啤酒发酵微机控制系统

         一、概述
        啤酒发酵过程是啤酒生产的重要一环，它直接关系到啤酒的产量、口味和质量。发酵过程不同于一般的化学或物理过程，它是一种厌氧型生物发酵过程，有许多不确定随机干扰会影响整个发酵生产。而且，不同品种的啤酒，每一工艺阶段对发酵罐内的温度、罐顶压力的控制要求都不一样。精度要求高。
        铭容科技是专业致力于啤酒工艺自动化控制系统的研发和应用。该系统全部采用模块化结构组成，有极强的数学运算能力和逻辑控制功能，并有较大的程序和数据存储区域，兼有DCS和PLC的优点，可以通过RS485C或工业以太网与上位管理机相连，构成总线型控制网络，并且可以方便的实现与其它工控机或PLC系统的通信，具有良好的开放性。系统运行稳定可靠、抗干扰能力强，控制精度高，模拟量处理能力强，操作简单，设计灵活，性能价格比优，在生产自动控制中已得到广泛的应用。
        二、啤酒发酵微机控制系统的特点
        发酵是一个复杂的生化反应过程。它把糖化麦汁中的糖类分解成c2H50H、H20并放出生化反应热，同时产生双乙酰等多种有机物质。发酵过程的工艺流程和工艺参数将直接影响啤酒的口感和风味。人工控制很难满足啤酒成品的质量和产率。采用自动控制技术控制啤酒生产，使发酵过程的温度、压力严格按照工艺曲线工作，降低生产成本，提高经济效益。有着重要的意义。
        露天啤酒发酵罐的罐体直径一般为4～6m，有效容积多为100～400m3，因此，罐体温度控制对象滞后很大、且具有明显的时变性，采用常规控制方案难以达到满意的的控制效果，为此我们在对被控对象特性、制冷机理、控制要求及特点等方面进行深入研究的基础上提出了多模态优化控制策略，开发出啤酒发酵温度的先进控制软件包，以保证发酵温度的精确控制。
        本系统在实施时，工艺典线作为温度控制依据。而上下冷带的控制可根据工艺要求进行设定、在主酵期和储酒期控制罐内对流速率，以利于啤酒质量的控制以及储酒期防止罐内上部的结冰。操作人员也可作实时修改，保证罐内温度的均匀，或按厂方要求在主酵期内，储罐内啤酒自然对流，同时满足各生产阶段和各种工艺的要求。
        三、控制系统结构和组成
        控制系统由上下位机组成，上位机主要实现操作、曲线绘制、参数设置、数据／报表显示及打印、操作记录、报警、人机对话等功能。下位机主要完成数据采集、过程控制等功能。上下位机之间通讯采用PROFlBUS协议或TCP／IP协议。控制系统可以通过以太网将系统与管理计算机相连，组成厂际网。
        四、实现功能
        1．监视功能
        全图形化的操作界面，可以模拟整个工艺流程，动态显示温度、压力、液位等测量信号，实时监视现场运行状态。因为啤酒生产过程通常流程较多、数据量大，为方便生产，同时还设计了实时数据表格，集中显示所有数据。此外，还具有啤酒发酵过程升降温操作的提示，进酒、出酒等状态的显示功能，适用于啤酒生产间歇批次、不确定性等特点。
        2．参数设定功能
        发酵温度工艺曲线、压力控制设定值、PlD参数、各个自动过程的启动条件与运行参数、报警阀值等的设定。工艺员可同时设定多条工艺曲线和多组参数，保存在系统中，生产时操作员根据普通啤酒、精制啤酒等品种的不同，选择不同的参数。使工艺员和操作员职责明确，便于管理。
        3．控制功能
        对啤酒发酵生产的各种过程实施控制，充分考虑了啤酒生产过程中控制回路较多的特点：主要包括发酵罐和清酒罐的温度、压力控制，以及进罐、倒罐、出罐等过程的温度和流量控制等，设计了手动／自动两种控制方式，通常为自动方式，遇特殊情况，可无扰动的切换为手动控制。
        4．过程记录和查询功能
        系统具有强大的数据库管理功能，可以保存两年内的历史数据、操作记录和报警记录，并且将历史数据汇总为历史趋势图。与实时数据表格趋势显示艺曲线对比显示。有利于科研人员和管理人员对数据进行及时的分析，一旦发现生产故障或啤酒质量问题，可有针对性的查询记录和分析原因，加强管理，大量的历史数据也是工艺员改进啤酒工艺的宝贵财富。
        5．打印功能
        系统配备了打印机，可以完成流程图、趋势图及实数据表格和历史数据表格等的打印功能。
        6．故障诊断、报警功能
        现场设备(传感器、执行机构)的故障诊断、报警，生产过程中各个状态的超限报警，操作员非正常操作的监控与报警等。