CN106434233A - 一种白酒生产智能化控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种白酒生产智能化控制系统，包括控制装置，机器人装甑系统，PLC，各类泵、阀、电机，各类传感器，各类仪表。以及一种采用上述白酒生产智能化控制系统的白酒生产智能化控制方法，包括称重配料、自动装甑、蒸馏取酒和摊凉加曲等步骤。本发明解决了白酒酿造过程中需要实时、现场监控自动化问题，不仅有利于白酒装备制造行业的技术升级，实现白酒固态酿酒产业的标准化、自动化和智能化，建立新型的酿酒发酵装备体系，增强白酒企业的科技含量和竞争优势，提升制造企业技术水平和管理水平，降低生产、质量和管理成本，具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于白酒酿造技术领域，特别是涉及一种白酒生产智能化控制系统及控制方法。
背景技术
白酒是我国特有的酒种,由于白酒酿造企业其分布地域广泛,造成了不同地域,各酒厂生产工艺不同，从窖池固态生物发酵到馏酒，生产工序繁多、相互关联复杂、一致性差、造成各个酒厂的控制方式很难有统一标准。目前我国自动化、智能化的高端酿酒装备系统尚处于起步阶段。
随着我国制造业和酿酒业对白酒制造业的重视，尤其是2011年以来，在中国酒业协会白酒分会和市场专业委员会，白酒158专项计划支持下，我国白酒企业的生产过程逐渐实现了机械化。随着酿造企业的进一步发展，尤其是工业4.0的呼声在我国逐渐兴起，实现白酒企业的4.0，成为白酒企业自动化追求的目标。白酒企业实现工业4.0将大大提高自动化生产的工作效率，进而提高企业的竞争力，因此如何在白酒自动化生产中应用工业4.0的理念，成为行业的研究重点。在白酒自动化中，如何实现白酒酿造工段如甄配料工段、蒸煮馏酒工段、摊凉加曲工段及装甄工段的自动化成为白酒自动化控制的核心目标。
目前，我国白酒企业中的领军企业已经实现了机械化，但是针对白酒酿造车间需要实时现场监控的需求仍缺少相应的装备系统。
发明内容
本发明目的在于针对现有白酒企业酿造机械化的控制方式的缺陷，提供一种实现白酒固态酿酒产业的标准化、自动化和智能化集中控制的白酒生产智能化控制系统。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种白酒生产智能化控制系统，其特征在于：其包括控制装置，机器人装甑系统，PLC，各类泵、阀、电机，各类传感器，各类仪表；
所述控制装置与机器人装甑系统相连，控制机器人装甑系统工作；
所述控制装置与PLC相连，通过所述PLC控制各类泵、阀、电机工作；
所述各类传感器与所述PLC相连，通过PLC将传感器采集的信号传输给控制装置；
所述各类仪表与PLC和控制装置相连，用于将采集的现场设备的运行状态信号传输给PLC和控制装置。
其进一步特征在于：所述控制装置与手持移动设备无线连接，所述手持移动设备用于显示和控制白酒生产过程中的各个参数。
进一步的：所述控制装置为包含数据库的工控机；所述机器人装甑系统和各类仪表通过RS485总线与所述工控机相连；所述PLC通过PROFINET总线与所述工控机相连；所述工控机通过无线路由器与手持移动设备无线连接。
优选的：所述控制装置包括多台工控机，所述多台工控机处于同一个局域网内，工控机之间相互访问及数据备份。
所述各类传感器包括酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器，曲粉料仓重量传感器，甑桶出酒温度传感器，甑桶桶内温度传感器，甑桶蒸汽压力传感器，热水罐温度传感器，摊凉机中部温度传感器，摊凉机尾部温度传感器，甑桶倾斜角度传感器，黄水罐液位传感器，酒尾罐液位传感器；
所述各类泵、阀、电机包括酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机，曲粉料仓送料电机，冷凝水调节阀，蒸汽进气调节阀，摊凉风机变频电机，甑桶提盖、移盖、翻转电机，及各类网带输送电机、打散电机；
所述酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机，曲粉料仓送料电机分别根据酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓皮带称重传感器，粉粮料仓皮带称重传感器，曲粉料仓重量传感器的重量参数控制送料速度；
