42、啤酒糖化、发酵计算机控制系统 安徽龙津集团有限公司.pdf

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1、计算机应用（倍增计划）优秀项目选编1啤酒糖化、发酵计算机控制系统一、项目可行性研究报告二、工作总结报告三、测试报告四、用户报告五、经济效益分析报告六、鉴定委员会意见龙津 1 0 万吨/年纯生啤糖化、发酵自控系统可行性研究报告一项目开发的主要内容及技术指标1.1 糖化计算机控制系统投料水温度控制，控制误差0.5。投料速度与水量配比控制。糖化、糊化过程控制，糖化、糊化温度时间控制。温度控制误差0.5，时间无控制误差。过滤过程控制，麦汁流量控制；耕刀位置及糟层控制，洗糟水温度控制；洗糟水流量控制。洗糟水温度控制误差0.5，洗糟水流量控制误差0.5。煮沸锅煮沸强度和煮沸时间控制。麦汁冷却温度控制。控制

2、误差0.5。全生产过程无人干预的物料流顺序控制。糖化日生产批次 7-8 锅控制。容器 C I P 自动清洗控制。1.2发酵计算机控制系统冷麦汁充氧和酵母添加控制。发酵罐温度和发酵罐压力控制、主酵期和贮酒期温度控误差0.2；压力控制误差0.0 5 m p a。发酵、清酒物料流顺序控制。容器 C I P 自动清洗控制。二自动控制系统方案1 控制方案简介啤酒生产主要分为三大部分，即糖化、发酵和灌装。将原料麦芽添加适当辅料如大米制成麦汁的过程叫糖化。糖化过程包括原料处理粉碎、糊化糖化、麦醪过滤、麦汗煮沸、麦汁沉清及冷却等环节，这一过程使用的主要设备有粉碎机、糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、澄清槽、薄板

3、换热器等，即所谓三锅二槽生产方式。另外为配合生产，还有冷、热水系统、蒸汽系统、C I P 清洗系统等辅助设施。糖化过程主要检测控制参数主要有投料水温度，糊化，糖化温度、煮沸温度、冷麦汁温度、C I P 洗液温度等。生产过程是一个工序完成后再进行下一个工序，工序的转换是物料从一个容器转向另一个容器开始。为此，我们确立了自原料制备、原料粉碎、糖化、糊化、麦汁煮沸，旋流沉清、至麦汁冷却全生产过程工序自动转换、工序内参数自动控制和容器自动涮洗的全过程控制方案。另外对各锅、槽液位；蒸汽压力；麦汁、水、蒸汽流量等进行检测。发酵是整个啤酒质量的关键，周期长，工艺要求严格，发酵车间主要包括麦汁充氧及酵母添加、

4、浮选、发酵、过滤、杀菌、清酒等。主要设备有发酵罐、过滤机、清酒罐等，另外还有酵母扩培及回收、C I P 清洗等辅助设备，发酵过程主要控制检测点有发酵罐、清酒罐的温度、压力、液位，辅助设备的温度、压力、液位及 C I P 洗液的温度等。为此，我们确定了发酵罐温度、压力控制、麦汁充氧和酵母添加，发酵罐在条件具备下自动与清酒罐切换和发酵Create PDF with GO2PDF for free,if you wish to remove this line,click here to buy Virtual PDF Printer计算机应用（倍增计划）优秀项目选编2罐、清酒罐自动涮洗发酵生产过程

5、控制方案。发酵控制的主要目的是严格按工艺曲线控制好啤酒发酵过程中的温度及其升降速率，严防结冰，保证啤酒质量和生产效率。糖化控制系统可实现了糖化生产过程从原料处理至麦汁冷却送发酵工序的全过程自动控制，完全满足糖化生产工艺指标要求，达到了国际先进水平。发酵控制系统可实现了发酵生产过程从薄板冷却到清酒至灌装间及 C I P 清洗的全过程自动控制，达到了国际先进水平。糖化、发酵通过控制网络联锁控制，数据共享。控制系统技术先进，采用三级控制，即现场硬手操、模拟屏及 C R T 遥控、P L C 自动控制，最大限度地保证了系统安全性、可靠性，自动化程度高，灵活实用，扩展性强，控制精度高，具有最佳的性能价格

6、比。2、自动控制系统硬件构成工厂生产自动化的目的是通过一系列先进、可靠的控制装置来实现对生产过程更好地监视控制，对工艺过程特性更深层认识，得到最佳的工艺参数，由此而得到最佳的产品质量，最高的产量，最低消耗，最安全的设备运行，最轻的劳动强度，最好的生产环境。糖化生产过程自动化控制系统由上位机操作站、下位机控制站并配以一次测量仪表及执行机构构成，同时还在控制室设置一套大型动态模拟屏。可实现了糖化生产过程从原料处理、粉碎、糊化、糖化、过滤、煮沸、澄清至麦汁冷却送发酵工序及 C I P 系统的全过程自动控制。逻辑顺序控制与数值控制完全满足糖化生产工艺指标要求，达到了国际先进水平。发酵生产过程自动化控制

