啤酒发酵的控制系统设计

０ 前 言 啤酒发酵 是 啤酒 生产 工艺 流程 中关键 环节 之一 ，也 是
一
深 冷过 程 ；⑦贮 酒 阶段 。贮酒 阶段温 度控 制 应以上 、中 、
下三段均衡控 温为主，缩小罐 内发酵液温差 。在贮酒过 程 中同时存在 自下而上和 自上 而下 的对流，状态紊乱， 缓慢而不规 则，使用调节 阀控 制冷媒可采用长时间小 流 量的操作方法，对于开 关阀则可采用高频短时间开启控 制，避免长时间深度冷却，温控精度要求在士０ ２ ．＂ Ｃ，严
Ｄ Ｓ Ｃ 系统的管理软件采用Ｗｉ ｄｗｓ ｎ ｏ 编程，界面丰富、 操作直观、易学实用。上位机能够实现以下功能 【 ：①工 作状态概览、动态测量显示 、实时阀门状态反馈；②手动
自 动控制方式无扰动切换；④所用工艺曲线、Ｐ Ｄ Ｉ 参数和报
警限等能够进行在线修改；④主要运行参数可以实时或随
禁 出现 温 度 回 升 。
个极其复杂的生化放热反应过程。在发酵过程 中，把糖
化麦汁中的糖类水解成单糖，然后经酵母发酵生 成乙醇
（ ２ｓＨ） ＣＨ Ｏ 、二 氧化 碳 （ ０ ） 同时 还会产 生 种类 繁多 的 中 Ｃ ２，
间代谢产物，如双乙酰 、脂肪酸、高级醇 、酮等，这些代 谢产物的含量虽然极少，但它们对啤酒质量和 口味的影响 很大，中间代谢产物的生成取决于发酵温度…。啤酒发酵 的控制系统设计一般采用了Ｃ Ｎ Ａ 总线系统，下位机Ｐ Ｃ Ｌ ， 模糊Ｐ Ｄ Ｉ 控制策略。
关键词 发酵工艺 Ｃ 总线 模块设计 模糊Ｐ Ｄ Ａ Ｉ
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉ Ｉｔ ｅ ｇｎ Ｑ ｈ Ｃｏｎｔ ｏｌ ｔ ｒ Ｓｙｓ ｅｍ ｔＢｅｅｒＦ ｍ ｅｎ ａｔｏｎ ｔ ｏ ｅｒ ｔ ｉ
Ｚ ａຫໍສະໝຸດ Baiduｇ Ｚｉｕ ｈ ｎ ｊｎ
（ ｕ ｎ ｄ ｎ ｇ ｉ ｃ ｉ ｅｙＲ ｓａ ｃ ｎ ｔｔｔ ，Ｇ ａ ａｈ ｕ ５０ ３， Ｃ ｉ ａ Ｇ ａ ｇｏ ｇＡ ｒｍａｈ ｎ ｒ ｅ ｅｒｈ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｕ ｎ ｚ ｏ １６０ ｈ ｎ ）
ｐｒ ｃ ｓ ｅ ｍ ｅ ａ ｉ ｎ，ａ ｏ ｍ ｅ ｓ ｏ ｅ ｃ ｓ ｔ ｍ ｆ ｅ ｏ ｐ ｒ ｓ ｎ， ｅ ｐｅ ｔ ｖ ｌ ｏ ｅ ｓ ｏｆ ｆ ｒ ｎｔ ｔ ｏ ｎｄ ｃ ｍ ｎｔ ｎ ａ ｈ ｙｓ ｅ ａ ｔ ｒ ｃ ｍ ａ ｉ ｏ ｒ ｓ ｃ ｉ ｅ ｙ．
ＲＥＳＥ ＡＲＣＨ 究 研
啤酒发酵 的控制系统设计
张子军
（ 东省 农业 机 械研 究所 ，广 州 ５ Ｏ ５） 广 １６ Ｏ
摘
要 基于啤酒发酵工艺的研究，全面介绍 了Ｄ Ｓ Ａ ， Ｃ 、Ｃ Ｎ￣线及Ｐ Ｃ Ｌ 在发酵过程控制 中的应用，并比较了两种
系统之间的优劣。本文详细探论了Ｐ Ｃ Ｌ 模块的配置与设计 、模糊Ｐ Ｄ Ｉ 控制系统的优势和作用步骤 。
１啤酒发酵的工艺控制
１１发酵工艺 ．
啤酒发酵整个过程分为７ 个阶段 ［，如图１ ：① 自 然升温 阶段；②主发酵及双乙酞还原阶段；③降温保温阶段；④ 由双乙酞还原温度冷却至３ Ｅ；￣Ｙ 保温过程；￣３ Ｃ Ｅ以下
