專利名稱：一種基于dcs的啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及啤酒發(fā)酵控制領(lǐng)域，具體地講，涉及一種基于DCS的啤酒發(fā)酵控 制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，在啤酒行業(yè)的發(fā)酵過程控制中，大都采用有工控機(jī)、顯示器、組態(tài)軟 件和PLC相結(jié)合的控制方式，工控機(jī)、顯示器和組態(tài)軟件相結(jié)合，用于PLC采集 到的開關(guān)量狀態(tài)、^f莫擬量數(shù)值的顯示。
PLC控制系統(tǒng)的工作流程PLC是控制系統(tǒng)的核心，利用專用的編考呈4t件， 對PLC所要控制的各種開關(guān)量、模擬量進(jìn)行編程，通過計(jì)算機(jī)串口與PLC通訊口 進(jìn)行連接，將編程調(diào)試好的程序下載至PLC控制器中。將現(xiàn)場設(shè)備泵類、閥類設(shè) 備的啟動、停止、運(yùn)行狀態(tài)信號按照PLC內(nèi)部設(shè)定的地址連接至PLC的I/O端子， 模擬量，如溫度、壓力、流量，則是經(jīng)過變送器，將信號連接至相應(yīng)的模擬量擴(kuò) 展模塊。因?yàn)镻LC的模擬量擴(kuò)展模塊接收標(biāo)準(zhǔn)電信號4-20mADC (0-20mA)或 0-5VDC(0-IOVDC)的電壓或電流信號，因此現(xiàn)場用于測量溫度、壓力、流量的傳 感器必須經(jīng)變送器變送才能輸入至PLC模塊。
在發(fā)酵過程中，此種控制方式均采用普通PtlOO電阻測溫和單一的PID控制， 現(xiàn)場無溫度，僅靠感溫探頭測量，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換，傳送至PLC進(jìn)行轉(zhuǎn)換、顯示， 再經(jīng)過PLC輸出端口輸出信號，控制現(xiàn)場溫度、壓力變化。由于此種控制方式及 監(jiān)控方法，變送器受現(xiàn)場環(huán)境干擾多，測溫精度低，控制效果不理想，導(dǎo)致啤酒 質(zhì)量不穩(wěn)定。PID控制中間環(huán)節(jié)較多，數(shù)據(jù)在接受與發(fā)送的過程中，變送器信號 傳輸過程中受環(huán)境影響較大，降低了信號的精度，從而影響控制動作時(shí)間及控制 效果。
另外，PLC控制系統(tǒng)成本高，不能滿足一部分用戶的生產(chǎn)要求。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)時(shí)顯示、控制發(fā)酵設(shè)備狀態(tài)的DCS 控制系統(tǒng)及方法，避免了狀態(tài)信號在傳送過程中產(chǎn)生的環(huán)境干擾問題，提高了系 統(tǒng)測量精度。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的
一種基于DCS的哞酒發(fā)酵控制系統(tǒng)，包括
冰水控制裝置當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫； 其特征在于，還包括
智能數(shù)控表實(shí)時(shí)采集發(fā)酵罐的狀態(tài)信號，并將采集的信號發(fā)送到觸摸屏；
觸摸屏主要用于狀態(tài)信號的集中顯示和主要控制參數(shù)的設(shè)定或修改，當(dāng)發(fā) 酵罐內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，控制冰水控制裝置進(jìn)行工作。
作為對本發(fā)明進(jìn)一步的限制，所述冰水控制裝置包括冰水控制器和冰水泵， 所述智能數(shù)控表對檢測的溫度和設(shè)定溫度值進(jìn)行比較、運(yùn)算，并將運(yùn)算、比較結(jié) 果傳送至觸摸屏，觸摸屏根據(jù)此結(jié)果控制冰水控制器來控制水水泵的啟動和停 止。
作為對本發(fā)明進(jìn)一步的限制，所述智能數(shù)控表用于控制和測量發(fā)酵罐的溫 度，控制發(fā)酵罐的氣閥和水閥。
作為對本發(fā)明進(jìn)一步的限制，所述智能數(shù)控表、冰水控制器通過各自的 RS485通訊接口與觸摸屏的RS485通訊接口進(jìn)行通信。
一種基于DCS的啤酒發(fā)酵控制方法，其特征在于，包括如下步驟
(1) 準(zhǔn)備工作，每個(gè)發(fā)酵罐配置一智能數(shù)控表，將冰水控制器、各個(gè)智能數(shù) 控表都連接到觸摸屏，現(xiàn)場設(shè)置好各個(gè)智能數(shù)控表的各項(xiàng)參數(shù)；
