CN101591596A - 一种基于dcs的啤酒发酵控制系统及方法 - Google Patents

一种基于dcs的啤酒发酵控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于DCS的啤酒发酵控制系统及方法，包括冰水控制装置，当发酵罐内温度高于设定温度时，对发酵罐进行降温；智能数控表用于实时采集发酵罐的状态信号，并将采集的信号发送到触摸屏；触摸屏用于状态信号的集中显示和主要控制参数的设定或修改，当发酵罐内温度高于设定温度时，控制冰水控制装置进行工作。本系统及方法能够实现发酵罐的温度、压力现场监控和触摸屏监控同步，避免了温度、压力等状态信号在传送过程中产生的环境干扰问题，提高了温度测量精度，智能数控表对气阀和水阀直接控制，改善了现场阀体的动作时间使得发酵工艺过程中温度显示更加准确，阀体、泵体的动作更加迅速，对发酵过程发酵效果有了显著改善和提高。

Description

一种基于DCS的啤酒发酵控制系统及方法
技术领域
本发明涉及啤酒发酵控制领域，具体地讲，涉及一种基于DCS的啤酒发酵控制系统及方法。
背景技术
目前，在啤酒行业的发酵过程控制中，大都采用有工控机、显示器、组态软件和PLC相结合的控制方式，工控机、显示器和组态软件相结合，用于PLC采集到的开关量状态、模拟量数值的显示。
PLC控制系统的工作流程：PLC是控制系统的核心，利用专用的编程软件，对PLC所要控制的各种开关量、模拟量进行编程，通过计算机串口与PLC通讯口进行连接，将编程调试好的程序下载至PLC控制器中。将现场设备泵类、阀类设备的启动、停止、运行状态信号按照PLC内部设定的地址连接至PLC的I/O端子，模拟量，如温度、压力、流量，则是经过变送器，将信号连接至相应的模拟量扩展模块。因为PLC的模拟量扩展模块接收标准电信号4-20mADC(0-20mA)或0-5VDC(0-10VDC)的电压或电流信号，因此现场用于测量温度、压力、流量的传感器必须经变送器变送才能输入至PLC模块。
在发酵过程中，此种控制方式均采用普通Pt100电阻测温和单一的PID控制，现场无温度，仅靠感温探头测量，经变送器转换，传送至PLC进行转换、显示，再经过PLC输出端口输出信号，控制现场温度、压力变化。由于此种控制方式及监控方法，变送器受现场环境干扰多，测温精度低，控制效果不理想，导致啤酒质量不稳定。PID控制中间环节较多，数据在接受与发送的过程中，变送器信号传输过程中受环境影响较大，降低了信号的精度，从而影响控制动作时间及控制效果。
另外，PLC控制系统成本高，不能满足一部分用户的生产要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实时显示、控制发酵设备状态的DCS控制系统及方法，避免了状态信号在传送过程中产生的环境干扰问题，提高了系统测量精度。
本发明采用如下技术方案来实现发明目的：
一种基于DCS的啤酒发酵控制系统，包括：
冰水控制装置：当发酵罐内温度高于设定温度时，对发酵罐进行降温；其特征在于，还包括：
智能数控表：实时采集发酵罐的状态信号，并将采集的信号发送到触摸屏；
触摸屏：主要用于状态信号的集中显示和主要控制参数的设定或修改，当发酵罐内温度高于设定温度时，控制冰水控制装置进行工作。
作为对本发明进一步的限制，所述冰水控制装置包括冰水控制器和冰水泵，所述智能数控表对检测的温度和设定温度值进行比较、运算，并将运算、比较结果传送至触摸屏，触摸屏根据此结果控制冰水控制器来控制冰水泵的启动和停止。
作为对本发明进一步的限制，所述智能数控表用于控制和测量发酵罐的温度，控制发酵罐的气阀和水阀。
作为对本发明进一步的限制，所述智能数控表、冰水控制器通过各自的RS485通讯接口与触摸屏的RS485通讯接口进行通信。