所述冷凝水调节阀根据甑桶出酒温度传感器的温度参数控制阀门开度；
所述蒸汽进气调节阀根据甑桶蒸汽压力传感器的压力参数调节阀门开度；
所述摊凉风机变频电机根据摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器的温度参数控制摊凉风机变频电机转速；
所述甑桶翻转电机根据甑桶倾斜角度传感器的角度参数控制启停。
优选的：所述甑桶出酒温度传感器、甑桶桶内温度传感器和热水罐温度传感器为Pt-100温度传感器；所述甑桶蒸汽压力传感器为E+H压力传感器；所述摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器为红外温度传感器；所述稻壳料仓重量传感器和粉粮料仓重量传感器为皮带称重传感器。
一种采用上述白酒生产智能化控制系统的白酒生产智能化控制方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）称重配料：
所述酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器分别采集酒醅料仓、稻壳料仓和粉粮料仓内的余料情况发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机的频率计算出物料的实时流速；所述控制装置根据设定的配料比，并以酒醅的物料流速为基准，实时自动调节粉粮送料电机和稻壳送料电机频率，以调整其物料流速，从而达到目标配料比；
（2）自动装甑：
所述控制装置根据所述甑桶倾斜角度传感器采集的甑桶角度数据，确认甑桶的垂直度；上甑料斗中的物料通过上甄网带输送至上甑布料机中，并通过机器臂旋转均匀布洒在甑桶内；在布料装甑完成以后，根据机器人给定的完成信号，所述控制装置自动控制移盖电机将甑桶盖移至甑桶上方，再控制提盖电机完成甑桶落盖动作；
（3）蒸馏取酒：
布料之前黄水及酒尾由泵从甑桶的一端轴头打入到桶体底部，打开蒸汽进气调节阀，蒸汽进入下部蒸汽室进行蒸酒，酒蒸汽通过管道进入冷凝器冷凝流出到储酒罐；
所述控制装置根据甑桶桶内温度传感器采集的温度信号，和甑桶蒸汽压力传感器采集的蒸汽压力信号，通过控制蒸汽进气调节阀开度控制甑桶内蒸汽压力；
所述控制装置根据所述甑桶出酒温度传感器采集的出酒温度数据，控制冷凝水调节阀开度大小，进而控制冷水流速，以稳定出酒的温度；
蒸酒完毕后，所述控制装置控制提盖电机升起甑桶盖，再控制移盖电机将甑桶盖移出甑桶上方，打开甑桶盖；并在打开桶盖一段时间后，控制翻转电机翻转甑桶，将粮糟倾倒在网带输送机上，输送到摊凉机内；
（4）摊凉加曲：
摊凉：摊凉机上装有多台工频风机，一台变频风机，所述控制装置根据摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器的温度参数，控制变频风机的摊凉风机变频电机转速，和多台工频风机的电机的启停；
加曲：粮糟在提升过程中，所述曲粉料仓重量传感器采集曲粉料仓内的余料情况发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述曲粉料仓送料电机的频率和曲粉料仓重量传感器检测的重量变化计算出物料的实时流速，并根据摊凉网带速度大小自动控制曲粉出料速度。
其进一步特征在于：所述酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器中任意一个出现故障，酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机全部停止工作。
所述甑桶提盖电机、移盖电机、翻转电机逻辑连锁。
所述控制装置通过 PID算法来控制冷凝水调节阀开度大小，进而控制冷水流速，以稳定出酒的温度。
本发明解决了白酒酿造过程中需要实时、现场监控自动化问题，不仅有利于白酒装备制造行业的技术升级，实现白酒固态酿酒产业的标准化、自动化和智能化，建立新型的酿酒发酵装备体系，增强白酒企业的科技含量和竞争优势，提升制造企业技术水平和管理水平，降低生产、质量和管理成本，具有重要的意义。
附图说明
图 1 为本发明架构示意图。
图 2 为白酒生产系统示意图。
具体实施方式
