精釀啤酒生產(chǎn)控制系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、近幾年來，國內(nèi)啤酒的年產(chǎn)量與年銷售量呈現(xiàn)下滑趨勢，但是與之形成鮮明對比的是精釀啤酒年產(chǎn)銷量在國內(nèi)的逆勢增長。國外精釀行業(yè)起步早，先進的自動化設備與技術不斷推動著中小型精釀企業(yè)的發(fā)展。精釀制造行業(yè)在我國正處于起步階段，近幾年我國興起的精釀酒廠普遍存在設備自動化程度低，控制系統(tǒng)開放性差的問題。為提升國內(nèi)精釀啤酒產(chǎn)業(yè)自動化水平，本文依據(jù)啤酒的生產(chǎn)過程及其自動化要求，結合現(xiàn)有控制系統(tǒng)方案特點，設計了適用于小型精釀啤酒生產(chǎn)車間的分布式控制系統(tǒng)（D

2、CS），本文的主要研究工作如下：
　?。?）分析了現(xiàn)有啤酒生產(chǎn)工藝與控制系統(tǒng)中的問題，設計了適用于小型精釀車間的分布式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)以西門子S7-300為核心控制器，分別完成了被控對象I/O點的分配、控制器硬件的組態(tài)以及軟件程序的編寫。
　?。?）針對糊化反應溫度變化過程中的非線性與時滯性的問題，設計了模糊+PID溫度控制器來對糊化反應的過程進行變溫控制。并且運用機理建模法分別建立了糊化反應與發(fā)酵過程中溫度變化的數(shù)學模型，同

3、時以Matlab軟件為平臺，結合其Simulink擴展功能完成了變溫控制過程的仿真運行。
　　（3）啤酒生產(chǎn)控制系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)多源異構性的問題，造成了啤酒廠家自動化設備更新困難等現(xiàn)狀。針對現(xiàn)有啤酒車間數(shù)據(jù)管理分散的問題，以Simatic Manager和WinCC組態(tài)軟件為平臺，設計了Profibus+OPC的通信網(wǎng)絡方案來對控制系統(tǒng)中的變量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的集成與管理。
　?。?）在控制系統(tǒng)管理層中，以WinCC作為OPC客戶

4、端對啤酒的生產(chǎn)過程進行上位機組態(tài)，建立了糖化生產(chǎn)過程的監(jiān)控畫面，完成了PLC中生產(chǎn)數(shù)據(jù)與過程畫面的變量連接。為了保證控制系統(tǒng)的安全運行，組態(tài)了相應的故障報警器界面，使管理人員可以快速排查生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的故障原因。此外，在WinCC上位機組態(tài)軟件中還實現(xiàn)了變量的數(shù)據(jù)歸檔與報表打印功能。
　?。?）在設計精釀啤酒生產(chǎn)控制系統(tǒng)的同時，還完成了控制系統(tǒng)中相關程序與算法的調(diào)試與仿真，并且對系統(tǒng)中的通信方案、上位機中畫面監(jiān)控以及故障報警編