7、系统由上位机操作站、下位机分布控制站并配以一次测量仪表及执行机构构成。可实现了发酵生产过程从薄板冷却到清酒至灌装间及 C I P清洗的全过程自动控制，发酵罐温度采用智能模糊控制，控制稳定精度高达了国际先时水平。操作站由高性能 P I I I P C 机、大屏彩显、U P S、打印机等构成。用可编程控制器（P L C）组成控制站，实时采集工况和数据并进行自动控制。P L C用 S I E M N S的 S 7，采用现场总线制分布扩展结构，可靠性高、响应快、功能强、精度高、抗干扰能力强，组态灵活，容易扩展。测量仪表选型符合啤酒生产卫生要求，采用高性能的进口产品或引进技术生产的产品，可靠、安全、精度

8、高。控制系统满足生产工艺要求，糖化、发酵控制系统能进行通信、联锁。2.1操作站操作站是整个控制系统的中枢，对上可用以太网与全厂管理计算机网络融为一体，管理层计算机构成以太网将各部门管理计算机、各车间计算机控制系统连成一体，实现数据共享，使各级主管部门能方便、实时地对生产运行情况了如指掌。管理层计算机装有数据库软件、人机界面软件（中文）、监控软件、通讯软件、报表软件等应用软件。操作站将数据传给管理层计算机，实现数据上传功能并接收上位管理计算机的指令，通过远程操作站来管理生产数据，从而有效地加强生产管理，对下要周期轮询控制站实时工况和数据，并可进行遥控操作。操作站上有丰富的人机界面，直观地反应糖化

9、、发酵生产过程状况，便于及时了解生产过程检测，控制参数及各设备，阀门、电机等运行工况，通过 C R T 上图形化的界面监控、操作整个生产过程。同时对生产数据自动记录，查询管理并可以生成报表和曲线，打印出来，整个软件在W I N D O W SN T平台下，全中文操作界面，操作简便，易于掌握。2.2控制站控制站是整个控制系统的核心，具有可靠性高、响应快、功能强、精度高、抗干扰能力强等特性。啤酒生产的一个特点是批次生产混合型系统，每一批次的生产是连续过程，而批次之间是间断过程，生产中各设备间用开关阀进行连接和阻隔，开关阀多，电机数量大，输入输出（I/O）开关量大，糖化过程开关量 I/O在 4 0

10、0点左右，模拟量 I/O 在 6 0 点左右，发酵过程 I/O 根据发酵罐的多少决定。发酵过程是放热反应，用外型夹套冷带中的冷媒将热量带走。根据温度和发酵的不同阶段控制冷媒的进入量。冷媒控制阀用气动开关阀代替调节阀，用开关阀就可很好地解决这个难题。发酵罐体积宠大，热容量在温度滞后变化不灵敏，采用开关阀进行控制。将 P I D 值数字量化，控制开关阀的开启频率和脉冲宽度，能达到调节阀的控制效果。另外使用开关阀可大大降低成本，安装维护容易方便。因此发酵过程控制开关量大。糖化、发酵过程与过程之间的转换逻辑性强，是典型的逻辑控制与数值控制相结合的混合系统，P L C 是处理数量逻辑运算的最佳选择，近年

11、来其处理模拟量的能力有突破性发展，功能与 D C S 接近，所以选用 P L C 作控制站。P L C 在 7 0 年代崛起，8 0 年代走向成熟，9 0 年代技术突破，飞速发展，广泛应用于工业控制系统中。1 9 9 3年全球市场上，P L C占 4 6%，而工业控制计算机仅占 1 2%，D C S 占 3 1%，预计 2 0 0 0 年 P L C 将占 5 0%，远远领先于 D C S和工业 P C。当今第三代 P L C面向计算机集成制造系统，高速度，强功能，开放性好，重视通信，得视软件，控制算法增加了一些 D C S中的先进过程控制功能，如自整定P I D、模糊控制器等，特别是西门子的

12、多产应用工具A P T（A p p l i c a t i o n sP r o d u c t i v r oT o o l）,是一种在 P C 机环境下的软件包，允许用户在一个面向对象的编程环境中开发自动的控制策略，然后由 A P T 翻译成梯形图，语言下载至 P L C，再加上 P L C 无右比拟的高可靠性及结构灵活性，使其在轻工行业及中小规模制定中占有绝对优势。P L C有二十几个品牌，在大型 P L C方面有 S I E M E N S、A l l e n-B r a d l e y(A B)、A E G S c h n e i d e r、G E、O M R O N、三菱、H I

