基于PLC的啤酒發(fā)酵自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) plcplc技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目：題目： 啤酒發(fā)酵過(guò)程中溫度的啤酒發(fā)酵過(guò)程中溫度的plcplc控制控制 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字） 起止時(shí)間：起止時(shí)間： 2013.12.9-2013.12.18 課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告的內(nèi)容及其文本格式課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告的內(nèi)容及其文本格式 1、課程設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告要求用 a4 紙排版，單面打印，并裝訂成冊(cè)，內(nèi)容包括： 封面（包括題目、院系、專業(yè)班級(jí)、學(xué)生學(xué)號(hào)、學(xué)生姓名、指導(dǎo)教

2、師姓名、起止時(shí)間等） 設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)及評(píng)語(yǔ) 中文摘要 （黑體小二，居中，不少于 200 字） 目錄 正文（設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書、研究報(bào)告、研究論文等） 參考文獻(xiàn) 2、課程設(shè)計(jì)（論文）正文參考字?jǐn)?shù)：2000 字周數(shù)。 3、封面格式 4、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)格式 5、目錄格式 標(biāo)題“目錄”（ 小二號(hào)、黑體、居中） 章標(biāo)題（四號(hào)字、黑體、居左） 節(jié)標(biāo)題（小四號(hào)字、宋體） 頁(yè)碼（小四號(hào)字、宋體、居右） 6、正文格式 頁(yè)邊距：上 2.5cm，下 2.5cm，左 3cm，右 2.5cm，頁(yè)眉 1.5cm，頁(yè)腳 1.75cm，左側(cè)裝訂； 字體：一級(jí)標(biāo)題，小二號(hào)字、黑體、居中；二級(jí)標(biāo)題，黑體小三、居左；三級(jí)標(biāo)題

3、，黑體四號(hào)；正文文字，小四 號(hào)字、宋體； 行距：20 磅行距； 頁(yè)碼：底部居中，五號(hào)、黑體； 7、參考文獻(xiàn)格式 標(biāo)題：“參考文獻(xiàn)”，小二，黑體，居中。 示例：（五號(hào)宋體） 期刊類：序號(hào)作者 1,作者 2,作者 n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:頁(yè)次. 圖書類：序號(hào)作者 1,作者 2,作者 n.書名.版本.出版地:出版社，出版年:頁(yè)次. 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ) 院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：自動(dòng) 化 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì) （論文）題 目 基于ethernet/ip遠(yuǎn)程鍋爐液

4、位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 以 netlinx 網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)鍋爐液位控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)選擇 ethernet/ip，通過(guò) flexi/o 模塊，實(shí)現(xiàn)基于 ethernet/ip 的液位遠(yuǎn)程控制。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1、確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，畫出 ethernet/ip 遠(yuǎn)程 flexi/o 的結(jié)構(gòu)圖。 2、ethernet/ip 遠(yuǎn)程 flexi/o 液位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，包括介質(zhì)、模塊及器件等選擇。 3、ethernet/ip 遠(yuǎn)程 flexi/o 硬件組態(tài)及軟件組態(tài)

5、（pid 程序） 。 4、使用 factory talk view 軟件設(shè)計(jì)顯示畫面。 5、要求認(rèn)真獨(dú)立完成所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容；所設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求正確、合理。 6、按學(xué)校規(guī)定的格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)在4000字以上。 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1、ethernet/ip 傳輸速率 10mbps；2、液位高度設(shè)定值 80cm；3、控制精度5% 進(jìn)度計(jì)劃 1、布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（1 天） 2、對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行分析，構(gòu)建 ethernet/ip 遠(yuǎn)程 flexi/o 網(wǎng)絡(luò)（1 天） 3、系統(tǒng)硬件組態(tài)及模塊選擇（3 天） 4、系統(tǒng)軟件組態(tài)及編寫功能程序及調(diào)試（3 天） 5、撰

