啤酒厂DCS控制系统
啤酒生产过程自动控制系统设计优化
李 金 宝
黑龙江生物科技职业 学院 ， 黑龙江哈尔滨 ，１ ５ ０ ０ ２ ５
摘 要 ：啤酒生产过程自 动控制系统设计优劣直接影响啤酒生 产成本， 啤酒生产控制精度， 操作人员的体力劳动， 生产效率和安全生产。本文
从 啤酒生产过程 自动控制 系统 网络设计优化 、设 备联动 、手 自动切换 、安全 回路设 计、建立温度控制 虚拟仪 器五个方面 阐述 了啤酒生产过程 自动 化 控制系统设计优化的原 因、方 法。
关键 词 ：啤酒；１ ９ 动控制系统； 设计ｉ 优化
随着国家经济 的发展和人 民生活水平 的改善 ，以及 工厂 自动化水 平 的逐 步提高 ，我 国啤酒工业也 得到 了空 前发展 ，啤酒 工业 的发展对 国 民经济建设 和发展起 到了重要的促进作用。 尽 管如此 ，我 国的啤酒生产工 业 目前还存在 许多不尽如 人意的地
制系统 和发酵过程 的计算机 控制系统两部分 组成。从 自动 控制的角度
来看 ，两个 主控系统 的控 制行为存在 明显 的独立性 ，测控要 求和控制 策略也具 有很大的差异 。从 信息交流和信息 管理的角度看 ，二者 表现
出一定 的相 关性 ，两个主控 系统将通过上层 网络与领导部 门及质 量分 析部 门的管理 计算机相连 接。然而 ，整个 自动 控制系统的运行效 率受 限于 以下两方面 ：一方面是 Ｐ Ｌ Ｏ在可连 接的操 作站 数量上的限制。另
啤酒生产控 制系统 的网络是 以生 产过 程为单位来 设计主控 系统 ，最常
另一 方面是 具备高效的数据 采样 方式。Ｐ Ｌ Ｃ全映射服务器是 对控
制级多个 Ｐ Ｌ Ｃ 中各种数据 的全部映射 ，所 以高效 的数 据采样 对保 证数
啤酒生产过程自动控制系统的优化设计
啤酒生产过程自动控制系统的优化设计啤酒生产是我国的一个传统产业，随着我国经济的发展以及人们生活水平的提高，啤酒企业得到了空前的发展。
在啤酒的生产过程中，其自动控制系统的优劣，对于啤酒生产企业的经济效益会产生直接影响。
具体表现为啤酒的生产成本、啤酒生产的控制精度以及企业的生产效率等因素。
为了保障啤酒生产企业能够降低生产成本、提高啤酒的质量、扩大市场份额，就需要对啤酒生产过程中的自动控制系统进行优化设计。
标签：工业自动化；自动化系统；工业电气引言随着我国科技水平的不断提高，在我国的啤酒行业中，电气自动化技术得到了空前地发展。
当前，我国的啤酒行业在应用自动控制技术的前提下，正朝着规模化、集团化的方面发展。
尽管如此，我国的啤酒生产企业仍存在需要改进的地方。
其一，啤酒的档次低，品种少。
其二，部分企业自动控制水平较差，主要以人工控制为主。
其三，啤酒生产过程中对于能源以及原材料的消耗比较大。
因此，如何提高啤酒的质量与市场占有率，优化啤酒生产过程中的自动控制系统，成为啤酒生产企业亟待解决的问题。
1 自动控制系统的组成及功能自动控制系统主要是对啤酒生产过程进行控制、检测以及管理。
该系统主要包括两个组成部分。
其一，连续调节控制系统；其二，逻辑连锁控制系统。
根据啤酒生产的特点及要求，可以采用分散就地控制、集中调度管理的方式，形成一套完整的自动控制系统。
该系统主要包括以下几方面的功能。
1.1 糖化过程控制在自动控制系统中，对于糖化过程进行控制具体表现为以下几点。
其一，对浸渍水、调浆水、洗槽水、麦汁冷却温度的控制。
其二，对糊化锅、糖化锅、煮沸锅等温度的控制。
其三，对过滤槽、澄清槽、防溢锅的自动控制。
对于糖化过程进行控制是比较复杂的，主要包括糊化、糖化、过滤、煮沸以及澄清等工序。
在实际生产过程中，各工序是间歇进行的，并且各个工序在时间上需要进行交叉作业。
糖化过程的自动控制涉及的设备较多，因此对于自动控制系统提出了更为严格的要求。
啤酒生产线控制系统设计——灌装部分
第一章绪论1。
1 本课题设计的背景自从改革开放到21世纪的今天，经过三十多年的发展,我国的啤酒工业得到了迅猛的发展,啤酒产量的提高是有目共睹的，从1980年开始的年产只有688万吨，到1999年的1640万吨，19年的时间里增长了22倍之多。
