啤酒发酵控制系统设计

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1、华南理工大学广州学院课程设计报告题目：啤酒发酵计算机温度控制系统设计课程：计算机控制技术课程设计专业：自动化班级：2009级1班姓名：学号：20093006303210目录1.课题名称………………………………………………………………….22.课程设计目的…………………………………………………………….23.课程设计内容…………………………………………………………….24.啤酒发酵温度控制系统设计要求……………………………………….35.进度安排………………………………………………………………….66.课程设计心得…………………………………………………………

2、….6附录…………………………………………………………………………..710一、课题名称啤酒发酵计算机温度控制系统设计二、课程设计目的《计算机控制技术》是一门实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过本课程设计，学生应学习并掌握：1．掌握总线式工业控制机控制系统硬件方案设计，包括工业控制机、模拟输入、输出通道设计和元器件选型，掌握模拟量输入、输出通道及接口连接线路绘制。2．掌握工业控制机控制系统软件方案（数学模型分析、控制策略、

3、控制算法等）设计，掌握数据采集及处理程序、控制算法程序和模拟量输出程序流程图及软件编程。三、课程设计内容采用总线式工业控制机完成啤酒发酵温度控制系统设计，包括硬件总体方案设计和软件总体方案设计：1、硬件总体设计方案a、确定系统的总线类型（内总线PCI）b、选择主机机型该系统选用康拓IPC-8500工业控制机c、模拟量输入通道电路设计及接口线路接线图：该方案选用WZP-231铂热电阻和RTTB-EKT温度变送器。将-20~+50℃变换成4~20mADC信号，送至I/V变换板转变成1~5VDC信号，最后把1~5VDC信号送到12光电隔离AD电路实现温度的数据采

4、集。d、模拟量输出通道电路设计及接口线路接线图：该方案的输出通道采用12位光电隔离的D/A转换板IPC5486，讲计算机输出的控制信号转换成4~20mADC信号，再将该信号送至电动调节阀ZDLP-6B，达到控制温度的目的。e、画出该温度控制系统硬件框图被控对象I/V变换铂热电阻及温度变换AD转换IPC-8500工控机IPC5486D/A转换板电动调节阀2、软件总体方案设计a、确定控制规律及算法，画出控制系统框图10读取12位AD滤波并温度变换直线插补计算得到偏差并进行PID控制控制量送给工控机进行DA变换V/I变换控制阀门开度b、确定软件编程语言：C语言c

5、、数据采集及处理程序编程读取12位ADd、控制算法程序编程e、模拟量输出程序编程四、啤酒发酵温度控制系统设计要求1.啤酒发酵工艺简介啤酒发酵是一个复杂的生物化学过程，通常在锥型发酵罐中进行。在二十多天的发酵期间，根据酵母的活动能力，生长繁殖快慢，确定发酵给定温度曲线，如下图所示。要使酵母的繁殖和衰减、麦汁中糖度的消耗和双乙酰等杂质含量达到最佳状态，必须严格控制发酵各阶段的温度，使其在给定温度的±0.5℃范围内。2、系统控制要求（1）现要求控制1个200m310的锥形啤酒发酵罐，每个罐测量3个参数，即发酵罐的上、中、下三段温度，三段温度的测量范围：-20—+

6、50℃，共有三个温度测量点，因此需检测3个参数。(2)自动控制各个发酵罐中的上、中、下三段温度使其按上图所示的工艺曲线运行，温度控制误差不大于±0.5℃。共有3个控制点。（3）控制规律被控对象可视为纯滞后的一阶惯性：a、在恒温段采用增量型PI控制算法b、在升温和降温段采用增量型PID控制算式c、考虑被控对象为纯滞后的一阶惯性，还要采用施密斯（Smith）预估计控制算法。（4）系统软件设计要求a、数据采集程序:按顺序采集三个温度信号，每个信号采集5次并储存起来，采样周期为T=2s。t=t+T;x0=read;b、数字滤波程序t=t+T;x0=read;x1

7、=x,x2=x1,x3-x2,x4=x3;(x0>x1)?(max=x0,min=x1):(max=x1,min=x0);if(max>x2){if(min>x2)10min=x2;}elsemax=x2;if(max>x3){if(min>x3)min=x3;}elsemax=x3;if(max>x4){if(min>x4)min=x4;}elsemax=x4;x=(x0+x1+x2+x3+x4-max-min)/3;c、温度标度变换程序y=0.021368*x-37.5;d、给定工艺曲线的实时插补计算e、控制算法①PID算式加特殊处理Uout=Kp*e

8、rr+Ki*err_sum;//PIUout=q0*err+q1*