(2) 設(shè)置發(fā)酵罐的壓力表上限、下P艮值，加壓測試氣閥動作是否正常，檢查 無誤后，投入j吏用；
(3) 溫度探頭將檢測溫度傳送至智能數(shù)控表，數(shù)控表進(jìn)行顯示，同時(shí)觸摸屏 讀取數(shù)控表的溫度值進(jìn)行顯示，數(shù)控表根據(jù)設(shè)定溫度同實(shí)際測量溫度進(jìn)行比較， 當(dāng)測量溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，智能數(shù)控表報(bào)警輸出，同時(shí)控制水閥打開一段時(shí)間，與此同時(shí)，智能數(shù)控表將比較結(jié)果傳送至觸摸屏，觸摸屏根據(jù)此結(jié)果控制水水控 制器來啟動冰水泵，對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫，當(dāng)測量溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，智能數(shù)控
表凈艮警輸出，水閥、冰水泵停止工作；
(4) 發(fā)酵罐壓力表檢測壓力傳送至數(shù)控表，當(dāng)發(fā)酵罐壓力超過上限值時(shí)，數(shù) 控表控制氣閥打開，進(jìn)行放氣，當(dāng)壓力表檢測達(dá)到下限值時(shí)，數(shù)控表控制氣閥關(guān)
閉；
(5) 上述過程不斷循環(huán)，完成發(fā)酵工作。
作為對本發(fā)明的進(jìn)一步限定，當(dāng)啤酒發(fā)酵工藝改變時(shí)，需要的溫度、壓力也 隨之改變，可通過觸摸屏修改智能數(shù)控表設(shè)定發(fā)酵參數(shù)值或者現(xiàn)場f務(wù)改智能數(shù)控 表的參數(shù)設(shè)定值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明的智能數(shù)控表實(shí)時(shí) 采集發(fā)酵罐的狀態(tài)信號，并將采集的信號發(fā)送到觸摸屏；觸摸屏主要用于狀態(tài)信 號的實(shí)時(shí)集中顯示和主要控制^L的設(shè)定或修改，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度 時(shí)，控制冰7jc控制器進(jìn)行降溫工作；冰水控制裝置包括冰水控制器和冰水泵，智 能數(shù)控表是對溫度信號和設(shè)定溫度進(jìn)行比較、運(yùn)算結(jié)果，并將結(jié)果傳送至觸摸屏，
觸摸屏再根據(jù)此結(jié)果做出判斷，控制冰7j^空制來控制水水泵啟動和停止。本系統(tǒng)
及方法能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)酵罐的溫度、壓力現(xiàn)場監(jiān)控和觸摸屏監(jiān)控同步，避免了溫度、
壓力等狀態(tài)信號在傳送過程中產(chǎn)生的環(huán)境干擾問題，提高了溫度測量精度，智能
數(shù)控表對氣閥和水閥直接控制，改善了現(xiàn)場閥體的動作時(shí)間使得發(fā)酵工藝過程中
溫度顯示更加準(zhǔn)確，閥體、泵體的動作更加迅速，對發(fā)酵過程發(fā)酵效果有了顯著
改善和提高。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價(jià)低廉，適宜在發(fā)酵行業(yè)中
推廣應(yīng)用。


圖l為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明單路觸摸屏、智能數(shù)控表、水水控制器具體的連接結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見圖l,本發(fā)明包括智能數(shù)控表、觸摸屏HMI、冰水控制裝置，其中，智 能數(shù)控表用于實(shí)時(shí)釆集發(fā)酵罐的狀態(tài)信號，并將采集的信號發(fā)送到觸摸屏；觸摸 屏主要用于狀態(tài)信號的集中顯示和主要控制參數(shù)的設(shè)定或修改，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度 高于設(shè)定溫度時(shí)，控制水水控制器進(jìn)行工作；冰水控制裝置用于當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度 高于設(shè)定溫度時(shí)，對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫。所述冰水控制裝置包括冰水控制器和冰水 泵，智能數(shù)控表是對溫度信號和設(shè)定溫度進(jìn)行比較、運(yùn)算結(jié)果，并將結(jié)果傳送至 觸摸屏，觸摸屏再根據(jù)此結(jié)果做出判斷，控制水水控制來控制水水泵啟動和停止。 所述智能數(shù)控表用于控制和測量發(fā)酵罐的溫度，控制發(fā)酵罐的氣閥和水閥。所述 智能數(shù)控表、冰7jC控制器通過各自的RS485通訊接口與觸摸屏的RS485通訊接口 進(jìn)行通信。