年均递增22％，2000年已经突破2000万吨，截止到2013年底,我国的啤酒年产量已经突破3亿吨。
啤酒罐装部分是啤酒生产的最后一道工序,其装备水平直接影响到啤酒的成品质量、成本、销售业绩和企业的经济效益。
随着我国国民经济的发展，人民生活水平的日益提高，广大消费者不但对啤酒质量更对包装水平提出了更高的要求，一款美观实用大方的啤酒瓶同样也能吸引消费者消费者的眼球.因此，啤酒生产装备也面临着同步发展的问题.世界发达国家,尤其美国、德国这样的啤酒生产和需求大国，他们的设备制造厂家无不致力于不断改进和发展新一代的啤酒罐装设备.虽然我国现代啤酒生产在机械制造业和自动化控制方面起步较晚，但是从80年代开始,通过引进日本和德国技术软件和自动控制设备，组织消化吸收，已经生产出接近国际水平的啤酒罐装生产线.现如今经过短短几十年的发展，我国的啤酒灌装生产线已经迈入国际先进水平的行列，现在每年我国的大型啤酒生产企业可以达到年产啤酒100万吨的产量，并且保证破瓶率不超过0。
8％，酒损率不超过0.9%.这样高产量和高质量效果的取得,得益于先进的灌装设备和高效率的自动控制方式，同时这里更少不了现代工业自动化的设备和工程技术人员对设备的编程和控制。
自动化的饮料灌装设备应用范围很广，几乎应用于所有的饮料灌装行业，特别是啤酒行业，因为产量巨大，所以被广泛使用.发展前景异常广阔。
PLC作为现代工业自动化领域应用最广泛的控制器得到了长足的发展，它的出现代替了传统继电器的繁琐接线和控制逻辑。
实现高效和快速的生产，使工业生产变得简单。
1969年美国数字设备公司(DEC）研制书世界第一台可编程控制器，并成功地应用在美国（GM)的生产线上。
自动化专业毕业设计 啤酒发酵计算机控制系统硬件设计与实现
啤酒发酵计算机控制系统硬件设计与实现摘要本论文以啤酒发酵过程为工程背景,对啤酒发酵过程的自动化及其控制策略进行研究,旨在达到利用先进自控技术来提升传统产业的综合技术水平的现实意义。
针对啤酒发酵过程具有大惯性、时滞，非线性，采集点分布分散的特点，本系统采用计算机控制系统中的集散控制系统（DCS）分布式控制。
系统的研制可提高自动化程度和集成各种信息，控制生产工艺。
具有可靠性高，性能高，分散控制，集中监视和管理功能。
该系统采用上、下位微机协调监控的控制方案，由系统工程师站和现场控制站组成，选用PC机作为上位机，西门子S7-300PLC作为下位机,采用PROFIBUS—DP总线技术实现对发酵罐内温度和压力实行现场控制和管理监控功能。
生产实践证明，该系统抗干扰能力强，运行稳定，用户界面友好，满足了大规模生产的需要，可在啤酒行业推广应用。
关键词：啤酒发酵 PLC DCS 计算机控制Beer Fermentation Control System of Computer Hardware Designand ImplementationABSTRACTThe thesis mainly introduces the process of beer fermentation for the engineering background of the beer fermentation process automation and control strategy of the study aims to achieve the controlled use of advanced technology to upgrade traditional industries and skill levels a comprehensive practical significance.For beer fermentation process with large inertia, delay, non-linear, decentralized collection