CN101950165A - 一种黄酒开耙控制系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄酒开耙控制系统及其应用，包含工控机、PLC、温度传感器、智能仪表和现场执行器，属于轻工过程先进控制领域。工控机设有数据库和人机交互界面，前者用于存储数据，后者用于状态信号的集中显示和控制参数的设定或修改；PLC执行工控机的程序指令；温度传感器采集各发酵罐内的温度信息；智能仪表显示温度并将温度信号传送至数据库；当发酵罐内温度等参数满足设定条件时，工控机向PLC发出程序指令，驱动现场执行器动作，实现罐内料液的开耙。本发明提供的一种黄酒开耙的控制系统，使黄酒酿造工艺中最复杂的过程实现了自动化控制，解决了手工操作造成黄酒品质不稳定等问题，为黄酒酿造过程的全自动化控制奠定了基础。

Description

一种黄酒开耙控制系统及其应用

技术领域

本发明涉及一种黄酒开耙控制系统，属于轻工过程先进控制领域。

背景技术

黄酒是我国所特有的古老酒种，具有佐餐、烹饪和保健等功能，被誉为“液体蛋糕”、“酒中国粹”。随着人们生活水平的提高，健康的饮食理念深入人心，黄酒市场需求越来越大。受传统工艺的影响，黄酒产量增长速度缓慢，始终徘徊在以陶缸、陶坛作为发酵容器的手工作坊式生产方式，在与日俱增的市场需求下，黄酒生产单体规模小、自动化程度低及批次稳定性差等问题日益凸现。近年来，虽然黄酒行业在技术创新以及工艺机械化方面取得了一些成果，例如：大罐浸米和输米自动化、蒸饭机械化、黄酒压榨机的发明、煎酒设备创新、包装自动化、新原料酿酒等方面，但是黄酒生产的重要环节——发酵过程还没有完全实现自动控制。因此，如何合理利用现代生物技术及先进的计算机控制技术，并结合黄酒传统手工工艺发酵经验，实现黄酒发酵过程的全自动化，成为国内黄酒企业面临的严峻挑战。

黄酒发酵过程中的“开耙”，其作用是调节发酵醪的温度，补充新鲜空气以利于酵母生长繁殖，使料液混合均匀。它是整个酿酒工艺中较难控制的一项关键性技术，一般由经验丰富的老师傅把关。

尽管黄酒开耙工艺控制难度较大，但还是是有规律可循的，而且不同品种黄酒(如元红酒、加饭酒、善酿酒、香雪酒等)在不同气温条件下，也需要采取不同的开耙控制策略。

发明内容

为解决黄酒开耙工艺自动化控制的问题，本发明提供了一种黄酒开耙控制系统。

所述黄酒开耙控制系统，包含工控机、PLC、温度传感器、智能仪表和现场执行器，其中，

工控机：设有数据库和人机交互界面，前者用于存储数据，后者用于状态信号的集中显示和控制参数的设定或修改；

PLC：执行工控机的程序指令，并连接远端用户和现场执行器，在工控机掉电时可运行自带控制程序并执行程序指令；

温度传感器：安装于各发酵罐内部，通过三线制方式连接，将信号传至智能仪表；

智能仪表：实时显示温度并通过RS485总线将温度信号传送至工控机数据库；

现场执行器：包括电磁先导阀、气动阀和手动阀，电磁先导阀根据工控机向PLC发出的指令，驱动气动阀开关，使罐内料液得以开耙或结束开耙；手动阀与气动阀并联，应对电气故障以保证系统的安全性。

所述黄酒开耙控制系统的应用，包括如下步骤：

(1)根据所生产黄酒的品种和环境温度，在工控机的人机界面中设置每次开耙的执行条件和开耙时间，其中执行条件可以是发酵罐内实时温度、发酵进行时间等条件的“与”、“或”组合；

(2)温度传感器将检测到的各发酵罐内温度信息传送至智能仪表，智能仪表实时显示温度，并并通过RS485总线将温度信号传送至工控机的数据库中存储；

(3)当发酵罐内实时温度和发酵进行时间达到设定条件时，工控机根据当前时间段气动阀最大开启数来判断是否可以开耙；若可以，进行下一步，否则返回步骤(2)。

(4)PLC执行工控机发出的程序指令，向电磁先导阀发出命令，开启气动阀，根据预设的开耙时间对罐内的料液开耙；

(4)当预设的开耙时间结束时，工控机向PLC发出指令，关闭气动阀；

(5)循环步骤(2)～(5)，进行下一次开耙，直至完成整个开耙过程。

本发明还可按照如下方式进行设定，从而解决黄酒开耙过程中遇到的突发问题以及取得较好的开耙效果：

(1)生产现场的无菌压缩空气在某些时刻供应不足，且各发酵罐内料液所处发酵阶段不同，所以导致开耙优先级不同。为保证处于发酵前期的料液优先开耙，设定每天各时间段内最多有N个罐内的料液同时进行开耙。