參見圖2,水水控制器和智能數(shù)控表的RS485接口連接在一起，同時(shí)與觸摸 屏的RS485接口連接，實(shí)現(xiàn)觸摸屏與冰水控制器和每個(gè)智能數(shù)控表的通訊連接。 水水控制器的制冷輸出端連接中間繼電器，用于控制水水泵的啟動和停止。智能 數(shù)控表的5、 6端子分別接氣閥和水閥所用電磁閥的線圏；智能數(shù)控表的第二組 線中2， 、 3，分別為發(fā)酵罐所用壓力表的上下限輸入信號，l為公共端。PtlOO 為感溫探頭，測量發(fā)酵罐內(nèi)的溫度，直接與智能數(shù)控表的溫度輸入端連接。
參見圖3, —種基于DCS的啤酒發(fā)酵控制方法，包括如下步驟
(1) 每個(gè)發(fā)酵罐配置一智能數(shù)控表，將水7JC控制器、各個(gè)智能數(shù)控表都連接 到觸摸屏，現(xiàn)場設(shè)置好各個(gè)智能數(shù)控表的各項(xiàng)參數(shù)，參數(shù)包括通訊地址、設(shè)定溫 度值、溫度上、下限、溫度回差、溫度修正值、開閥時(shí)間和關(guān)閥時(shí)間；同時(shí)，對 觸摸屏的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)觸摸屏與智能數(shù)控表和 冰水控制器的數(shù)據(jù)交換。
(2) 設(shè)置發(fā)酵罐的壓力表上限、下限值，加壓測試氣閥動作是否正常，檢查 無誤后，投入使用；(3) 溫度探頭將檢測溫度傳送至智能數(shù)控表，數(shù)控表進(jìn)行顯示，同時(shí)觸摸屏 讀取數(shù)控表的溫度值進(jìn)行顯示，數(shù)控表根據(jù)設(shè)定溫度同實(shí)際測量溫度進(jìn)行比較， 當(dāng)測量溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，智能數(shù)控表報(bào)警輸出，同時(shí)控制水閥打開一>^時(shí)間， 與此同時(shí)，智能數(shù)控表將比較結(jié)果傳送至觸摸屏，觸摸屏再根據(jù)此結(jié)果做出判斷， 控制冰水控制器來啟動冰水泵,對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫，當(dāng)測量溫度小于設(shè)定溫度時(shí)， 智能數(shù)控表報(bào)警輸出，水閥、冰水泵停止工作；
(4) 發(fā)酵罐壓力表檢測壓力傳送至數(shù)控表，當(dāng)發(fā)酵罐壓力超過上限值時(shí)，數(shù) 控表控制氣閥打開，進(jìn)行放氣，當(dāng)壓力表檢測達(dá)到下限值時(shí)，數(shù)控表控制氣閥關(guān) 閉；
(5) 上述過程不斷循環(huán)，完成發(fā)酵工作。
另外，當(dāng)啤酒發(fā)酵工藝改變時(shí)，需要的溫度、壓力也隨之改變，可通過觸 摸屏修改智能數(shù)控表設(shè)定發(fā)酵參數(shù)值，也可以現(xiàn)場修改數(shù)控表的參數(shù)設(shè)定值。
當(dāng)然，上述說明并非對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換， 也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
1、一種基于DCS的啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)，包括冰水控制裝置當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫；其特征在于，還包括智能數(shù)控表實(shí)時(shí)采集發(fā)酵罐的狀態(tài)信號，并將采集的信號發(fā)送到觸摸屏；觸摸屏主要用于狀態(tài)信號的集中顯示和主要控制參數(shù)的設(shè)定或修改，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，控制冰水控制裝置進(jìn)行工作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水水控制裝置包 括冰水控制器和冰水泵，所述智能數(shù)控表對檢測的溫度和設(shè)定溫度值進(jìn)行比較、 運(yùn)算，并將運(yùn)算、比較結(jié)果傳送至觸摸屏，觸摸屏根據(jù)此結(jié)果控制水水控制器 來控制冰水泵的啟動和停止。