of the characteristics of distribution, the system uses a computer control system of distributed control system (DCS) Distributed Control.System can increase the degree of automation and integration of a variety of information, control of production processes. High reliability, high-performance, distributed control, centralized monitoring and management capabilities.The system uses the upper and lower control-bit microprocessor control program coordinated by the systems engineer and on-site control station component.Selected as a PC-PC, Siemens S7-300PLC as the under-bit machines, the use of PROFIBUS-DP bus implementation of the fermentation tank temperature and pressure control and management of on-site monitoring capabilities.Production Practice has proved that the anti-interference ability of the system running stable, user-friendly to meet the needs of a large-scale production can be applied in the beer industry.Key words：beer fermentation PLC DCS computer control techniques目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1引言 (1)1.1啤酒工业概述 (1)1.2我国啤酒工业发展现状 (1)1.3啤酒发酵工艺流程 (1)2啤酒发酵控制系统总体方案设计 (3)2.1控制系统要求分析 (3)2.1.1被控对象 (3)2.1.2 控制功能 (3)2.2控制策略和控制算法 (4)3啤酒发酵控制系统方案综述 (6)3.1方案构想 (6)3.2方案比较及选用依据 (8)4啤酒发酵控制系统硬件设计 (9)4.1上位机系统硬件设计 (10)4.2下位机系统硬件设计 (10)4.2.1可编程控制器（PLC）简述 (10)4.2.2 西门子S7-300系列PLC (11)4.2.3 PLC模块的配置 (12)4.2.4 PLC的I/O资源配置 (14)4.2.5 选择变送器和执行机构 (14)4.3上，下位机通信 (15)4.3.1 PROFIBUS现场总线 (15)4.3.2 PROFIBUS-DP (15)5啤酒发酵控制系统软件设计 (17)5.1系统程序流程图设计 (17)5.2 PLC功能模块设计 (17)5.3 上位机组态软件设计 (18)6 啤酒发酵控制系统可靠性，经济性，抗干扰设计 (21)7 结论 (22)参考文献 (23)附录 (24)谢辞 (37)1 引言1.1啤酒工业概述4啤酒（beer ）为外来酒种，具有很高的营养价值，素有“液体面包”的雅称。
啤酒灌装、压盖机PLC控制系统的介绍
检测功能，并集成在人机触摸屏中，完成瓶位检测。 在人机触摸屏的界面分页显示屏上，可以分别时时动态显示 60 个瓶位的状态和
