啤酒生产过程自动化控制

1、概述

早期的啤酒生产，设备落后，且监控过程大多采用人工方式，再加上啤酒生产的长时性特点，使人工任务量过大，很容易出现质量问题。后期虽然开始启用一些控制设备，但多数存在控制过程简单，可视性差，生产过程数据不能进行有效地保存分析，控制精度和灵活性也欠佳。随着近些年来计算机的迅速普及，监控组态软件技术的日益成熟，人们开始运用组态软件进行啤酒生产过程自动化控制，避免了人为操作的失误，具有足够的灵活性，控制过程精度也有了很大的进步。生产过程历史数据的有效保存，也为厂家进行控制过程分析，控制曲线改进，进一步提高产品质量，提供了良好的原始数据参考。

2、工艺过程

啤酒生产过程主要分为：制麦、糖化、发酵、罐装四个部分。

在计算机及检测设备的配合下，借助监控组态软件平台，可根据不同需要选择不同控制方案，实现生产过程温度、压力等参数的精确调节，确保生产工艺要求。

3、系统组建

组建监控组态软件环境的啤酒生产过程控制，在硬件方面主要有力控+PLC、力控+控制器、+计算机板卡这三种选择方式。它们的总体功能相同，但各有侧重：采用力控+PLC或力控+控制器方式有着较好的稳定性，但价格相对较高，且给日后进行系统扩充和变更带来不便；采用力控+计算机板卡方式，系统构造相对灵活，价格适中一些。可根据厂家的各自特点和不同需求做出选择。

主要涉及：工业计算机、打印机、PLC/控制器/计算机板卡、力控软件、液位变送器、压力变送器、温度传感器、电磁阀、电动调节阀、检测开关等。

4、系统功能

Ø      控制方案定义、选择，动态实时控制曲线的显示输出；
Ø      长时历史数据压缩存储；
Ø      温度误差控制在±0.3℃范围内；
Ø      具有温湿度及压力超限、线路故障、液位溢出等报警功能；
Ø      具备一定的灾难恢复能力和容错性；
Ø      提供检测元件偏差的软件修正和小信号切除功能；
Ø      日报、月报、年报、历史数据等报表的输出。

（1）、安全性及可靠性

提供了操作工级、班长级、工程师级和系统管理员级四个安全级别，系统参数设置中有：禁止退出、禁止Ctrl+Alt+Del、禁止Ctrl+Esc等安全选项，有比较齐全的安全限制；支持双机热备功能，使系统具有更强的可靠性；可以设定实时数据库DB定期保存数据的时间间隔，最大限度地减少意外掉电等故障带来的损失；力控的“快照”功能可以将当时的操作画面锁定并保存下来，为日后进行事故分析及故障排除提供有力的参考。

另外，啤酒生产环境要求相关设备满足防潮湿、耐低温、抗腐蚀等要求，并要做好线缆屏蔽及抗干扰处理，保证硬件的可靠性和安全性。

（2）、温度、压力曲线控制

来进行温度及压力曲线的灵活控制；另一方面，可以利用力控策略生成器中提供的斜坡功能块来实现。斜坡功能块最多可产生多达24个斜坡输出，算法的输出作为副回路的设定值。副回路挂接一个PID算法控制回路，使PID回路的设定值可以按照设定的斜坡曲线随时间变化改变。斜坡算法有下列主要参数是：时间单位TimUnit（秒、分钟、小时）、时间范围TimSpan（小时数）、24条斜坡线段（TIM0~TIM24和OUT0~OUT24）、回路方式Mode（手动方式、自动方式）、斜坡时间Time、斜坡控制结束后的操作EndMode、手动输出MOUT等。

（3）、漂移及非线性问题

因啤酒生产环境相对较差，再加上长时间的运作，检测仪表和设备必将出现不同程度的零点漂移问题；因检测设备老化也极易出现非线性问题。一方面，力控提供了软件分段线性化处理功能，来解决检测器件的非线性化问题，也可以通过软件处理来修正漂移；另一方面，力控累计点中提供了信号限值切除功能，适当设置可以有效地减少检测设备零点漂移带来的误差。

（4）、配方管理

啤酒生产工艺中，制造不口味或不同品种的产品需要使用不同的原材料配方。力控的配方管理，则使此类工艺过程的控制和管理变得简单和明了。

（5）、图表功能

提供了实时趋势、历史趋势、x-y曲线、历史报表、万能报表、内置数据表等丰富的图表功能，方便进行实时数据及历史数据的曲线显示、灵活的数据报表定义和输出，方便班组统计、成本核算等的管理。