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PLC在啤酒发酵控制中的应用
日期:2010-3-1 10:53:03 点击:
来源:中国自动化网
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啤酒发酵是啤酒生产过程非常重要的环节,特别是对发酵过程中温度、压力的控制尤其重要。早期,由于人们对发酵机理认识不深,再加上采用控制器的限制,对发酵采取自动控制未能成功。随着人们对发酵机理的逐步认识,并随着可靠性高、能经受恶劣环境器件的引用,对发酵采用自动控制逐渐取得成功。
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  系列产品,设计开发了发酵控制系统,并已成功地应用于我公司现场。经实际运行,该系统技术性能优良,运行稳定可靠,操作直观方便,对发酵控制取得成功。
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1、 控制系统的组成与功能
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  根据啤酒发酵工艺,我们在发酵罐的上、中、下三段各设了冷却盘管,管内的冷媒采用酒精溶液,通过控制阀门的开启来控制发酵温度。其生产过程流程图如图1所示。
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  本系统上位机配置1台586微型计算机和1台打印机。下位机采用西门子S7-300可编程控制器,通过Profibus-DP总线接口与上位机相连,构成整个监控系统,其组成结构图2所示。
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① 对每个发酵罐的上、中、下3个测量点的温度进行检测,实现自动控制,罐内实行压力检测。整个发酵过程按照发酵机理,根据主酵→双己酰还原→冷却→酵母回收→后贮的阶段,分别设定曲线进行控制,并采用滞后预估等控制方法,使系统控制精度符合工艺要求。
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② 上位计算机可以动态显示每个发酵罐的工艺流程,即温度、压力、进酒时间、酒龄及超限声光报警等,以便对发酵罐进行宏观管理,并具有阀门的开关状态显示,阀门的手自动控制,实时报表打印等功能。
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③ 能监视每个发酵罐的温度、压力周期曲线,当累积酒龄达到时,自动出信号,以便人工确定是否执行下步操作。
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  根据工艺要求设有操作员、工艺操作员及总工三级密码,并对各工艺参数进行保存及报表处理功能。保证了系统安全,强化了生产管理,为经济责任制的考核提供了依据。
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  啤酒发酵是内部机理复杂的生化反应。其反应时间长,惯性大,不易控制,尤其是发酵罐三点温度控制是关联的,相互影响。我们从整体考虑,采用预估,时间PID以及模糊控制方式,按照设定的工艺控制曲线进行监测控制。
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  主酵阶段的自支控制程序
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  当冷却的麦汁和酵母进入发酵罐后,就开始进入主酵阶段。由于发酵是入热反应,温度升高,产生大量的CO2,使发酵液产生强大的对流。在控制上应t上WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户)

  在双己酰还原联阶段,由于主酵完成,只是在等待双己酰指标符合要求后进行降温,此时要抑制发酵液的对流。在控制上要保持罐内温度均衡,即t上=t中=t下。
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2.3 冷却排酵母阶段控制程序
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  一旦双己酰符合工艺指标要求,就可对发酵液进行冷却,使酵母沉淀。为了加快酵母的沉淀,应使罐内上面热,下面冷,酵母不上翻,即温度控制满足t上> t中>t下。这样控制冷却阀门开启的顺序为TV上→TV中→TV下。
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2.4 后贮阶段的控制程序
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  当酒酒液冷却至-0.5℃左右时进入后贮阶段。在这个阶段要使温度尽量均衡,且使罐内上中下温度为t上=t中>t下。这主要是为了避免温度回升,以免下面温度高于中上部温度,引起酒液对流,使酵母溶于酒液中,影响产品质量,也给滤酒增加困难。另外,低温贮酒时应控制阀门的开启时间,不宜太长,以免结冰。
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3、 结束语
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  该控制系统在现场运行了两年多时间,实践证明设计合理,性能可靠,组成系统灵活方便,控制品质好,满足工艺要求,提高了装置的自动化控制水平,也大大减轻了员工的劳动强度,给我公司带来显著的经济效益。
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