如图2所示一种白酒生产系统，发酵成熟的酒醅，通过行车抓斗运送到酒醅料仓1内。所述酒醅料仓1和粉粮料仓2、稻壳料仓3并列设置，酒醅料仓1、粉粮料仓2和稻壳料仓3内的物料按照工艺配比定量均匀地添加到物料提升输送机4的输送带上；酒醅、谷壳、粉粮通过物料提升输送机4向上提升，在物料提升输送机4提升过程中有搅拌电机将三种物料搅拌均匀后输送入上甑料仓5。上甄料斗5中的物料通过上甄网带输送至上甑布料机中，并通过机器臂旋转均匀布洒在甑桶6内。布料之前根据工艺要求定量注入黄水罐7内的黄水及酒尾罐8内酒尾由泵从甑桶6的一端轴头打入到桶体底部。在布料装甑完成以后，盖上甑桶盖，并打开甑桶盖上的喷水阀门，完成桶盖边沿及桶盖和冷凝器9接触处的水封。打开蒸汽阀门，蒸汽由桶体的另一端轴头进入甑桶6下部蒸汽室，当甑桶6内的混合料达到额定容量时，移动桶盖与冷凝器9和甑桶体准确对接进行蒸酒，酒蒸汽通过管道进入冷凝器9冷凝流出到储酒罐14。蒸酒完毕后，先打开甑桶6底部排污阀将桶底污水排出，并打开甑桶盖一段时间后，翻转甑桶6，将粮糟倾倒在锅底网带输送机上11，输送到摊凉机12内。粮糟达到摊凉要求时，从摊凉机12的输出端输送到提升网带机上。粮糟在提升过程中由加曲机13通过将曲定量地加到粮糟上。加曲后的粮糟搅拌均匀后输送到尾端的料斗中，再由行车抓斗抓取入窖池内发酵。
如图1所示的白酒生产智能化控制系统，其包括控制装置，机器人装甑系统，PLC，各类泵、阀、电机，各类传感器，各类仪表，手持移动设备；
所述控制装置与机器人装甑系统相连，控制机器人装甑系统工作；
所述控制装置与PLC相连，通过所述PLC控制各类泵、阀、电机工作；
所述各类传感器与所述PLC相连，通过PLC将传感器采集的信号传输给控制装置；
所述各类仪表与PLC和控制装置相连，用于将采集的现场设备的运行状态信号传输给PLC和控制装置。
所述控制装置与手持移动设备无线连接，所述手持移动设备用于显示和控制白酒生产过程中的各个参数。
所述控制装置为包含数据库的工控机；所述机器人装甑系统和各类仪表通过RS485总线与所述工控机相连；所述PLC通过PROFINET总线与所述工控机相连；所述工控机通过无线路由器与手持移动设备无线连接。所述控制装置包括多台工控机，所述多台工控机处于同一个局域网内，工控机之间相互访问及数据备份。
所述各类传感器包括酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器，曲粉料仓重量传感器，甑桶出酒温度传感器，甑桶桶内温度传感器，甑桶蒸汽压力传感器，热水罐温度传感器，摊凉机中部温度传感器，摊凉机尾部温度传感器，甑桶倾斜角度传感器，黄水罐液位传感器，酒尾罐液位传感器；
所述各类泵、阀、电机包括酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机，曲粉料仓送料电机，冷凝水调节阀，蒸汽进气调节阀，摊凉风机变频电机，甑桶提盖、移盖、翻转电机，及各类网带输送电机、打散电机；
所述酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机，曲粉料仓送料电机分别根据酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓皮带称重传感器，粉粮料仓皮带称重传感器，曲粉料仓重量传感器的重量参数控制送料速度；
所述冷凝水调节阀根据甑桶出酒温度传感器的温度参数控制阀门开度；
所述蒸汽进气调节阀根据甑桶蒸汽压力传感器的压力参数调节阀门开度；
所述摊凉风机变频电机根据摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器的温度参数控制摊凉风机变频电机转速；
所述甑桶翻转电机根据甑桶倾斜角度传感器的角度参数控制启停。
优选的：所述甑桶出酒温度传感器、甑桶桶内温度传感器和热水罐温度传感器为Pt-100温度传感器；所述甑桶蒸汽压力传感器为E+H压力传感器；所述摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器为红外温度传感器；所述稻壳料仓重量传感器和粉粮料仓重量传感器为皮带称重传感器。
一种采用上述白酒生产智能化控制系统对白酒生产系统进行白酒生产智能化控制方法，包括下述步骤：
（1）称重配料：