6、寫、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書（1天） 6、驗(yàn)收及答辯。 （1天） 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 摘 要 啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)工藝流程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)室啤酒發(fā)酵裝置技術(shù) 裝備落后、自動(dòng)化程度低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定以及啤酒發(fā)酵罐溫度所具有的大時(shí)滯、強(qiáng)關(guān) 聯(lián)、時(shí)變、大時(shí)間常數(shù)和變量的特點(diǎn)，提出了 s7-200plc 核心的溫度控制系統(tǒng)方案。在 發(fā)酵罐中設(shè)置上、中和下三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，控制系統(tǒng)對(duì)這三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)，然后檢 測(cè)到的溫度信號(hào)送到 plc，由 plc 通過(guò)具體程序?qū)σ陨先齻€(gè)信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)本文設(shè)定 的特殊控制算法決定每層控制閥的開度，從而

7、實(shí)現(xiàn)了啤酒發(fā)酵罐內(nèi)部麥汁三層溫度的精 確控制，進(jìn)而解決了啤酒發(fā)酵罐內(nèi)部溫度控制精度不高的問題，提高了啤酒生產(chǎn)的綜合 自動(dòng)化水平. 文中介紹了系統(tǒng)的工藝流程、軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)控制的梯形圖、溫度設(shè) 定值的計(jì)算和電磁閥控制。該設(shè)計(jì)編程容易，容易掌握。 該系統(tǒng)滿足啤酒生產(chǎn)發(fā)酵工藝的技術(shù)要求，并兼顧了實(shí)用的需求且性能/價(jià)格比高、 可靠、技術(shù)先進(jìn)，擴(kuò)展性強(qiáng)，移植性強(qiáng)，具有推廣實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：啤酒發(fā)酵；溫度控制；可編程邏輯控制器 plc 目 錄 第 1 章 緒論.1 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案.2 2.1 概述 .2 2.2 控制原理 .2 2.3 啤酒發(fā)酵工藝流程 .3 第 3 章 硬件設(shè)計(jì)

8、.6 3.1 plc 的選型 .6 3.1.1 plc 工作原理及功能 .6 3.1.2 plc 的選型 .6 3.2 s7-200 主要功能及特點(diǎn) .8 3.3 控制系統(tǒng)的硬件配置 .8 3.4 文本顯示器 td200 .9 3.5 i/o 地址分配 .10 第 4 章 軟件設(shè)計(jì).12 4.1 控制系統(tǒng)組成 .12 4.2 程序流程圖設(shè)計(jì) .12 4.3 plc 功能模塊程序設(shè)計(jì) .14 4.4 主程序 .15 4.5 模擬量信號(hào)采集處理 .18 4.6 溫度設(shè)定值的計(jì)算 .18 4.7 電磁閥控制 .19 第 5 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié).21 參考文獻(xiàn).22 第 1 章 緒論 隨著我國(guó)改革開放現(xiàn)

9、代化建設(shè)，人民生活水平不斷斷提高，啤酒己成為人 們的時(shí)尚飲品，市場(chǎng)的寵兒，生產(chǎn)直線上升，目前已成為僅次于美國(guó)的世界第 二大啤酒產(chǎn)銷國(guó)，令世界啤酒界人士刮目相看。啤酒生產(chǎn)是一個(gè)利用生物加工 進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，過(guò)程參數(shù)分散性大，傳統(tǒng)操作方式難以保證產(chǎn) 品的質(zhì)量。近年來(lái)，國(guó)外的各大啤酒生產(chǎn)廠家紛紛進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)，憑借技術(shù)優(yōu) 勢(shì)與國(guó)內(nèi)的啤酒生產(chǎn)廠家爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，雖然我國(guó)的啤酒裝備配套水平有很大 提高，但與國(guó)外的主要啤酒生產(chǎn)廠家相比大部分企業(yè)技術(shù)落后，國(guó)內(nèi)的啤酒行 業(yè)迫切要求進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，以確保在激烈的市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。 啤酒的發(fā)酵過(guò)程是在啤酒酵母的參與下，對(duì)麥