图 ｌ发酵工 艺曲线
５ ０
１２发酵过程控制回路 ．
啤酒发酵的温度控制就是利用冷媒介质对罐 内温度进 行按工艺要求的分段控制，如图２ 。根据 啤酒发酵的工艺要 求，当仪表检测到啤酒的发酵温度高于工艺要求的温度时， 调节器输出信号，打开气动阀输送冷媒，通过啤酒罐罐壁
的冷带给啤酒降温；当发酵温度低于工艺要求的温度时，
关闭冷媒，则啤酒按工艺要求继续发酵，整个发酵过程大
约２ 多ｄ 成 。 ０ 完
时打印；⑤所有命令、提示均为汉字显示；⑥数据库采用
Ｍｉｒ ｃ ｅｓ ｃｏＡ ｃ ｓ数据库标准，技术人员可利用数据记录对历 史数据进行统计 、分析；⑦可对两年 内的历史记录查询、
Ａｂｓ ｒ ｔ ａｃｔ ：Ｔｈ ｏ ｇ ｔ ｐｒ ｒ ｕ ｈ ｈｅ ｅ—ｓ ｕ ｙ ｏ ｔ ｅ ｅ ｍ ｅ ａｔ ｏ ｔ ｃ ｔ ｄ ｎ ｈ ｆ ｒ ｎｔ ｉ ｎ ｅ ｈｎｉ ｅ ｏ ｂ ｅ ｔ ｅ ｑｕ ｓ ｆ ｅ ｒ， ｈ ｐｒ ｓ ｎｔ ｅ ｅ ｐａｐｅ ｒ ｒ ｕｎｄｌ ｏ ｙ ｉ ｒ ｄ ｅ ｔ ａｐｐｌ ｃ ｔ ｏ ｎｔ ｏ ｕｃ ｓ ｈｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ＤＣＳ， ＡＮ ｕｓ， ｎ ＰＬＣ ｏ ｈｅ ｏ ｒ ｌ ｎｇ ｆ Ｃ ｂ ａｄ ｔ ｔ ｃ ｎｔ ｏｌ ｉ
打印；⑧ 测量值、设定值与历史工艺曲线进行对比显示； ⑦具有断点保护功能。在发生意外断电时能将断点的各项 参数存储保护，来电后根据具体情况确定新的运行参数 。 ２２ Ａ 总线控制系统 ． Ｃ Ｎ 控制器局域 网 嘬 初是由德国Ｂ ｓｈ ０ｃ 公司为汽车的检
测和控制而设计的，现在已经成为一种国际标准，在电力、 石化、空调 、建筑等行业均有应用。Ｃ Ｎ Ａ 具有的优点 ［： ４ １ ①采用８ 字节的短帧传送，故传输时间短 、抗干扰性强 。② 具有多种错误校验方式，形成强大的差错控制能力，而且
ｆ ａｌ ｏ ｄｉ ｃ ｓ ｓ ｎ ｄ ｔ １ ａ ｕｔ ｈ ｃ ｎｆ ｇ ｒ ｔ ｏ ａ ｅ ｉ ｎ ｆ ＰＬＣ ｔ ｓ ｓ ｕｓ ｅ ｉ ｅ ａｉ Ｓ ｂｏ ｔ ｅ ｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｎｄ ｄ ｓ ｇ ｏ ｍ ｏ ｕｌ ｓ， ｓ ｄ ｅ ａ ｗｅ ｌ ｓ ｈ ｄ ａ ａ ｅ ａ ｐｅ ａ ｉ ｎ ｏ Ｆ ｚ ｙ ＰＩ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｖ ｎｔ ｇ ｎｄ ｏ ｒ ｔ ｏ ｆ ｕ ｚ Ｄ ｃ ｎｔ ｏ ｓ ｓ ｅ ． ｏ ｒ ｌ ｙ ｔｍ Ｋｅｙｗ ｏｒ ｄｓ：ｆ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｅ ｈ ｑｕ ｓ，ｏ ｒ ｌ ｙｓ ｅ ， ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｕｌ Ｆｕ ｚ Ｄ ｅ ｍ ｎｔ ｔ ｏ ｔ ｃ ｎｉ ｅ ｃ ｎｔ ｏ ｓ ｔ ｍ ｄ ｓ ｇ ｏ ｍ ｄ ｅ， ｚ ｙ ＰＩ