所述酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器分别采集酒醅料仓、稻壳料仓和粉粮料仓内的余料情况发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机的频率计算出物料的实时流速；所述控制装置根据设定的配料比，并以酒醅的物料流速为基准，实时自动调节粉粮送料电机和稻壳送料电机频率，以调整其物料流速，从而达到目标配料比。所述酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器中任意一个出现故障，酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机全部停止工作。
（2）自动装甑：
所述控制装置根据所述甑桶倾斜角度传感器采集的甑桶角度数据，确认甑桶的垂直度；上甑料斗中的物料通过上甄网带输送至上甑布料机中，并通过机器臂旋转均匀布洒在甑桶内；在布料装甑完成以后，根据机器人给定的完成信号，所述控制装置自动控制移盖电机将甑桶盖移至甑桶上方，再控制提盖电机完成甑桶落盖动作。所述甑桶提盖电机、移盖电机、翻转电机逻辑连锁，以免发生误操作。
（3）蒸馏取酒：
布料之前黄水及酒尾由泵从甑桶的一端轴头打入到桶体底部，打开蒸汽进气调节阀，蒸汽进入下部蒸汽室进行蒸酒，酒蒸汽通过管道进入冷凝器冷凝流出到储酒罐。
所述控制装置根据甑桶桶内温度传感器采集的温度信号，和甑桶蒸汽压力传感器采集的蒸汽压力信号，通过控制蒸汽进气调节阀开度控制甑桶内蒸汽压力。
所述控制装置根据所述甑桶出酒温度传感器采集的出酒温度数据，通过 PID算法控制冷凝水调节阀开度大小，进而控制冷水流速，以稳定出酒的温度。
蒸酒完毕后，所述控制装置控制提盖电机升起甑桶盖，再控制移盖电机将甑桶盖移出甑桶上方，打开甑桶盖；并在打开桶盖一段时间后，控制翻转电机翻转甑桶，将粮糟倾倒在网带输送机上，输送到摊凉机内。
（4）摊凉加曲：
摊凉：摊凉机上装有多台工频风机，一台变频风机，所述控制装置根据摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器的温度参数，控制变频风机的摊凉风机变频电机转速，和多台工频风机的电机的启停。
加曲：粮糟在提升过程中，所述曲粉料仓重量传感器采集曲粉料仓内的余料情况发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述曲粉料仓送料电机的频率和曲粉料仓重量传感器检测的重量变化计算出物料的实时流速，并根据摊凉网带速度大小自动控制曲粉出料速度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种白酒生产智能化控制系统，其特征在于：其包括控制装置，机器人装甑系统，PLC，各类泵、阀、电机，各类传感器，各类仪表；
所述控制装置与机器人装甑系统相连，控制机器人装甑系统工作；
所述控制装置与PLC相连，通过所述PLC控制各类泵、阀、电机工作；
所述各类传感器与所述PLC相连，通过PLC将传感器采集的信号传输给控制装置；
所述各类仪表与PLC和控制装置相连，用于将采集的现场设备的运行状态信号传输给PLC和控制装置。
2.根据权利要求1所述的白酒生产智能化控制系统，其特征在于：所述控制装置与手持移动设备无线连接，所述手持移动设备用于显示和控制白酒生产过程中的各个参数。
3.根据权利要求2所述的白酒生产智能化控制系统，其特征在于：所述控制装置为包含数据库的工控机；所述机器人装甑系统和各类仪表通过RS485总线与所述工控机相连；所述PLC通过PROFINET总线与所述工控机相连；所述工控机通过无线路由器与手持移动设备无线连接。
4.根据权利要求3所述的白酒生产智能化控制系统，其特征在于：所述控制装置包括多台工控机，所述多台工控机处于同一个局域网内，工控机之间相互访问及数据备份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的白酒生产智能化控制系统，其特征在于：
所述各类传感器包括酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器，曲粉料仓重量传感器，甑桶出酒温度传感器，甑桶桶内温度传感器，甑桶蒸汽压力传感器，热水罐温度传感器，摊凉机中部温度传感器，摊凉机尾部温度传感器，甑桶倾斜角度传感器，黄水罐液位传感器，酒尾罐液位传感器；
所述各类泵、阀、电机包括酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机，曲粉料仓送料电机，冷凝水调节阀，蒸汽进气调节阀，摊凉风机变频电机，甑桶提盖电机、移盖电机、翻转电机，及各类网带输送电机、打散电机；