一种基于DCS的啤酒发酵控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备工作，每个发酵罐配置一智能数控表，将冰水控制器、各个智能数控表都连接到触摸屏，现场设置好各个智能数控表的各项参数；
(2)设置发酵罐的压力表上限、下限值，加压测试气阀动作是否正常，检查无误后，投入使用；
(3)温度探头将检测温度传送至智能数控表，数控表进行显示，同时触摸屏读取数控表的温度值进行显示，数控表根据设定温度同实际测量温度进行比较，当测量温度大于设定温度时，智能数控表报警输出，同时控制水阀打开一段时间，与此同时，智能数控表将比较结果传送至触摸屏，触摸屏根据此结果控制冰水控制器来启动冰水泵，对发酵罐进行降温，当测量温度小于设定温度时，智能数控表报警输出，水阀、冰水泵停止工作；
(4)发酵罐压力表检测压力传送至数控表，当发酵罐压力超过上限值时，数控表控制气阀打开，进行放气，当压力表检测达到下限值时，数控表控制气阀关闭；
(5)上述过程不断循环，完成发酵工作。
作为对本发明的进一步限定，当啤酒发酵工艺改变时，需要的温度、压力也随之改变，可通过触摸屏修改智能数控表设定发酵参数值或者现场修改智能数控表的参数设定值。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的智能数控表实时采集发酵罐的状态信号，并将采集的信号发送到触摸屏；触摸屏主要用于状态信号的实时集中显示和主要控制参数的设定或修改，当发酵罐内温度高于设定温度时，控制冰水控制器进行降温工作；冰水控制装置包括冰水控制器和冰水泵，智能数控表是对温度信号和设定温度进行比较、运算结果，并将结果传送至触摸屏，触摸屏再根据此结果做出判断，控制冰水控制来控制冰水泵启动和停止。本系统及方法能够实现发酵罐的温度、压力现场监控和触摸屏监控同步，避免了温度、压力等状态信号在传送过程中产生的环境干扰问题，提高了温度测量精度，智能数控表对气阀和水阀直接控制，改善了现场阀体的动作时间使得发酵工艺过程中温度显示更加准确，阀体、泵体的动作更加迅速，对发酵过程发酵效果有了显著改善和提高。另外，本发明结构简单、操作方便、造价低廉，适宜在发酵行业中推广应用。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构示意图。
图2为本发明单路触摸屏、智能数控表、冰水控制器具体的连接结构示意图。
图3为本发明优选实施例的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。
参见图1，本发明包括智能数控表、触摸屏HMI、冰水控制装置，其中，智能数控表用于实时采集发酵罐的状态信号，并将采集的信号发送到触摸屏；触摸屏主要用于状态信号的集中显示和主要控制参数的设定或修改，当发酵罐内温度高于设定温度时，控制冰水控制器进行工作；冰水控制装置用于当发酵罐内温度高于设定温度时，对发酵罐进行降温。所述冰水控制装置包括冰水控制器和冰水泵，智能数控表是对温度信号和设定温度进行比较、运算结果，并将结果传送至触摸屏，触摸屏再根据此结果做出判断，控制冰水控制来控制冰水泵启动和停止。所述智能数控表用于控制和测量发酵罐的温度，控制发酵罐的气阀和水阀。所述智能数控表、冰水控制器通过各自的RS485通讯接口与触摸屏的RS485通讯接口进行通信。
参见图2，冰水控制器和智能数控表的RS485接口连接在一起，同时与触摸屏的RS485接口连接，实现触摸屏与冰水控制器和每个智能数控表的通讯连接。冰水控制器的制冷输出端连接中间继电器，用于控制冰水泵的启动和停止。智能数控表的5、6端子分别接气阀和水阀所用电磁阀的线圈；智能数控表的第二组线中2’、3’分别为发酵罐所用压力表的上下限输入信号，1为公共端。Pt100为感温探头，测量发酵罐内的温度，直接与智能数控表的温度输入端连接。