13、 T A C H I、L G等品牌的几十种，其中 S I E M E N S、A B、A E G市场占有率在前三位，分析来讲欧美的价位高，日本的价位低，韩国及中国产的价格更低；P L C 的性能比较主要在集成功能、网络功能、开发软件、应用软件，啤酒生产过程控制用P L C 主要有S I E M N S 的S 7 系列，G E 的9 0-3 0，9 0-3 0系列，施耐德的 M O D I C O NQ U A N T U M 系列等。德国西门子公司的 P L C在啤酒行业控制系统中使用率最高，糖化，发酵控制系统的控制器采用西门子的 S 7系列控制器。S 7系列控制器中 S 7-2 0 0用于小

14、型控制系统，I/O总Create PDF with GO2PDF for free,if you wish to remove this line,click here to buy Virtual PDF Printer计算机应用（倍增计划）优秀项目选编3计点数，数字量 1 2 6/1 2 8 出，模拟量 1 6/1 6 出，最大扩展模块数量为 7 个模板。S 7-3 0 0 P L C 用于中小型控制系统，I/O 总数，数字量1 0 2 4个通道，模拟量 1 2 8个通道，工作存贮器 R A M 6 4 K。通过分布式主机架 C R 可带 3 个扩展机架 E R，最多可装 3 2个模块。S

15、 7-4 0 0 用于中、大规模控制系统。属高档 P L C。模块化无风扇设计、坚固耐用、容易扩展，通讯能力强大广泛，容易实现分布式结构，用户操作友好。S 7-4 0 0 有多种级别 C P U，通用功能模板种类齐全，可根据地控制系统大小组成不同的专用控制系统，当控制系统规模扩大或变得更复杂时，不必投入很多费用，增加满足用户需要。S 7-4 0 0安装方便、维护容易，机架式安装，标准导轨，背板总线式，现场连接器方式模板更换不易出错，统一安装深度，没有槽位规则。S 7-4 0 0 扩展能力强，不论是集中或是分布式配置，可扩展 2 1 个扩展单元。集中式扩展：适用于小型配置，在机旁控制柜中安装，最

16、大距离 3 米。用 E U进行分布式扩展：适用于分布范围较广的场合。最大距离 1 0 0 米遵守一定的扩展、安装原则。用 E T 2 0 0 进行分布式扩展：适用于分布范围很广的系统，无限灵活性的 P R O F I B U S-D P 分布式 I/O。通过 C P U的 P R O F I B U S-D P接口最多可连接 1 2 5个站点。中央控制器和最后一个站点的最大距离可达 2 3 k m。C P U 位于控制中心，分布式 I/O 系统在现场运行，一个高效的总线系统将 C P U 与 I/O 连接在一起，确保毫无问题的通讯，这条开放的总线还能将其它现场设备连接到系统，E T 2 0 0

17、 M是分布式 I/O的全能选手，它充分利用 S I M A T I CS 7-3 0 0信号模板系列的优点，包括最佳的性能价格比和快速的响应时间，快速灵活，快速组装，一劳永逸的模拟量处理，减少备品备件量，组态编程容易，站和模块自诊断。S 7-4 0 0 速度快，可达 8 0 n s 指令执行时间，内存大，R A M 可达 1 6 0 0 K，通讯能力强，具有多种通讯方式。M P I（多点接口），集成在 C P U 内，可同时连接编程器、个人计算机 P C、H M I系统、S 7-3 0 0系统、M 7系统及其它 S 7-4 0 0 系统。P R O F I B U S-D P 接口，适用于经济

18、型E T 2 0 0 分布式I/O系统。通讯处理器 C P，用于连接 P R O F I B U S 和工业以太网通讯处理器用于功能强大的点对点链接。控制系统中采用经济实用的 S 7-4 0 0E T 2 0 0 M现场P R O F I B U S总线制分布式结构，具有极高的性能价格比。C P U 用 C P U 4 1 4-2 D P，带有内置 D P口，适用于中等性能范围的应用，能满足程序规模和指令处理速度等要求高的应用场合，内置的 P R O F I B U S-D P 接口使其能作为主站直接连接到 P R O F I B U S-D B 现场总路线上。2.3一次测量仪表一次仪表和执行

19、机构分别是控制系统的五官和手脚，是控制系统的来源和控制目的。啤酒生产控制检测的特点之一就是要避免产生卫生死角，不论是采用法兰式液位变送器还是其它形式的变送式，安装时都会或多或少地产生卫生死角，不易清洗干净。而采用大膜片液位变送器，加工专用接头焊在设备上，变送器安装后其膜片设备内壁基本保持齐平，不留卫生死角，易清洗干净。发酵温度检测由于冷热交替存在严重的结露问题，采用铠装热电阻，完全密封，速度快，尽量减少测量温度滞后。发酵温度检测热电阻的长度选择直接影响控制效果。用热电阻测物体温度要使二者达到热平衡，无对流，此时的温度测量值才能代表准确的温度。发酵过程本身是一个热对流过程，所测的温度只是反应发酵

