啤酒发酵装置温度控制系统的设计与研究

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1、专业学位硕士学位论文啤酒发酵装置温度控制系统的设计与研究DesignofTemperatureControlSystemofBeerFermentationPiantandResearch作者姓名：刘晗工程领域：控制工程学号：41409188指导教师：杨建华完成日期：2016年3月大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要当今信息科学技术的发展日新月异，中国的啤酒生产工业在控制技术、装备制造、和产品质量等领域都有很大的提高。而在酿造啤酒的过程中，其中发酵工序是一个复杂的生物化学反应过程。发酵过程中的主要因素是温度变化，温度控制的

2、好坏将直接影响啤酒的质量。我校食品生物专业拥有一套早期的啤酒生产装置，其生产设备陈旧，采用人工方式进行生产和监控，且传统的温度控制器存在结构复杂、自动化程度低和不便于升级等问题。因此，对学校的啤酒生产线进行技术改造，设计一个智能的啤酒发酵控制系统，来提高生产效率，保证产品质量。本文主要设计和开发了基于组态王系统的啤酒发酵过程监控平台，啤酒发酵温度控制系统采用工控PC-PLCDCS系统，即工业控制计算机与可编程控制器、分布式计算机的控制系统，该系统为上、下两级递阶型结构。上位机采用PC机集中监视、管理；下位机采用可编程控制器PLC，选用的是西门子公司生产的S7-200系列可编程控制器。上位机

3、与下位机的通信系统采用了RS485通讯传输网络。选用组态王系统软件来实现上位机的监控功能，该软件不仅可以提供友好的人机界面，还使监控的操作方式更为简单、便利，不仅实现了数据库的管理、传送、以及工艺参数和工艺曲线的显示(打印)，也可以对数据进行维护等等。该系统性价比高、可靠实用、便于扩展、监控效果良好等特点可以满足啤酒生产发酵工艺的技术要求，提高了啤酒发酵控制的自动化水平。啤酒发酵过程受许多干扰因素的影响，具有大惯性、大滞后和严重的非线性特性，传统的控制理论已显出其应用的局限性。为解决啤酒发酵温度控制过程中出现的问题,本文提出运用模糊PID参数自适应的模糊控制算法，其实质就是以被控制对象的偏

4、差和偏差的变化率为依据的模糊PID智能控制算法。该算法适应性和灵活性强，控制精度较高，具备了较强的适应能力和抗干扰能力，使啤酒生产波动小，啤酒质量稳定。最后采用MATLAB仿真来证实该控制算法具有静态误差小、抗干扰能力强、动态响应速度快和结构简单等特性。关键词：啤酒发酵温度；组态王；模糊PID控制；可编程控制器；MATLAB-I-啤酒发酵装置温度控制系统的设计与研究DesignofTemperatureControlSystemofBeerFermentationPiantandResearchAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechn

5、ologyinformation,Chinesebeerindustryhasgainedfurtherimprovementintheaspectsofcontroltechnology,manufacturingequipmentandproductquality,Intheprocessofmakingbeer,fermentationisacomplexprocessofbiochemicalreaction.Duringthefermentationprocess,temperaturevariationisthedominantfactor;andthetemperaturec

6、ontrolwilldirectlyaffectthequalityofbeer.Thefoodmajorofourschoolhasanearlybeerproductionline,theequipmentissopoor,andthemonitoringprocessconductedinartificialway,alsotheproblemslikethecomplexstructure,inconvenientupgradeandlowdegreeofautomationexitinthetraditionaltemperaturecontroller.Therefore,it

7、isimportanttorenovatetheschoolbeerproductionlinetechnically,designanintelligentsystemofbeerfermentationcontrol,sothatitcanimprovetheproductionefficiency,andguaranteethequalityofproduct.Thispapermainlydesignedandd