(2)除第一次开耙，以后每次开耙时，要考虑距上次开耙结束的时间以及罐内的实时温度。只有两个条件同时满足时，才可以进行开耙。

本发明提供了一种黄酒开耙的控制系统，使黄酒酿造工艺中最复杂的过程实现了自动化控制，解决了手工操作造成黄酒品质不稳定等问题，为黄酒酿造过程的全自动化控制奠定了基础。

附图说明

图1为黄酒开耙控制系统的结构连接关系示意图。

图2为黄酒开耙控制系统应用的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的描述：

图1为黄酒开耙控制系统的结构连接关系示意图。此系统由工控机、PLC、智能仪表、温度传感器和现场执行器五个部分组成。其中，工控机设有数据库和人机交互界面，前者利用数据库平台——Microsoft SQL 2005实现，用于存储数据，后者利用图形化开发平台——LabVIEW实现，用于状态信号的集中显示和控制参数的设定或修改；所选用智能仪表具有数字显示和变送功能，配合温度传感器采集发酵罐内的温度信息，并通过RS485总线将温度信号传送至工控机；温度传感器选用双支铂电阻，安装于发酵罐内部，通过三线制方式连接。现场执行器包括电磁先导阀、气动阀和手动阀，两位三通式电磁先导阀根据工控机向PLC发出的程序指令，驱动气动阀开关，决定发酵罐是否开耙；手动阀与气动阀并联，发生电气故障时可作为旁路开关，保证系统的安全运行。

所述温度传感器根据发酵罐的体积安装于罐内，如果发酵罐体积较大，可选择多个温度取样点安装温度传感器。

图2为黄酒开耙控制系统应用的控制流程图，控制流程包括如下具体步骤：

(1)根据所生产黄酒的品种和环境温度，在工控机的人机界面中设置每次开耙的执行条件和开耙时间，其中执行条件可以是发酵罐内实时温度、发酵进行时间等条件的“与”、“或”组合；

(2)温度传感器将检测到的各发酵罐内温度信息传送至智能仪表，智能仪表实时显示温度，并通过RS485总线将温度信号传送至工控机中的数据库存储；

(3)当发酵罐内实时温度和发酵进行时间达到设定条件时，工控机根据当前时间段气动阀最大开启数来判断是否可以开耙；若可以，进行下一步，否则返回步骤(2)。

(4)PLC执行工控机发出的程序指令，向电磁先导阀发出命令，开启气动阀，根据预设的开耙时间对发酵罐内的料液开耙；

(5)当预设的开耙时间结束时，工控机向PLC发出指令，关闭气动阀；

(6)循环步骤(2)～(5)，进行下一次开耙，直至完成整个开耙过程。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、替换、添加或改型等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种黄酒开耙控制系统，其特征在于，包含工控机、PLC、温度传感器、智能仪表和现场执行器；其中，工控机用于存储数据、状态信号的集中显示和控制参数的设定或修改；PLC执行工控机的程序指令，当工控机掉电时可运行自带控制程序并执行程序指令；温度传感器采集各发酵罐内的温度信息；智能仪表实时显示温度并通过RS485总线将温度信号传送至工控机数据库；现场执行器根据PLC传递的指令，实现罐内料液开耙或结束开耙。

2.根据权利要求1所述黄酒开耙控制系统，其特征在于，所述工控机设有数据库和人机交互界面，前者用于存储数据，后者用于状态信号的集中显示和控制参数的设定或修改。

3.根据权利要求1所述黄酒开耙控制系统，其特征在于，所述PLC在工控机掉电时可运行自带的控制程序并执行程序指令。

4.根据权利要求1所述黄酒开耙控制系统，其特征在于，所述温度传感器安装于各发酵罐内部，通过三线制方式连接，将其信号传至智能仪表。

5.根据权利要求1所述黄酒开耙控制系统，其特征在于，所述现场执行器包括电磁先导阀、气动阀和手动阀，电磁先导阀根据工控机向PLC发出的指令，驱动气动阀开关；手动阀与气动阀并联，应对电气故障以保证系统安全性。

6.一种权利要求1所述黄酒开耙控制系统的应用，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据所生产黄酒的品种和环境温度，在工控机的人机界面中设置每次开耙的执行条件和开耙时间，其中执行条件可以是发酵罐内实时温度、发酵进行时间等条件的“与”、“或”组合；

(2)温度传感器将检测到的各发酵罐内温度信息传送至智能仪表，智能仪表实时进行显示，并将温度信号传送至工控机的数据库中存储；

(3)当发酵罐内实时温度和发酵进行时间达到设定条件时，PLC执行工控机发出的程序指令，向电磁先导阀发出命令，开启气动阀，根据预设的开耙时间对罐内的料液开耙；

(4)当预设的开耙时间结束时，工控机向PLC发出指令，关闭气动阀；

(5)循环步骤(2)～(4)，进行下一次开耙，直至完成整个黄酒开耙过程。

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