20、罐内物料温度变化的趋势，与实际温度有差异，热对流越激烈差异越大，是动态过程。为减小热对流对所测温度的影响，就要保证热电阻有一定的插入深度。而另一方面，发酵热量是靠发酵罐外壁夹套冷媒带走的，发酵罐内形成上下、径向内外温度梯度，必须找到温度变化灵敏点代表变化方向，尽快反应温度变化趋势，防止结冰，而结冰多发生在降温过程中，以控制下部温度为主，因此下部温度插入深度应尽量短些，中、上部稍长，及时反应冷却效果及发酵液温度保证温度控制效果。2.4控制室及模拟屏中央控制室是生产的工作中心和管理中心，计算机控制系统在全套设备放置在中央控制室内，提供各类数据存放的报表打印，对生产的设备、仪表设备的运行、故障进行检

21、测，控制及调度控制，提供通讯联络方式。糖化过程为了直观显示整个工艺生产动态过程的全貌、方便管理和初期培训，在中央控制室设置大型马赛克动态模拟操作屏。屏上完全动态显示糖化生产系统的生产过程，屏上装有手操器、数显表、按钮、信号灯等，并配置动态控制器及流水显示器，屏上直观动态显示糖化整个生产动态过程，可直接在屏上进行手动操作，遥动控制开停电机、开关阀门、调节工艺参数，各测量工艺参数如温度、压力、液位等用数显，通过手操器还可对调节回路进行控制，屏上装有手/自动切换开关，方便地与计算机控制系统进行曲手/自动切换。模拟屏包括从原料进仓处理到板式冷却器出冷麦汁及 C I P 系统、热水、蒸汽、压缩空气、冷凝

22、水系统的所有设备，工艺过程的全部信息。模拟屏与计算机控制系统相对独立，可互相脱离对方操作。大型动态模拟屏直观实时显示，控制操作糖化生产过程。控制系统软件。三 控制系统软件3.1语言中央控制室的操作员站、工程师站采用中文平台，并支持显示终端、打印机、软硬盘的输出等。系统信息的在线显示、报警显示、事件描述等均采用中文显示。控制语言被提供用于自动化作业，提高控制能力及系统的灵活性，控制语言已经生成，不需要专门的编程专家，每一系统功能可以通过使用该语言用的符号标示出来，因此任何软件应用的工程师可以根据工厂的特殊设计的要求来量体定制。Create PDF with GO2PDF for free,if

23、you wish to remove this line,click here to buy Virtual PDF Printer计算机应用（倍增计划）优秀项目选编43.2系统软件糖化、发酵控制系统的系统软件采用的是 S I M A T I C 的工业软件，是全集成自动化所有优点的核心组件，能拥有工艺过程中所需的所有技术。用 S I M A T I C W i n c c 作为人机界面 H M I 组态软件，它将操作站成为三流的监视系统。W i n c c基于最新技术W i n d o w s和 W i n d o w sN T环境提供一流监视功能，其主要特点是：l 图形化编辑器简化了流程面

24、生成l 提供优先权的多种任务l 信息和归档系统l 过程数据的显示和存贮l 快速、实效地对过程事件和报警做出反应l 开放式灵敏据交换接口l 通讯用户友好l 共用相同的数据库存，灵敏据安全l 自由使用本国语言图形化 H M I 应用程序生产工具，用于工业自动化、过程控制和管理性监测。针对工厂环境下的所有控制和信息资源，W I N C C 提供了一个单一、实时和统一的视角。操作员能够在一个屏幕上看到指示生产过程状况的开关，滑尺和各种仪表。管理控制系统的每台主机的软件主要包括下列单元块：全套计算机运行软件系统全套管理接口和管理控制软件系统全套数据处理和记录软件系统全套系统再生、修复、数据备份的软件系统

25、运行计算机网络的全套软件运行标准计算机数据处理软件、接口软件、数据处理软件象文字处理、数据库、电子制表、图象等。P L C组态软件使用 S T E P 7，运行在 W i n d o w s t和W i n d o w s N T 环境下，用于 P L C、计算机和控制系统，通过S T E P 7 的 S I M A T I C 管理器，所有的软件和工具都可以完全集成，以单一数据为基础，在工程原任一环节都得到得心应手的工具。使用所有的工程工具（如信真、诊断、远程服务）配置、网络系统为功能模块和通讯处理器分配能数轻松地配置设备同周期性的数据交换用通讯模块实现元件驱动数据的传送3.3应用软件计算机

26、监控系统是硬件和软件功能的有机结合，一个优良的监控系统应该是配置最少的硬件设备，认真充分地做好软件，生产形象生动的人机界面，保证整个监控系统稳定可靠，功能完善强大，可以放心操作使用，即使操作有误，计算机也会加以屏蔽，并立即声光提醒您的注意，同时在屏幕上显示指导操作意见。3.3.1上位机管理软件丰富的可视化人机操作界面整个系统以操作方便、灵活、维护简单、运行安全、可靠为前提进行设计，为更好了解各测点的运行状态，以实现最优控制，彩色 C R T 上设置多幅画面，运用国际上先进的软件技术，以 W I N D O W S N T作为操作平台。通过安全、可靠的数据通讯，灵活的数据交换，直观的参数状态显示

