啤酒发酵过程中的PLC应用毕业设计论文.docx
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啤酒发酵过程中的PLC应用毕业设计论文
毕业设计论文
啤酒发酵过程中的PLC应用
摘要发酵技术是世界上最先进的农艺生物工程学技术。
在啤酒酿造过程中有三种主要的成分:
水,谷物和HOPS(啤酒花)。
尽管酵母被认为是发酵过程的催化剂,而不仅仅它自身只是作为一种成分,但它仍然是酿造过程中一个很基本的因素。
作为一门学问,或者说是一门艺术也好,酿造也是很基本的。
而不仅仅是将水和谷物转化成啤酒的一个简单过程。
最基础的就是,它是由下列过程组成的:
谷物(主要是麦汁)和水的混合物,酵母是用来促进发酵的,啤酒花则是用来增加芳香和气味的。
发酵控制系统的任务就是将发酵酒液的实际温度控制在和标准发酵曲线相差有限的误差范围内。
啤酒生产过程分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等几道工。
其中前发酵是啤酒发酵的主要过程,在这个过程中,酵母完成了增殖,厌氧发酵及其沉淀回收等。
这个过程消耗了大部分可发酵性糖和可同化性氮等麦汁成分,排出的发酵代谢产物即啤酒的主要组成。
而后发酵就是对主发酵的残糖继续发酵,达到要求的发酵度,排除氧气,增加酒精中的CO2的溶解量。
促进发酵液成熟,改善口味,促进啤酒自然澄清,使其具有良好的稳定性。
我们是用SIMATICS7来控制啤酒发酵的这个过程,编写程序主要控制温度、CIP、麦汁进罐等。
选择硬件并实现它们之间的联系,编写OB,FB,FC等,并通过在OB中调用FB,FC等来实现程序。
并到现场进行调试。
当以STEP7编程时,不要求特别的顺序,但是,在大多数项目中必须满足某些基本的任务。
编程的内容主要包括梯形图和语句表,在我编写的程序中,主要是语句表,在语句表中,递增地检查语法,如果你使用语句表指令编写程序,则STEP7在你输入每一指令之后检查语法。
关键词啤酒发酵PLC(SIMATICS7)温度控制CIP。
TheApplyofPLCintheProcessofBeerFerment
AbstractsFermenttechnologyisamostadvancedagriculturebioengineeringtechnologyintheworld.therearethreemainingredientsinbeer–watergrainandhops.Yeastisalsoabasicpartofthebrewingprocess,althoughitisconsideredacatalystforfermentationratherthananingredientinandofitself。
Asmuchanartasascience,brewingisthefundamental,yetnot-so-simplepracticeofchangingwaterandgrainintobeer.Atitsmostbasic,theprocessconsistsofthemixtureofgrain(primarilymaltedbarley)andwater,yeastisintroducedtoinitiatefermentationandhopsareaddedforflavorandaroma.Thetaskoffermentcontrolsystemistomaketherealtemperatureoffermentliquidaslargeasthestandardfermentcurve,theprogressofbeerproductionconsistsofmaltproduction,wortproduction,formerferment、latterferment、filtration、casingandsoon.Formerfermentisthemainfermentprocessofthese,inthiscourse,yeastachievesproliferate,oxygen-detestedfermentanddepositionreclaimetc.Thisprocessconsumesmostwheatliquorcomponent.andthefermentmetabolizeoutcomesarethemainconstituteofbeer.Latterfermentisthego-onoftheformerferment,itaimsathigherdegreeofferment,getridofO2,andincreasethemeltquantityofCO2inthealcohol.promotetheliquidoffermenttomaturate,improvetasteandmakethebeerclearnaturally.Afterwordsitcanbedeliveredtofiltrate。
WeuseSIMATICSTEP7tocontroltheprocessofbeerferment,compileprogramprimarilytocontroltemperature、CIPandsoon.wechoosehardwareandcarryoutthecontactbetweenthem,compileOB、FB、FCandsoon,andviatransferringFB,FCinOBtocometruetheprogram.Itdoesn’tneedspecialorderwhenprogrammingwithSTEP7,butitmustmeetsomebasictaskinthemostitems。
