精釀啤酒生產(chǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)啤酒的年產(chǎn)量與年銷(xiāo)售量呈現(xiàn)下滑趨勢(shì)，但是與之形成鮮明對(duì)比的是精釀啤酒年產(chǎn)銷(xiāo)量在國(guó)內(nèi)的逆勢(shì)增長(zhǎng)。國(guó)外精釀行業(yè)起步早，先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備與技術(shù)不斷推動(dòng)著中小型精釀企業(yè)的發(fā)展。精釀制造行業(yè)在我國(guó)正處于起步階段，近幾年我國(guó)興起的精釀酒廠普遍存在設(shè)備自動(dòng)化程度低，控制系統(tǒng)開(kāi)放性差的問(wèn)題。為提升國(guó)內(nèi)精釀啤酒產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化水平，本文依據(jù)啤酒的生產(chǎn)過(guò)程及其自動(dòng)化要求，結(jié)合現(xiàn)有控制系統(tǒng)方案特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適用于小型精釀啤酒生產(chǎn)車(chē)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(wèn)題，設(shè)計(jì)了適用于小型精釀車(chē)間的分布式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)以西門(mén)子S7-300為核心控制器，分別完成了被控對(duì)象I/O點(diǎn)的分配、控制器硬件的組態(tài)以及軟件程序的編寫(xiě)。
　?。?）針對(duì)糊化反應(yīng)溫度變化過(guò)程中的非線性與時(shí)滯性的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了模糊+PID溫度控制器來(lái)對(duì)糊化反應(yīng)的過(guò)程進(jìn)行變溫控制。并且運(yùn)用機(jī)理建模法分別建立了糊化反應(yīng)與發(fā)酵過(guò)程中溫度變化的數(shù)學(xué)模型，同

3、時(shí)以Matlab軟件為平臺(tái)，結(jié)合其Simulink擴(kuò)展功能完成了變溫控制過(guò)程的仿真運(yùn)行。
　?。?）啤酒生產(chǎn)控制系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)多源異構(gòu)性的問(wèn)題，造成了啤酒廠家自動(dòng)化設(shè)備更新困難等現(xiàn)狀。針對(duì)現(xiàn)有啤酒車(chē)間數(shù)據(jù)管理分散的問(wèn)題，以Simatic Manager和WinCC組態(tài)軟件為平臺(tái)，設(shè)計(jì)了Profibus+OPC的通信網(wǎng)絡(luò)方案來(lái)對(duì)控制系統(tǒng)中的變量數(shù)據(jù)進(jìn)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(hù)

4、端對(duì)啤酒的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行上位機(jī)組態(tài)，建立了糖化生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控畫(huà)面，完成了PLC中生產(chǎn)數(shù)據(jù)與過(guò)程畫(huà)面的變量連接。為了保證控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行，組態(tài)了相應(yīng)的故障報(bào)警器界面，使管理人員可以快速排查生產(chǎn)過(guò)程中可能發(fā)生的故障原因。此外，在WinCC上位機(jī)組態(tài)軟件中還實(shí)現(xiàn)了變量的數(shù)據(jù)歸檔與報(bào)表打印功能。
　　（5）在設(shè)計(jì)精釀啤酒生產(chǎn)控制系統(tǒng)的同時(shí)，還完成了控制系統(tǒng)中相關(guān)程序與算法的調(diào)試與仿真，并且對(duì)系統(tǒng)中的通信方案、上位機(jī)中畫(huà)面監(jiān)控以及故障報(bào)警編