tǒng)配置組件（SunyCFG）、人機(jī)界面組件（SunyHMI）三大類(lèi)組件構(gòu)成，如表4-1所示。表4-1 SunyPCC800系統(tǒng)的軟件體Suny Tech工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)實(shí)時(shí)控制組件系統(tǒng)配置組件人家界面組件SuayIEC算法編輯器SunyCFG硬件配置軟件SunyMaker系統(tǒng)組態(tài)軟件SunyRIM實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)SunyRDB實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)SunyView畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)SROS多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)SunySOESOE分析軟件4.2.1組態(tài)軟件SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)功能全

42、面、易于使用，它由人機(jī)界面軟件、系統(tǒng)配置組件、實(shí)時(shí)控制組件等與其所含的軟件模塊組成，實(shí)現(xiàn)工程管理組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、控制算法組態(tài)、系統(tǒng)硬件組態(tài)、圖形組態(tài)、歷史記錄組態(tài)、報(bào)表組態(tài)、報(bào)警組態(tài)、在線組態(tài)在線下裝、安全性組態(tài)等功能。4.2.1監(jiān)控軟件SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)集成了功能強(qiáng)大、運(yùn)算穩(wěn)定的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，運(yùn)行于Windows NT/2000操作系統(tǒng)下由實(shí)時(shí)控制組件、人機(jī)界面組件、系統(tǒng)配置組件等組成。主要有高速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、畫(huà)面與流程顯示、控制調(diào)節(jié)、系統(tǒng)硬件診斷、報(bào)警、報(bào)表、趨勢(shì)顯示、DDE、OPC、ODBC、ActiveX借口、WEB服務(wù)、SOE分析等功能。4.2.1控制軟件現(xiàn)場(chǎng)

43、控制站是SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)的核心部分，現(xiàn)場(chǎng)信息的采集，各種控制算法的實(shí)現(xiàn)都在控制站上完成。為保證現(xiàn)場(chǎng)控制的高可靠運(yùn)行，在控制模板的軟件上采取了一系列的可靠性保護(hù)措施，如控制模板與控制網(wǎng)絡(luò)的故障診斷、網(wǎng)絡(luò)冗余、主從切換、故障恢復(fù)、數(shù)據(jù)掉電保持等。現(xiàn)場(chǎng)控制站控制軟件運(yùn)行在一套高效的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)功能的輕重緩急被賦予不同的優(yōu)先級(jí)，在鋪以對(duì)突發(fā)中斷事件的實(shí)時(shí)處理，因而能有效的利用CPU資源，是各功能模塊協(xié)調(diào)地工作?，F(xiàn)場(chǎng)控制軟件主要完成以下功能：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、算法運(yùn)行、控制輸出、與其他站點(diǎn)通信與實(shí)時(shí)廣播數(shù)據(jù)、控制站自診斷與故障恢復(fù)、冗余切換、在線組態(tài)在線下裝、工程在線升級(jí)與數(shù)

44、據(jù)保持。5 本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和特色（1）可靠性高：系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),加強(qiáng)了基本單元功能的完整性, 避免了“危險(xiǎn)集中”，消除了導(dǎo)致全局性故障的節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)工作站冗余備份令牌控制方式,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。（2）抗干擾能力強(qiáng)：系統(tǒng)中使用具有較強(qiáng)抗干擾能力和連續(xù)運(yùn)行工作能力的研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為操作員站和工程師站,測(cè)控單元具有自校正、自診斷、自恢復(fù)功能,測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、可選性與抗電磁、抗工頻能力強(qiáng),特別適合于惡劣的工業(yè)環(huán)境。（3）組網(wǎng)靈活,可擴(kuò)充性強(qiáng)：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)具有較大的伸縮性,根據(jù)發(fā)酵罐數(shù)量和工藝要求的工藝參數(shù)數(shù)量,可選擇多個(gè)測(cè)控單元,并根據(jù)工程進(jìn)展逐步擴(kuò)充完善。

45、該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可掛結(jié)50個(gè)測(cè)控單元。系統(tǒng)網(wǎng)中，可根據(jù)資金情況或需求量接入一臺(tái)或多臺(tái)工業(yè)控制機(jī)作為操作員站和工程師站。一般工程師站只需一臺(tái),而操作員站需要多臺(tái),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線分布在全廠各有關(guān)部門(mén)。若需要還可接入一些備份機(jī),以提高系統(tǒng)的可靠性。網(wǎng)絡(luò)傳輸速率200kBPS,傳輸距離有線達(dá)1.2km,無(wú)限達(dá)100km。（4）良好的用戶(hù)界面：漢字提示下的界面設(shè)計(jì)可使操作員與時(shí)獲取整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的信息。其中包括發(fā)酵過(guò)程的溫度、壓力、流量實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)、各個(gè)發(fā)酵罐的運(yùn)行狀態(tài)、罐溫度趨勢(shì)曲線圖、冷媒閥門(mén)開(kāi)度和報(bào)警出錯(cuò)提示等。同時(shí),操作人員還可以通過(guò)功能鍵在線改變工藝參數(shù),干涉發(fā)酵過(guò)程,改變運(yùn)行狀態(tài),隨時(shí)打印工藝參數(shù)數(shù)據(jù)和發(fā)酵過(guò)程總曲線等。結(jié) 論在啤酒發(fā)酵過(guò)程中,溫度是決定啤酒口感、風(fēng)味等的一個(gè)重要指標(biāo), 但存在現(xiàn)場(chǎng)溫度控制較困難的客觀因素。為滿(mǎn)足啤酒生產(chǎn)向著連續(xù)化,自動(dòng)化方向發(fā)展, 對(duì)啤酒發(fā)酵過(guò)程中實(shí)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制是具有重要意義