Thecontentsofprogrammingprimarilycontainechelonplotandsentencelist,ItmajoredinsentencelistintheprogramIcompile,andinit,STEP7willchecktheparlanceafteryouinputaninstructionifyoucompileaprogramwithasentencelist
KeyWordsBeerfermentPLC(SIMATICSTEP7)temperaturecontrollingCIP
第一章引言
——本论文以SIMATICSTEP7为介绍背景,以西湖啤酒项目为例,系统地分析啤酒发酵过程中的的PLC应用,所用到的PLC是模块化的中小型系统,也就是S7-300。
它有很多的特点:
模块化,无排风扇结构,易于实现分布,易于用户掌握等,并且在执行从小规模到中等性能要求控制任务时可以做到即方便又经济。
啤酒酿造过程是这样的:
糖化,麦汁充氧,添加酵母,发酵,降温,倒罐,贮酒。
而我要做的就是其中发酵的一部分,啤酒发酵也是一个复杂的过程,具体的流程是这样的:
发酵作用是在啤酒酵母的参与下对麦芽汁发酵的过程,也可使麦汁中的可发酵糖和氨基酸等营养物质被酵母细胞的酶分解成酒精和二氧化碳,另外还有一系列的发酵副产品,如双乙酰,醛,酸和硫化物等活性物质。
以及通过酵母还原双乙酰,改良已有的化合物,将麦汁的口味变成啤酒口味。
西湖啤酒这个项目的学习和研究,尤其是专业理论和实际工作的结合,不仅使我对整个的工艺有了一定的了解,而且在实际的现场工作中,我对现场仪表也有了比较深刻的了解,同时我也认识到我应该和必须掌握什么,以及怎样去掌握。
比方说:
一开始我只是拿了一本STEP7的书在看,却不知道它有什么应用,以及怎么样的去应用。
在电脑上装了这个软件以及画了几幅流程图之后,我才有了一个模糊的概念,在和老师在现场查看,以及在老师的指导下对程序进行修改,才建立了一个比较清晰的印象。
我相信,毕业设计的过程能为我以后在中控公司从事的工作奠定良好的基础。
同时也向在我的毕业设计工作中提供帮助的老师,同学以及公司的同事们表示感谢。
丁晓波
2013年5月3日
第二章PLC概述
2.1由来和发展
微机技术已经并继续在改变世界,以微机技术为基础的可编程控制器也正在改变着工厂自动控制的面貌。
近20年来随着科学技术的迅猛发展,可编程控制器以其可靠性高。
能经受恶劣环境的考验,使用极方便的巨大优越性,迅速占领工业自控领域,成为工业自动控制的首选产品,与机器人,CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。
当前,在我国广大工矿企业中与技术改造相配合正在兴起广泛应用可编程控制器的热潮。
其发展之势就像数年前个人计算机在我国迅速推广一样,方兴未艾,如火如荼。
广大工程技术人员已经认识到可编程控制器的巨大优势性,许多人通过对进口设备,生产线的分析解剖认识可编程控制器,还有许多人自己设计可编程控制器控制系统,取得良好成果后更引发深入了解可编程控制器的兴趣。
1969年美国地DEC公司制成了第一台可编程控制器投入通用汽车公司地生产线控制中,取得了极其满意的效果,从此开创了可编程控制器的新纪元。
1971年日本开始生产可编程控制器;1973年欧洲开始生产可编程控制器;1974年我国也开始研制可编程控制器。
随着微电子技术、计算机技术、通讯技术、数字控制技术的飞速发展,可编程控制器的数量、型号、品种以异乎寻常的速度发展,这点尤其在可编程控制器发展前期更为明显,据国外《控制工程》杂志的不完全统计,全世界1983年有37家厂家生产100种型号的可编程控制器,而1988年就有了70家厂家生产304种型号的产品。
从产品的销售势头也可以说明这一点。
2.2工作原理
作为一种工业控制计算机,其核心就是一台计算机。
但是由于有接口器件及监控软件的包围,因此,其外形不像计算机,操作使用方法,编程语言甚至工作原理都与计算机有所不同。
另一方面,作为继电控制盘的替代物,由于其核心为计算机芯片,因此与继电器控制逻辑的工作原理也有很大的区别。
它的工作过程是:
输入处理;程序处理;输出处理
2.3构成
它的核心是一台单板机,在单板机外围配置了相应的接口电路(硬件),在单板机种配置了监控程序(软件)。
2.3.1硬件部分
1,单板机:
可编程控制器中的单板机即为CPU板。
它包括一台基本计算机必需的部件(中央处理器CPU,存储器RAM和ROM,并行接口,串行接口,时钟CTC)。
它的作用是对整个可编程控制器的工作进行控制。
它的工作分两部分:
一部分是对系统进行管理,如自诊断,查错,信息传送时钟,计数刷新等;另一部分就是根据用户程序执行输入输出操作,程序解释执行操作等。
2,输入接口电路:
通常输入有两种形式,一种是直流输入,其输入器件可以是无源触点或传感器的集电极开路晶体管;另一种是交流输入,这实际上是将交流信号经整流,限流后再通过光耦传入CPU。
3,输出接口电路。
4,电源:
在小型可编程控制器内部都包括一个稳压电源,它用于对CPU板、I/O板等内部器
件供电。
5,扩展接口:
用于扩展I/O单元的,它使可编程控制器的点数规模配置更为灵活。
这种扩展接口实际上为总线形式。
6,编程器接口:
接各种型式的编程装置,还可以利用接口做一些监控的工作。
7,存储器接口:
根据使用的需
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