啤酒发酵生产过程综合自动化系统网络集成研究

《啤酒发酵生产过程综合自动化系统网络集成研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文1．1工程背景简介第一章绪论本文的工程背景为浙江天台石梁啤酒有限公司35万Ⅱ屯／年纯生啤酒发酵计算机控制系统。1．1．1发酵过程主要工艺流程简介181完整的啤酒生产过程包括糖化、发酵和罐装等多个环节，其中发酵过程主要生产流程如图1-1所示：糖化车间的制备好的麦汁经冷却、酵母添加和充氧后，进入发酵罐进行发酵，经过滤、修饰液添加、高浓稀释后，去除酒头酒尾，进入清酒罐，等待罐装。除了以上环节，发酵过程还配备有多个公用系统，包括脱氧水制备系统、CIP系统、酵母扩培、空气、N2、C02、热水管路系统。糖化罐装图1-1啤酒生产工艺流程图‘8】1．1．1．1麦汁冷却、充氧和酵母添加

2、整个发酵过程可以简单理解为酵母把麦汁中的糖类分解成C2HsOH、H20及其它产物的过程。因此，当麦汁在泵入发酵罐进行发酵之前，需要加入适量的酵浙江大学硕士学位论文还包括各个罐的压力控制，累计流量和进罐起酵时间、累计发酵时间的检测和记录，麦汁进罐、倒罐、酵母回收等多个工序的全自动控制。1．1．1．3酵母回收优良接种酵母可以满足8～10代的重复使用，酵母回收系统的作用就是完成酵母的回收、保存和再利用。在冷麦汁刚刚进罐时添加到麦汁中的酵母，经初期增殖和一个发酵周期的使用以后，下酒之前从发酵罐锥底将酵母排除，并通过酵母回收管路和酵母回收泵打入酵母储罐，加以回收。酵母回收系统主要控制内容为酵母储罐

3、压力控制和酵母存储温度控制。1．1．1．4硅藻土过滤硅藻土过滤系统以过滤机进、出口的压差作为分离的总动力，借助过滤介质(硅藻土涂层)的筛分作用、深度效应与静电吸附作用，将啤酒中仍然存在的酵母细胞、蛋白质凝固物和其他混浊物从啤酒中分离出去，使啤酒变得清亮而富有光泽，口味纯正，保存期延长。硅藻土过滤系统主要控制内容为流量变频控制、硅藻土预涂开关泵控制、硅藻土连续添加变频控制、浊度控制以及压力控制。1．1．1．5CIP系统要使啤酒色泽清亮、口感纯正，除了依靠过滤以外，还必需保证生产过程中所有环节、管道和容器的“绝对卫生”。目前，原位(CleaninPlace，cIP)清洗是啤酒厂保证卫生生产的

4、主要手段，本系统发酵过程共有2套过滤前和1套过滤后共三套不同的cIP系统，cIP介质包括消毒液、热水、酸、碱、热碱和清水。CIP系统主要控制内容包括CIP介质储罐的温度、压力、电导率和液位控制、进出罐流量变频控制、CIP清洗时间以及阀泵联动控制。35万嘟年纯生啤酒生产发酵系统规模较大，工艺要求比较严格，需要针对发酵过程生产工艺设计一套具有高稳定性、高可靠性和易操作性等特点的计算机控制系统，实现生产过程的全自动化控制、网络化管理。浙江大学硕士学位论文控制系统的主要控制范围如图1-1所示，主要包括：·麦汁冷却、充氧和酵母添加系统，包括薄板冷却器、麦汁充氧设备(进口单机)和酵母添加设备(进口单

5、机)。·酵母扩培系统，包括汉生罐与扩培罐。·五期、六期、七期三组发酵罐群，分别有15、16、38个发酵罐，总共69个。其中五期工程有3个罐是发酵、清酒两用罐。·酵母回收罐。·滤前缓冲罐。·KHS烛式硅藻土过滤机。·GAF袋和滤后缓冲罐。·PALL烛式硅藻土过滤机。·两个残酒罐。·清酒罐群，共12个清酒罐。·脱氧水制各系统(进口单机)。·酵母扩培系统，包括汉生罐与扩培罐。·三套CIP系统，包括两套过滤前和一套过滤后CIP系统，各有6个罐，分别用于存放消毒液、热水、酸、碱、热碱和清水。·空气、N2、C02、热水管路系统。本系统采用西门子s7系列PLC系统构建成多个控制站，实现对发酵过程各个流

6、程、设备的控制，并在各个操作站上实现监控功能。控制要求包括：①实现全过程的自动参数控制(如：温度、压力、流量、电导率、时间等等)；②实现全过程的自动连锁控制；③硬件自诊断和故障处理功能，实现系统的高可靠性和安全性要求；④产操作的容错分析和报警、自动矫正功能；整个系统在实现Cs与OS之间常规意义上的信息交互之外，为了实现全过程的全自动和全联锁控制，还需要实现操作站与PLC系统之间的实时数据通信，以及PLC系统对第三方单机设备的无缝连接与集成，具备良好的可扩展性和可伸缩性。1．2本课题主要研究内容本课题主要研究内容分为两大部分：一是研究和设计操作站与控制站之间的网络架构，在实现现场数据采集、

7、实时网络通信和监控的同时，重点提高系统的4浙江大学硕士学位论文第二章啤酒发酵生产过程控制系统的设计与开发擅要t本章主要介绍了基于西门子s7系列PLC的发酵过程PCS系统结构，以及操作站与控制站之间的MPI通信网络，论证了影响通信实时性的因素，提出了通过高速以太网分担MPI网络通信带宽的思想，设计了将所有操作站都经由服务器与控制站连接的三层ControlStafion／Server／Cliem(控制站，服务器，客户端)网络结构。经实践