10、汁的某些組成進(jìn)行一系列代 謝，從而將麥汁風(fēng)味轉(zhuǎn)變?yōu)槠【骑L(fēng)味的過(guò)程。啤酒發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)工藝流程中 關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是一個(gè)極其復(fù)雜的在發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)生并釋放大量熱量的生化放 熱反應(yīng)過(guò)程。由于這一過(guò)程中麥汁的可酵糖和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被酵母細(xì)胞酶 分解為乙醇（c2h5oh）和二氧化碳（co2），同時(shí)還產(chǎn)生一系列的發(fā)酵副產(chǎn)物， 如：雙乙酰、醛、酸、酯等。這些代謝產(chǎn)物的含量雖然極少，但它們對(duì)啤酒質(zhì) 量和口味的影響很大，而這些中間代謝產(chǎn)物的生成取決于發(fā)酵溫度。因此發(fā)酵 過(guò)程是否正常和順利，將直接影響到最終啤酒成品的質(zhì)量。比如，發(fā)酵過(guò)程的 溫度若發(fā)生劇烈變化，不僅會(huì)使酵母早期沉淀、衰老、死亡、自溶，造成發(fā)酵 異常

11、，還直接影響到酵母代謝副產(chǎn)物組成，從而對(duì)啤酒酒體與風(fēng)味，及啤酒膠 體穩(wěn)定性造成危害。 啤酒發(fā)酵具有非線性、時(shí)間滯后和大慣性等特征，發(fā)酵過(guò)程的精密控制一 直是自動(dòng)控制領(lǐng)域較難解決的問題之一。要求發(fā)酵液的溫度嚴(yán)格按照一定的工 藝曲線變化，溫度控制精度在0.5范圍內(nèi)，這樣的控制精度單憑傳統(tǒng)的熱工 儀表加上手工操作方式是完全不能滿足要求的，隨著控制領(lǐng)域新技術(shù)、新方法 的不斷涌現(xiàn)，這些問題也在不斷地得到改進(jìn)。改進(jìn)啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程控制是釀 造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的有效措施，它可以在不增加原材料及動(dòng)力消耗的前提下，增加 產(chǎn)品產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作條件、提高發(fā)酵工藝 水平及生產(chǎn)管理水平。因此，優(yōu)

12、化啤酒發(fā)酵控制應(yīng)用前景樂觀，能產(chǎn)生較大的 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。 利用 plc 實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵罐溫度的自動(dòng)控制，對(duì)提高啤酒發(fā)酵溫度控制精度， 優(yōu)化啤酒溫度控制過(guò)程，使用效果好且性能穩(wěn)定可靠，編程簡(jiǎn)單，具有非常現(xiàn) 實(shí)的意義。 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 2.1 概述 啤酒是采用麥芽和水為主要原料，加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的一種含 有二氧化碳、氣泡的低酒精度飲料。啤酒生產(chǎn)工藝主要由麥汁制備（俗稱糖化） 、 啤酒發(fā)酵、啤酒罐裝等工藝流程組成。發(fā)酵過(guò)程是啤酒生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的 環(huán)節(jié)，啤酒發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可以理解為把麥汁轉(zhuǎn)化為啤 酒的過(guò)程，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程同樣也包含若干個(gè)生產(chǎn)

13、工序，如：麥汁充氧、酵母添 加、發(fā)酵、過(guò)濾、修飾以及酵母擴(kuò)培等等。生產(chǎn)周期都在十幾天以上，要求發(fā) 酵液的溫度嚴(yán)格按照一定的工藝曲線變化，溫度控制精度在0.5范圍內(nèi)如果 溫度控制偏低，就會(huì)使得發(fā)酵過(guò)程緩慢，影響生產(chǎn)進(jìn)度；如果溫度偏高，又會(huì) 造成生化參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)，影響啤酒的質(zhì)量。 啤酒發(fā)酵整個(gè)過(guò)程分為：麥汁進(jìn)罐，自然升溫，還原雙乙酰，降溫過(guò)程等。 麥汁進(jìn)料階段的溫度為 5100c, 自然升溫階段的溫度為 20350c，開始進(jìn)行主 發(fā)酵，發(fā)酵液直接由糖化車間經(jīng)管道灌入，初始的溫度大約為 8 攝氏度左右， 糖度為 10 度左右，溫度控制開始實(shí)施，以保證滿罐后發(fā)酵液的溫度在規(guī)定范圍 內(nèi)。發(fā)酵液滿罐后工人