爆瓶时的瓶不同颜色来显示，非常直观。
目前国内外实现灌装工艺路线基本上是:利用回转酒缸产生的旋转运动，使安放 在酒缸槽位上的空瓶通过机械机构将固定在酒缸上部的欲抽真空阀打开，对已封好的 瓶子进行抽真空处理，拨转外操作阀杆，打开气阀，对瓶内充填 CO2 气体，抽真空 凸轮继续打开真空阀，将瓶内空气与 CO2 混合气体抽出，气阀再次打开，对瓶内充 填 CO2 气体，灌装阀内的液阀在瓶内压力接近背压气体压力时打开，酒液顺瓶壁注 入瓶内，通过气动或电动控制灌装阀实现啤酒的灌装。
以实际改造的丹东鸭绿江啤酒有限公司的灌装、压盖机的控制系统为例，介绍改 造方法，阐明改造这类设备的控制思想和思路;根据现场的实际工艺条件，重新编写 了 PLC 的运行程序。针对啤酒灌装、压盖机控制系统的实际状况，并根据现场的实 际工艺条件，重新设计了设备的 PLC 控制系统。这种改造方法和思路同样可以应用 与其他液体介质灌装设备的改造。 3.1 系统硬件配置
在需要修正检测开关和小铁片的位置时，可以在正常生产的条件下，不停机，由 维修人员只要根据显示屏上的瓶位状态，就可以在线调整，并马上看到调整后的效果。 在日常维修中，也可以用它作为状态监控设备，观察输出设备的运转状况。 增加这套系统功能的是为保证灌状压盖机的自动化控制系统正常运行而专门设计的。 6、结束语
当今国际先进的啤酒灌装、压盖机的控制系统主要由光电开关位置检测部分、走 瓶带、酒缸转速的变频调速部分、主控由可编程控制器、触摸屏等组成。灌装、压盖 机的机械结构装置与 PLC 可编程控制、变频无级调速、人机界面等现代自动控制技 术手段完整的结合，形成机电一体化。 3、控制部分改造方 案
精酿啤酒生产控制系统分析设计
关键词:精酿啤酒；需求分析；功能介绍；触摸屏；PLC；设计方案近年来，在啤酒产量总体趋于饱和的形势下，作为啤酒市场高端产品的精酿啤酒却处于快速发展的趋势[1]，但国内精酿啤酒行业仍处于起步阶段，国家对精酿行业的规范程度仍较低，其工艺技术和酿造设备均未形成较统一准入标准，其自动化程度和控制性能也各不相同[2]。
本文将针对精酿啤酒生产的特点，分析生产对控制系统的要求，提出控制系统应具有的基本功能和特有功能，并介绍一种小型控制系统设计方案。
1需求分析相较于工业啤酒，精酿啤酒的生产主要有小型化、个性化、间歇性、简易化、高可靠等特点[3，4]。
（1）小型化。
精酿啤酒一般生产量在年产量在1000吨以下，均产自小型的生产线，目前国内主要分布在餐馆、酒吧、西餐厅、娱乐城和高级酒店，以自给自足和内部消费为主[3]。
小型的生产线一般具有占地少、设备小巧精致的特点，其对控制系统的要求自然也是结构简单和占地小。
（2）个性化。
精酿啤酒生产设备因规模小、使用方法灵活，其在酿造品种的多样化具有一定优势，同一套设备可根据需要酿造多种口味和风味的鲜啤，如香气袭人的小麦啤酒、厚重的黑啤酒、琥珀啤酒，水果啤酒等等[3]。
为适应精酿啤酒的个性化生产要求，其控制系统应能根据酿造品种自动修改生产控制参数。
（3）间歇性。
精酿啤酒因个性化生产的需求，一般是按批次间歇性生产，而不是像啤酒工厂一样连续生产，故其控制系统应能满足开关机时间短和分步间歇操作等要求。
（4）简易化。
精酿啤酒生产设备的操作人员多为身兼数职，而非专职人员，故控制系统的操作界面应简单且易于操作，提示信息应清晰准确。
（5）高可靠。
精酿啤酒生产单位一般缺少专业的维修人员和检修流程，故对设备的可靠性有比较高的要求，控制系统应具有可靠性高、环境适应性强、维护简便等特点。
根据精酿啤酒的主要特点，精酿啤酒生产控制系统应从结构简单、性能可靠、操作简便、易于维护、适应个性化生产等方面进行方案设计。
酒精生产DCS控制系统
酒精生产DCS控制系统简介蒸馏工段，无疑是酒精生产中最重要的一个环节。
为提高酒精生产的安全稳定，根据国家有关法规要求，我公司聘请山东济南金塔公司对酒精蒸馏系统进行了自动化改造，采用DCS控制系统，实现了酒精蒸馏系统控制自动化。