27、，使现场人员及时、全面了解糖化、发酵生产过程运行状况，以及时作出响应，提高生产效率，画面美观、清晰、全中文操作提示，使操作员易于学习、掌握。根据检测数据及相关信息，对秤过程进行协调、管理调度，打印生产报表、记录趋势曲线，必要进还可做一些办公自动化应用工作。生产流程图系统流程图画面可通过多幅画面立体、动态、形象、直观的显示整个工艺过程的生产、运行状况，生动的图表显示及实时的控制进程动画。操作者可局部放大缩小图像至细节或缩小至总览图。在画面中的相应位置显示及设定温度、压力流量等的参数值，并通过不同颜色显示该参数值是否处于报警状态并进行声光报警。根据参数的变化，图表及文字显示相应变化，根据生产状态变

28、化颜色及动画显示，例如，某罐正在注入物料，该罐的图像相应显示注入情况，液位情况在数字上更新。可通过颜色表示出各设备的开/关状态及相应的参数值，使工作人员对现场的运行状况一目了然，做到心中数，以实现最优控制。生产流程图的基本框架将以厂方提出的要求为准，以符合工作人员的操作习惯。所有流程图将尽量保持风格一致、连贯。所有机泵、气动阀门及接管板位置在操作站 C R T 上设有状态指示，显示机泵及阀门工作状态。参数显示通过曲线形式，直观的显示温度、压力及流量等参数的实际曲线及设定曲线，以便于比较。可通过键盘或鼠标的方式，直接对各参数进行设定，并可随时修改。可以通过点按确认按钮等方便的手段将某些曲线存于计

29、算机内，可随时调出使用。成组图显示及参数设定通过参数表示画面组，设定及显示主参数。如可显示各种参数的名称、单位、设定值、额定值、实际值。可列表显示阀门的开/关状态及跳变时间等。成组图的优点在于可在一幅画面中，同时显示各测点的各组参数值，以利于工作人员进行比较。趋势图显示根据历史数据库的数据，以过程曲线的方式显示糖化生产过程控制系统中各参数变化趋势。趋势曲线分为实时趋势曲线图和历史趋势曲线图。实时趋势曲线图显示当前时刻和当前时刻前一段时间的参数的变化趋势，时间的跨度可根据厂房的要求进行选择、设计，历史趋势曲线显示过去某一时刻起一段时间内的参数的变化趋势，启始时刻允许用户自己定义。通过趋势图，可以

30、了解各参数当前或过去某一段时间内变化趋势，可根据过去某一段时间内参数变化的趋势，对生产的控制过程作出相应分析，以促进以后的生产。自动诊断功能以在线方式，自动诊断本监控系统硬件故障的位置及类型，并判断常见传感器及电磁阀的故障。可在一定程度上指导设备维护。例如，某测量值显示始终为0 或连续超出量程范围，则可判断硬件故障，即可自动警告画面，Create PDF with GO2PDF for free,if you wish to remove this line,click here to buy Virtual PDF Printer计算机应用（倍增计划）优秀项目选编5以提示工作人员注意。历史数

31、据管理在生产过程中，可定时将某些重要的温度、压力、流量及电机、阀门的状态等存入计算机，并以日期为文件名，以便于随时调出查询。当发生报警时，可将报警类型、时间、报警时刻的值等信息随时存入表格中，在需要查询时，可随时调出查看、打印。可针对产品质量的不同，与当时对应的一组参数进行比较，以便分析。此功能也可用于事故追忆。报警联锁可对所设参数的上、下限进行报警。可通过工况显示画面上对应参数颜色的变化发出报警（声音及图形闪烁等）。报警可分为当前报警和报警历史两种显示功能。当前报警可列出越限参数的名称、发生时刻、报警类型（上限/下限）和报警值等当前信息。报警历史是指一周内、一月内或一年内（或指定时间段内）的

32、报警信息按发生报警时刻顺序，并存于计算机内，可随时调出显示，比较或打印，对电机、机械故障及极限值设置有联锁顺序停机功能。重要工艺参数如关键设备的上下料位、温度上下限、流量上下限、压力上下限均设置报警及超限联锁，以确保工艺生产和设备的安全。打印可定时打印，可操作者通过人机随时申请打印，也可进行实时打印，即当有模拟量或开关量的报警或参数返回信息时，即将信息送打印机打印。可打印报警信息，如报警时刻的值，上限或下限值、发生报警的时间等，也可打印报表、历史数据、趋势图、温度或压力曲线等。安全保密功能为保证系统运行安全性，可设置密码口令，只允许有关技术人员进行操作。操作系统分级操作，不同级别授权不同口令，