14、開始測(cè)量發(fā)酵液的滿罐糖度，主發(fā)酵階段結(jié)束，發(fā)酵進(jìn) 入還原雙乙酰階段，這一階段要求溫度控制在 15200c 。當(dāng)雙乙酰濃度下降到 合格標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)酵就可以進(jìn)入降溫階段，分兩個(gè)階段按不同的速率降溫，此時(shí) 把所有冷媒閥打開，使發(fā)酵液全速降溫，降溫階段的溫度為-1 120c。當(dāng)溫度 到達(dá) 1 攝氏度以下時(shí)發(fā)酵進(jìn)入低溫儲(chǔ)酒階段，在低溫儲(chǔ)酒階段溫度控制在 0.510 攝氏度。這一階段主要是讓酵母和一些固態(tài)物進(jìn)行充分沉淀并進(jìn)行回收。 2.2 控制原理 啤酒發(fā)酵對(duì)象的時(shí)變性、時(shí)滯性及其不確定性，決定了發(fā)酵罐控制必須采 用特殊的控制算法。由于每個(gè)發(fā)酵罐都存在個(gè)體的差異，而且在不同的工藝條 件下，不同的發(fā)酵菌種下，

15、對(duì)象特性也不盡相同。因此很難找到或建立某一確 切的數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)控制。為節(jié)省能源，降低生產(chǎn)成本，并且能夠 滿足控制的要求，發(fā)酵罐的溫度控制選擇了檢測(cè)發(fā)酵罐的上、中、下 3 段的溫 度，通過(guò)上、中、下 3 段冷媒進(jìn)口的兩位式電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵罐溫度控制的方 法。 對(duì)于采用外部冷媒間接換熱方式來(lái)控制體積大，慣性大的發(fā)酵溫度的情況， 采用普通的控制方案極易引起大的起調(diào)和持續(xù)的震蕩，很難取得預(yù)期的控制效 果。在不同的季節(jié)，甚至在不同一季節(jié)的不同發(fā)酵罐，要求生產(chǎn)不同品種的啤 酒，這樣就要求每個(gè)罐具有各自獨(dú)立的工藝控制曲線，這不僅要求高精度，高 穩(wěn)定性的控制，還需要控制系統(tǒng)有極大的靈活性。 利用

16、plc 實(shí)現(xiàn)發(fā)酵罐溫度的控制，plc 實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵溫度控制的主要任務(wù) 是接受由發(fā)酵罐傳來(lái)的溫度模擬量輸入信號(hào)，然后與工藝曲線設(shè)定溫度值進(jìn)行 比較，計(jì)算出溫度偏差值，再使用簡(jiǎn)單的 pid 控制回路計(jì)算出電磁閥的開度， 對(duì)閥門進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵罐溫度的控制。在發(fā)酵的過(guò)程中，溫度 在不斷的升高，當(dāng)達(dá)到上限溫度時(shí)，要打開制冷設(shè)備，通過(guò)酒精在冷卻管內(nèi)循 環(huán)使罐內(nèi)的溫度降下來(lái)。當(dāng)發(fā)酵溫度低于工藝要求的溫度時(shí)，關(guān)閉冷媒，則啤 酒按工藝要求繼續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵罐工藝示意圖如圖 2.1 所示： 圖 2.1 啤酒發(fā)酵罐工藝示意圖 2.3 啤酒發(fā)酵工藝流程 根據(jù)錐形發(fā)酵大罐的特性將發(fā)酵的全過(guò)程分為多個(gè)階段：麥汁