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能數(shù)控表 用于控制和測量發(fā)酵罐的溫度，控制發(fā)酵罐的氣閥和水閥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能數(shù)控表、冰 水控制器通過各自的RS485通訊接口與觸摸屏的RS485通訊接口進(jìn)行通信。
5、 一種基于DCS的啤酒發(fā)酵控制方法，其特征在于，包括如下步驟(1) 準(zhǔn)備工作，每個(gè)發(fā)酵罐配置一智能數(shù)控表，將水水控制器、各個(gè)智能數(shù)控表 都連接到觸摸屏，現(xiàn)場設(shè)置好各個(gè)智能數(shù)控表的各項(xiàng)參數(shù)；(2) 設(shè)置發(fā)酵罐的壓力表上限、下限值，加壓測試氣閥動作是否正常，檢查無誤 后，招人使用；(3) 溫度探頭將檢測溫度傳送至智能數(shù)控表，數(shù)控表進(jìn)行顯示，同時(shí)觸摸屏讀取 數(shù)控表的溫度值進(jìn)行顯示，數(shù)控表根據(jù)設(shè)定溫度同實(shí)際測量溫度進(jìn)行比較，當(dāng) 測量溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，智能數(shù)控表報(bào)警輸出，同時(shí)控制水閥打開一段時(shí)間， 與此同時(shí)，智能數(shù)控表將比較結(jié)果傳送至觸摸屏，觸摸屏根據(jù)此結(jié)果控制冰水 控制器來啟動水水泵，對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫，當(dāng)測量溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，智能數(shù)控表報(bào)警輸出，水閥、水水泵停止工作；(4) 發(fā)酵罐壓力表檢測壓力傳送至數(shù)控表，當(dāng)發(fā)酵罐壓力超過上限值時(shí)，數(shù)控表 控制氣閥打開，進(jìn)行放氣，當(dāng)壓力表檢測達(dá)到下限值時(shí)，數(shù)控表控制氣閥關(guān)閉；(5) 上述過程不斷循環(huán)，完成發(fā)酵工作。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述啤酒發(fā)酵控制方法，其特征在于，當(dāng)啤酒發(fā)酵工藝改變 時(shí)，需要的溫度、壓力也隨之改變，可通過觸摸屏修改智能數(shù)控表設(shè)定發(fā)酵參 數(shù)值或者現(xiàn)場修改智能數(shù)控表的參數(shù)設(shè)定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于DCS的啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)及方法，包括冰水控制裝置，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫；智能數(shù)控表用于實(shí)時(shí)采集發(fā)酵罐的狀態(tài)信號，并將采集的信號發(fā)送到觸摸屏；觸摸屏用于狀態(tài)信號的集中顯示和主要控制參數(shù)的設(shè)定或修改，當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，控制冰水控制裝置進(jìn)行工作。本系統(tǒng)及方法能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)酵罐的溫度、壓力現(xiàn)場監(jiān)控和觸摸屏監(jiān)控同步，避免了溫度、壓力等狀態(tài)信號在傳送過程中產(chǎn)生的環(huán)境干擾問題，提高了溫度測量精度，智能數(shù)控表對氣閥和水閥直接控制，改善了現(xiàn)場閥體的動作時(shí)間使得發(fā)酵工藝過程中溫度顯示更加準(zhǔn)確，閥體、泵體的動作更加迅速，對發(fā)酵過程發(fā)酵效果有了顯著改善和提高。
文檔編號C12C11/00GK101591596SQ20091001657
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者李保國, 王月濤 申請人:山東中德設(shè)備有限公司