33、如分工程师、技术人员、操作工等几级。保证系统运行的安全性及技术参数的保密性。每一级别的人员只允许做相应级别的操作。3.3.2下位机控制软件控制软件应是自动控制技术与工艺生产过程的有机结合，控制软件编程的基础是吃透工艺生产过程及生产工艺要求和主要机理。啤酒生产过程自动控制软件的编制充分考虑啤酒生产的特性，严防污染，保证产品均一性，确保生产过程安全性。发酵控制软件发酵车间一般采用露天锥形发酵罐工艺，发酵是在酵母的作用下把麦汁中的糖类转化成乙醇（酒精）和二氧化碳以及一些中间代谢物。影响啤酒质量的主要因素有：麦汁的组成成份。这主要取决于糖化产品的质量，糖化生产过程良好地控制，生产出高质量，均一性的好麦

34、汁直接影响发酵效果和啤酒质量。酵母的品种、特性、投入酵母的数量，也直接影响发酵过程，因此酵母扩培过程应进行良好地控制，酵母按比例添加。发酵容器的形状、大小、材料影响发酵液的流动状态，酵母的分布及二氧化碳的排出。发酵液中溶解氧含量、P H值、发酵温度、压力、时间等直接影响发酵过程及啤酒质量。发酵过程是放热反应，利用夹套中的冷媒（酒精水、液氨等）将多余热量带走，发酵的各阶段（主酵、双酰还原、降温、贮酒等）温度控制要求各不相同，不同的发酵大罐，不同的发酵工艺控制要求也有所不同。主发酵及双乙酰还原阶段，发酵旺盛期，生化反应强烈，产生大量C O2，并且随着发酵的深入麦汁比重逐渐减少，在发酵罐内形成浓度梯

35、度，C O2带动周围液体向上翻动，发酵液由下向上形成对流。这一期间以控制发酵罐上部温度为主，使发酵温度形成上部温度 中部温度 底部温度的温度梯度，以加快对流使酵母充分悬浮到酒液中参与发酵，发酵是放热过程，随着发酵进行罐内温度不断上升，多余热量用夹套冷某带走。主发酵期间每间隔一定时间（1-2 小时）测一次糖度，并根据糖度变化控制好温度、压力，当连续测量糖度不再变化时，测双乙酰，双乙酰含量降到一定值时开始降温。降温（后酵）阶段，主发酵结束，大部分糖份转化C O2、乙酰等生化反应逐渐减弱，开始降温。降温速度一定缓慢、均匀，严防酒液出现结冰现象。此阶段以控制发酵罐下部温度为主，形成下部温度 中部温度

36、上部温度的温度梯度，以有利于酵母及杂质沉降，促使酒液稳定，定期排出酵母，以保证底部温度测量准确。降温至 5 左右时开始排酵母，降温至 2.5 左右时是密度最大点，与 4水特性相仿，此时即要保证冷媒把热量及时带走，又要严防结冰。贮酒期，发酵降温至 0 以下后进入贮酒阶段，此阶段应保证三段温度平衡控制，以有利于澄清酒液，饱和C O2，保证酒体稳定，严防出现控制温度上低下高现象，避免酵母重新上升、自溶，影响啤酒质量。温度是发酵生产中的一个重要参数，发酵控制的最终目的是要控制发酵液的糖度，C O2、双乙酰、酒精等指标参数，而这些参数现在不能直接在线检测，只能定期分析，它们与温度、压力等有直接对应关系，

37、所以间接控制好温度压力就可控制发酵液的工艺参数指标。发酵体积巨大，发酵过程机理复杂，是一个大时滞不确立对象，滞后时间主酵期可达十几分钟，到后酵期可能长达几十分钟，对于这样一个对象，采用系统 P I D 算法肯定不能达到控制曲线的要求，经过摸索、分析、总结有经验的操作工人，多年的手工控制经验。建立了以改进的模糊控制算法的智能控制系统-F u z z y-P I D控制算法。模糊控制一开始就是为解决哪些难于建立精确数单模型而又要实施有效控制而提出来的，其作用机理符合了人们对过程控制作用的直观描述和思维逻辑，无需建立数单模型，克服了精确控制理伦对对象数单模型的依赖，使得一些难以建立数单模型的复杂过程

38、得以实施有效的控制。常规的模糊控制是以误差及误差变化率E 作为输入变量的二维控制器。糖化控制软件糖化是指生产过程，批次之间是间断的生产过程，每一批次之内是连生产，锅槽之间的过程转换是根据检参数，工艺配方要求及逻辑算判断进行的，是典型的逻辑控制参数值控制的混合系统，开关量多，逻辑运算复杂，过Create PDF with GO2PDF for free,if you wish to remove this line,click here to buy Virtual PDF Printer计算机应用（倍增计划）优秀项目选编6程转换条件还与设备，电器当时的状态密切相关。针对过程特点我们认真分析、归