参见图3，一种基于DCS的啤酒发酵控制方法，包括如下步骤：
(1)每个发酵罐配置一智能数控表，将冰水控制器、各个智能数控表都连接到触摸屏，现场设置好各个智能数控表的各项参数，参数包括通讯地址、设定温度值、温度上、下限、温度回差、温度修正值、开阀时间和关阀时间；同时，对触摸屏的波特率、数据位、校验位等参数进行设置，实现触摸屏与智能数控表和冰水控制器的数据交换。
(2)设置发酵罐的压力表上限、下限值，加压测试气阀动作是否正常，检查无误后，投入使用；
(3)温度探头将检测温度传送至智能数控表，数控表进行显示，同时触摸屏读取数控表的温度值进行显示，数控表根据设定温度同实际测量温度进行比较，当测量温度大于设定温度时，智能数控表报警输出，同时控制水阀打开一段时间，与此同时，智能数控表将比较结果传送至触摸屏，触摸屏再根据此结果做出判断，控制冰水控制器来启动冰水泵，对发酵罐进行降温，当测量温度小于设定温度时，智能数控表报警输出，水阀、冰水泵停止工作；
(4)发酵罐压力表检测压力传送至数控表，当发酵罐压力超过上限值时，数控表控制气阀打开，进行放气，当压力表检测达到下限值时，数控表控制气阀关闭；
(5)上述过程不断循环，完成发酵工作。
另外，当啤酒发酵工艺改变时，需要的温度、压力也随之改变，可通过触摸屏修改智能数控表设定发酵参数值，也可以现场修改数控表的参数设定值。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1、一种基于DCS的啤酒发酵控制系统，包括：
冰水控制装置：当发酵罐内温度高于设定温度时，对发酵罐进行降温；
其特征在于，还包括：
智能数控表：实时采集发酵罐的状态信号，并将采集的信号发送到触摸屏；触摸屏：主要用于状态信号的集中显示和主要控制参数的设定或修改，当发酵罐内温度高于设定温度时，控制冰水控制装置进行工作。
2、根据权利要求1所述啤酒发酵控制系统，其特征在于，所述冰水控制装置包括冰水控制器和冰水泵，所述智能数控表对检测的温度和设定温度值进行比较、运算，并将运算、比较结果传送至触摸屏，触摸屏根据此结果控制冰水控制器来控制冰水泵的启动和停止。
3、根据权利要求1或2所述啤酒发酵控制系统，其特征在于，所述智能数控表用于控制和测量发酵罐的温度，控制发酵罐的气阀和水阀。
4、根据权利要求2所述啤酒发酵控制系统，其特征在于，所述智能数控表、冰水控制器通过各自的RS485通讯接口与触摸屏的RS485通讯接口进行通信。
5、一种基于DCS的啤酒发酵控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备工作，每个发酵罐配置一智能数控表，将冰水控制器、各个智能数控表都连接到触摸屏，现场设置好各个智能数控表的各项参数；
(2)设置发酵罐的压力表上限、下限值，加压测试气阀动作是否正常，检查无误后，投入使用；
(3)温度探头将检测温度传送至智能数控表，数控表进行显示，同时触摸屏读取数控表的温度值进行显示，数控表根据设定温度同实际测量温度进行比较，当测量温度大于设定温度时，智能数控表报警输出，同时控制水阀打开一段时间，与此同时，智能数控表将比较结果传送至触摸屏，触摸屏根据此结果控制冰水控制器来启动冰水泵，对发酵罐进行降温，当测量温度小于设定温度时，智能数控表报警输出，水阀、冰水泵停止工作；
(4)发酵罐压力表检测压力传送至数控表，当发酵罐压力超过上限值时，数控表控制气阀打开，进行放气，当压力表检测达到下限值时，数控表控制气阀关闭；
(5)上述过程不断循环，完成发酵工作。
6、根据权利要求5所述啤酒发酵控制方法，其特征在于，当啤酒发酵工艺改变时，需要的温度、压力也随之改变，可通过触摸屏修改智能数控表设定发酵参数值或者现场修改智能数控表的参数设定值。
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