二、工艺检测点与工艺控制点的选择下面，以五塔差压蒸馏DCS控制系统为例，简要介绍一下工艺检测点和工艺控制点的选择。
DCS控制系统突破了仪表盘仪表数目上的限制，在工艺检测点和工艺控制点的选择上，可以更加灵活、方便，控制形式也更加多样。
1、公共部分1.1 蒸汽的控制：在传统的蒸馏操作中，讲究“一匀四稳”。
蒸汽压力稳，是保证酒精质量稳定的前提。
在五塔差压蒸馏DCS控制系统中，对蒸汽的压力、温度、流量进行测量，DCS控制系统根据测量值的变化作出计算，对蒸汽调节阀进行调控，达到稳定蒸汽压力的目的。
1.2循环水压力的控制：在酒精生产中，蒸馏冷凝器都是用循环水进行冷却。
在五塔差压蒸馏中，用水设备较多，为了稳定酒精质量、冷凝器不跑酒，在循环水的供应上，我们采取变频恒压供水工艺。
同时，在DCS控制系统上，我们设置了循环水温度和压力检测，并设置了上、下限报警。
1.3真空度的控制：五塔差压蒸馏中，粗塔、甲醇塔是在负压状态下工作的。
系统的负压状态，是由真空泵造成的，真空泵不断地抽走不凝气体，以维持系统的负压状态。
为了稳定系统的真空度，保证各塔独立的负压状态，稳定操作环境，在真空泵进气口设置了进空气调节阀。
DCS控制系统根据真空度测量值的变化作出计算，对进空气调节阀的开度进行调控，以保证真空度稳定。
2、粗馏塔系统2.1粗馏塔进醪量控制：在五塔差压蒸馏系统中，维持粗馏塔进醪量的稳定，是保持五塔系统物料平衡的先决条件。
粗塔进醪量的控制方案，我们选择了进醪泵的变频控制方案。
在粗塔进醪管道上，安装有电磁流量计，可以检测出进醪流量的变化值。
DCS控制系统根据流量变化结果作出计算，对变频器进行控制，调整变频器的输出频率，改变进醪泵电机的转变，从而改变粗塔进醪泵的输出醪量，保持粗塔进醪量的稳定。
啤酒发酵自动控制系统
项目六啤酒发酵自动控制系统啤酒发酵是非常复杂的生化变化过程，在啤酒酵母所含酶的作用下，其主要代谢产物是酒精和二氧化碳。
另外，还有一系列的副产物，如醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和硫化物等。
这些发酵物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能，使啤酒具有各自的独特性。
啤酒发酵是放热反应的过程，随着反应的进行，罐内的温度会逐渐升高，随着二氧化碳的产物的不断产生，密闭罐内的压力会逐渐升高。
发酵过程中的温度压力直接影响到啤酒质量和生产效率，因此，对发酵过程中的温度、压力进行控制显得十分重要。
5.1啤酒发酵自控系统总体设计作为一个啤酒发酵控制系统，应该能够满足实际生产的要求。
因此，从以下几个方面来考虑是十分重要的：（1）必须要符合啤酒发酵的工艺要求；（2）必须为用户提供较合理的控制解决方案；（3）应该符合流程控制的一般要求，包括温度的采集和控制、压力的采集和控制、控制过程中的保护等。
5.1.1功能分析目前啤酒发酵通常采用锥形大罐“一罐法”进行发酵，即前酵、后酵以及储酒等阶段均在同一大罐中进行。
前酵过程中，酵母通过有氧呼吸大量繁殖，大部分发酵糖类分解。
在这一过程初期，反应放出的热量会使温度自然上升，随着反应的进行，酵母的活性变大，反应放热继续增加，双乙酰含量逐渐减少，而芳香类醇含量增多。
后酵是前酵的继续，进一步使残留的糖分解成二氧化碳溶于酒内达到饱和；在降到-1~0℃，使其低温陈酿促进酒的成熟和澄清。
啤酒发酵过程中，其对象特性是时变得，并且存在很大的滞后。
正是这种时变性和大的时滞性造成了温度控制的难点，而发酵温度直接影响啤酒的风味、品质和产量，因而控制精度要求较高。
温度、浓度和时间是发酵过程最主要的参数，三者之间相互制约，又相辅相成。
发酵温度低，浓度下降慢，发酵副产物少，发酵周期长。
反之，发酵温度高，浓度下降快，发酵副产物增多，发酵周期长。
因而必须根据产品的种类、酵母菌种、麦汁成分，控制在最短时间内达到发酵度和代谢产物的要求。