39、纳、将整个糖化过程控制分解成若干个软件包，包与包之间靠逻辑条件参与进行打开和关闭。每一包都置一个初始位，过程结束回到初始位等待下次生产，互不相关的包可同时重叠生产，控制逻辑严密，缩短生产周期。每一包在生产时，本包内及与之相关联包内的被控逻辑量（阀门位置及电机状态等）按控制要求处在联锁位置，保证生产的安全性。淀粉水解是糖化的主要过程，将淀粉分解成以麦芽糖为主的可发酵性糖，淀粉吸水澎胀，随温度上升而体积增大糊化，然后在各种酶的作用下液化并进行分解。各淀粉糊化温度不同，需对糊化温度进行控制，糊化醪若长时间缓慢冷却，可重新引起淀粉结晶产生老化现象；用淀粉酶难以使之分解，因此糊化醪应迅速与糖化醪混合进行

40、糖化、倒醪。糖化的目的是尽最大可能形成多的质量好的浸出物，而浸出物的数量只能在糖化中通过酶的作用产生，每种酶在其最佳温度、P H值时能发挥最大作用，因此，除进行糖化温度控制外，还对糖化用水 P H值进行控制。糖化温度控制曲线就地将醪液的温度提高到酶的最佳作用温度休止，使酶充分发挥作用。糖化过程、糖化过程的温度控制都有其严格的工艺要求控制曲线，糊化锅、糖化锅用外夹套通入饱和蒸汽进行加热，夹套分三段控制，有一定的耐压能力。我们在每个锅蒸汽总管上设置一个调节，在每段夹套的入口设置一个开关线，根据液位控制开关阀开关，防止出现结锅边现象。为克服蒸汽压力波动造成的干扰，保护夹套，使其工作在安全范围内，我们

41、建立了以温度为主控制量以蒸汽压力为副控制量的串级调节系统，同时时刻监示压力变。另外，锅内搅拌器根据 P L C 指令自动进行高、低速运转控制。进料、倒醪时快速搅拌，同时兼顾剪切力作用及保证最小空气量的吸收，保温时慢速搅拌或停止运行。麦汁的过滤是糖化过程中的一个重要工艺环节。过滤的好坏直接影响到啤酒的质量，同时过滤过程控制也是一个复杂的控制过程。麦汁过滤分头道麦汁过滤和洗糟过滤二个阶段，整个过滤过程为进料静置、回流、过滤、洗糟等几个过程，直至麦汁糖度下降到一定程度后出糟。过滤控制的最佳效果应是过滤麦汁清亮，过滤时间最短，用最少量的水达到最好的洗糟结果。过滤过程的控制参数主要有麦汁流量、液位、麦糟

42、阻力，洗糟水温度、流量等。回流时流量是按从小到大进行变值控制，麦糟变值控制，过滤时流量按从大到小进行变值控制，麦糟阻力由过滤流量麦汁液位，收集器液位等综合计算，分析得出，控制耕糟时间和耕糟深度，兼顾麦汁清度和过滤时间，达到最佳控制结果。煮沸强度是麦汁每小时蒸发掉的水分，相当于混合麦汁量的百分数，在煮沸设备性能一定的情况下，它与蒸发压力密切相关。在过滤麦汁煮沸过程将自动开始，煮沸过程中人工检测一次糖度，输入计算机系统中，煮沸锅的温度控制与糊化锅、糖化锅类似，由温度、蒸汽压力构成选择一串及调节系统，煮沸过程即要控制煮沸强度，又要兼顾煮沸时间，开始煮沸时，根据蒸汽压力，初始温度及输入的麦汁糖度，计算

43、机根据历史数据用经验公式计算出升温曲线，控制系统按曲线进行控制。蒸汽压力的选择切换控制与糊化相锅同。煮沸过程中将按照规定的时间自动将酒花加入煮沸锅。旋流糟中应设液位检测，保证澄清麦汁及时出料，热凝固物及时冲洗排放。旋流糟的进料，延时沉清及上、下段依次出料，锅底顶水及 C I P 清洗等均由 P L C 进行程序控制，每一工序均在满足工艺要求和确认安全后才能启动。必要处（如 C I P 清洗）设人工确认后启动。由计算机通过变频器控制冰水泵来调节冰水流量保证薄板冷却器出口麦汁温度稳定在设定温度0.1 范围内（根据工艺要求）。合格的麦汁用电磁流量计进行测量显示累积。同时对薄板换热器进行限位保护，以防

44、损坏薄板。C I P 系统包括碱水罐、酸水罐、回收水罐、热水罐等，分别设有液位、温度测量测量显示。C I P 出口温度由计算机进行自动单回终 P I D 调节。C I P 自动清洗分二种工作模式，一种是单台设备进行C I P 清洗，另一种是整个糖化系统进行 C I P 清洗。当要进行 C I P 自动清洗时，操作工作选择清洗模式。单台清洗时输入要清洗的设备号，确认后程序控制清洗过程。C I P 系统是接管板时，人工接管，自动检测接管位置是否正确，与要洗设备核实。为整个生产过程提供合格的热水、酿造水、蒸汽、压缩空气等，根据要求对热水罐温度调节控制；对热水罐、酿造水罐液位检测控制；对蒸汽分配台压力