所述酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机，曲粉料仓送料电机分别根据酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓皮带称重传感器，粉粮料仓皮带称重传感器，曲粉料仓重量传感器的重量参数控制送料速度；
所述冷凝水调节阀根据甑桶出酒温度传感器的温度参数控制阀门开度；
所述蒸汽进气调节阀根据甑桶蒸汽压力传感器的压力参数调节阀门开度；
所述摊凉风机变频电机根据摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器的温度参数控制摊凉风机变频电机转速；
所述甑桶翻转电机根据甑桶倾斜角度传感器的角度参数控制启停。
6.根据权利要求5所述的白酒生产智能化控制系统，其特征在于：所述甑桶出酒温度传感器、甑桶桶内温度传感器和热水罐温度传感器为Pt-100温度传感器；所述甑桶蒸汽压力传感器为E+H压力传感器；所述摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器为红外温度传感器；所述稻壳料仓重量传感器和粉粮料仓重量传感器为皮带称重传感器。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述白酒生产智能化控制系统的白酒生产智能化控制方法，其特征在于包括下述步骤：
称重配料：
所述酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器分别采集酒醅料仓、稻壳料仓和粉粮料仓内的余料情况发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机的频率计算出物料的实时流速；所述控制装置根据设定的配料比，并以酒醅的物料流速为基准，实时自动调节粉粮送料电机和稻壳送料电机频率，以调整其物料流速，从而达到目标配料比；
自动装甑：
所述控制装置根据所述甑桶倾斜角度传感器采集的甑桶角度数据，确认甑桶的垂直度；上甑料斗中的物料通过上甄网带输送至上甑布料机中，并通过机器臂旋转均匀布洒在甑桶内；在布料装甑完成以后，根据机器人给定的完成信号，所述控制装置自动控制移盖电机将甑桶盖移至甑桶上方，再控制提盖电机完成甑桶落盖动作；
蒸馏取酒：
布料之前黄水及酒尾由泵从甑桶的一端轴头打入到桶体底部，打开蒸汽进气调节阀，蒸汽进入下部蒸汽室进行蒸酒，酒蒸汽通过管道进入冷凝器冷凝流出到储酒罐；
所述控制装置根据甑桶桶内温度传感器采集的温度信号，和甑桶蒸汽压力传感器采集的蒸汽压力信号，通过控制蒸汽进气调节阀开度控制甑桶内蒸汽压力；
所述控制装置根据所述甑桶出酒温度传感器采集的出酒温度数据，控制冷凝水调节阀开度大小，进而控制冷水流速，以稳定出酒的温度；
蒸酒完毕后，所述控制装置控制提盖电机升起甑桶盖，再控制移盖电机将甑桶盖移出甑桶上方，打开甑桶盖；并在打开桶盖一段时间后，控制翻转电机翻转甑桶，将粮糟倾倒在网带输送机上，输送到摊凉机内；
摊凉加曲：
摊凉：摊凉机上装有多台工频风机，一台变频风机，所述控制装置根据摊凉机中部温度传感器和摊凉机尾部温度传感器的温度参数，控制变频风机的摊凉风机变频电机转速，和多台工频风机的电机的启停；
加曲：粮糟在提升过程中，所述曲粉料仓重量传感器采集曲粉料仓内的余料情况发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述曲粉料仓送料电机的频率和曲粉料仓重量传感器检测的重量变化计算出物料的实时流速，并根据摊凉网带速度大小自动控制曲粉出料速度。
8.根据权利要求7所述的白酒生产智能化控制方法，其特征在于：所述酒醅料仓重量传感器，稻壳料仓重量传感器，粉粮料仓重量传感器中任意一个出现故障，酒醅料仓送料电机，稻壳料仓送料电机，粉粮料仓送料电机全部停止工作。
9.根据权利要求7所述的白酒生产智能化控制方法，其特征在于：所述甑桶提盖电机、移盖电机、翻转电机逻辑连锁。
10.根据权利要求7所述的白酒生产智能化控制方法，其特征在于：所述控制装置通过PID算法来控制冷凝水调节阀开度大小，进而控制冷水流速，以稳定出酒的温度。
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