45、调节控制；对蒸汽进行计量；根据冷凝水液位进行联锁控制冷凝水泵的开停，将冷凝水送回锅炉房，节能降耗。为保证正常排糟及控制系统开关阀的正常动作，检测压缩空气压力并与空压机站联锁控制，排糟压力低于下限时报警，联锁停止排糟，同时兼顾仪表用空气压力，保证自动控制系统正常运行。四 系统功能4.1动检测功能自动检测生产过程所有电机（泵）的运行状态自动检测生产过程开关阀的开、关到位状态自动检测、显示、记录、累积所有工艺参数自动检测耕刀、人孔盖、接管板等位置4.1.1控制功能糖化、发酵生产过程控制是多级控制系统，分散控制，集中管理，控制方式主要有现场硬手操控制方式、模拟屏遥控方式、操作站 C R T 鼠标点动遥

46、控制方式，P L C 全自动控制方式三种。4.2硬手操手动控制在应急情况下，可通过调节阀手轮就地电气控制盘按钮等就地进行手动控制。4.2.1模拟屏遥控模拟屏上装有数显表、手操器、手/自动切换开关、控制按钮、信号灯等，糖化生产过程中所在检测的工艺参数（温度、压力、液位、流量等）在送入 P L C 控制器的同Create PDF with GO2PDF for free,if you wish to remove this line,click here to buy Virtual PDF Printer计算机应用（倍增计划）优秀项目选编7时也送到模拟屏的数显表上显示。模拟屏上装有若干手/自动切

47、换开关，按糖化生产过程分阶段的要求将糖化生产分成若干区域，分别受相应手/自动切换开关的控制，当该区域切换到手动控制方式时，操作工可以根据此时相应工艺参数在模拟屏上的显示值通过手操器、控制按钮等进行遥控。每个气动开关阀及每台电机在模拟屏上均有控制按钮，同时有状态指示灯显示其开关、启停状态，每个调参数带有一台手操器装在模拟屏上，可用于手动调节，同时，每台电气盘上的控制按扭进行启停控制，切换到自动时由自动控制系统模拟屏按钮或 P L C的 D O端进行控制。所有进入 P L C 控制器的信息在模拟屏上都有同步指示；模拟屏可脱离 P L C 控制器系统进行独立操作。4.2.2操作站 C R T 遥控操

48、作站 C R T 上有丰富的人机界面显示糖化生产过程，生产流程图画面立体动态，形象仿真，实时显示生产过程所有检测工序参数及阀门、电机状态。C R T 流程上每个被调工艺参数及阀门，电机都有手/自动转换开关，自动时由 P L C进行自动控制，软手动时由人工用鼠标或热键在C R T 上进行软手动遥控，发布控制指令 C R T 上汉字指示、帮助操作。并自动进行数据处理，存贮记录，灯光语音报警、打印等。整个操作过程全汉字提示、人机对话、操作指导、语音报警、自动生成报表等。4.2.3P L C 自动控制方式糖化过程的自控系统，可实现自启动原料处理、大米粉碎、麦芽粉碎开始，自动完成粉碎、糊化、并醪、糖化、

49、过滤、煮沸、沉清、冷却输送至发酵的全过程控制和 C I P自动清洗过程，冷热水系统、蒸汽系统、压缩空气系统，排糟系统等配合各过程控制要求进行自动控制，保证满足生产过程需要，当异常时及时报警、联锁，并提醒操作工处理异常现象，全过程的自控对设备的配置及设备的性能要求较高，但基本不需要人工进行干预操作。目前我们根据各个厂方的实际情况大多数糖化过程分成粉碎过程、糊化过程、并醪过程、糖化过程、过滤过程、煮沸过程、旋流沉清过程、杀菌冷却输送过程、C I P 自动清洗过程，每个过程自动执行，等本过程完成后，弹出提示性对话框、用语音识别转化技术自动语音通告或延时自动执行下一过程（由用户要求确定），请工作人员确

50、认后将自动的执行下一过程。如前一过程没有完成工作人员将无法启动下一过程，确保生产安全。发酵控制站对整个发酵车间生产过程从板式麦汁冷却器送出麦汁直到清酒送至包装车间进行自动控制，完全满足设计及生产工艺要求。自动控制所有电机（泵）的运选择、停止。自动控制所有开关阀的开、关。自动调节需要控制的工艺参数如温度，流量、压力等。自动按工艺操作规范顺序控制生产过程（包括原料提升、粉碎、糊化、并醪、糖化、过滤、煮沸、澄清、冷却送至发酵等）。自动按工艺操作规范顺序控制发酵生产过程。自动控制 C I P 清洗过程。自动控制排糟过程。冷热水、蒸汽、冷凝水、压缩空气等公用系统按工艺生产过程要求自动控制。4.3自动报警