17、進(jìn)罐，自然 升溫，還原雙乙酰，一次降溫，低溫儲(chǔ)酒等，各個(gè)階段溫度的曲線圖如圖 2.2 所示。oa 段為自然升溫段，不須外部控制；ab 段為主發(fā)酵階段；主酵階段， 典型的控制溫度為 26；bc 段為降溫逐漸進(jìn)入后酵， ；cd 段為后酵階段，典型 控制點(diǎn) 16；de 段為降溫進(jìn)入貯酒階段， ；e f 段為貯酒階段。啤酒口味和實(shí) 際要求的不同，啤酒的發(fā)酵工藝曲線也就不同，但是對(duì)于確定好的啤酒發(fā)酵工 藝，就應(yīng)嚴(yán)格按照工藝曲線去控制溫度和壓力等，這樣才能保證啤酒的質(zhì)量。 發(fā)酵溫度控制機(jī)制 1.自動(dòng)升溫階段，姜汁滿罐酵母自然升溫，要控制溫度，否則會(huì)導(dǎo)致啤酒 質(zhì)量下降。 2.主發(fā)酵和雙乙酰還原階段，酵母大量

18、繁殖產(chǎn)生較多熱量，當(dāng)酵母進(jìn) 行無(wú)氧呼吸，使罐內(nèi)中，下部酒液濃度不同，要保持強(qiáng)烈的發(fā)酵并均衡的酒液 狀態(tài)，要控制不同部分的溫度。 3.降溫保溫，還原雙乙酰后轉(zhuǎn)入降溫階段，將酒均為冷卻與貯酒溫度。酒 在不同溫度選會(huì)形成對(duì)流的作用。酒液密度溫度在直接冷卻 3，要以上帶和 中帶控溫為主。3保溫穩(wěn)定酒液流態(tài)。3以下控制罐下部為主控溫，打破溫 度梯度，滿足控制溫度效果 圖 2.2 啤 酒發(fā)酵工藝曲線 每個(gè)發(fā)酵罐的上、中、下 3 個(gè)測(cè)量點(diǎn)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，罐 內(nèi)實(shí)行壓力檢測(cè)。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程按照發(fā)酵機(jī)理，根據(jù)主酵雙己酰還原冷卻 酵母回收后貯的階段，分別設(shè)定曲線進(jìn)行控制，并采用滯后預(yù)估等控制方 法，使

19、系統(tǒng)控制精度符合工藝要求。 在各個(gè)階段，對(duì)象的特性相對(duì)穩(wěn)定，溫度的控制存在一定的規(guī)律性。在發(fā) 酵開始前，根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定工藝控制的溫度曲線；在發(fā)酵工程中，根據(jù) 發(fā)酵進(jìn)行的程度（發(fā)酵時(shí)間、糖度、雙乙酰含量等） ，發(fā)酵罐上、中、下 3 段溫 度的差異，以及 3 段溫度各自的變化趨勢(shì)，自動(dòng)正確選擇各個(gè)階段相應(yīng)的控制 策略，從而達(dá)到預(yù)期的控制效果。在前期的自然升溫階段基本上不需要加以控 制，這是由于啤酒罐發(fā)酵過(guò)程中，升溫是靠發(fā)酵本身產(chǎn)生的熱量進(jìn)行的，任其 自然升溫；在恒溫階段，通過(guò)控制冷媒開關(guān)閥，保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度恒定；在降 溫階段，通過(guò)控制冷媒開關(guān)閥，以指定速率降溫。 主要分為以下階段： 1.麥汁

20、進(jìn)料過(guò)程：在這個(gè)過(guò)程中，由糖化階段產(chǎn)生的麥汁原料經(jīng)由連接管 道由糖化罐進(jìn)入發(fā)酵罐中。 2.自然升溫階段：麥汁進(jìn)料過(guò)程中，隨著酵母的加入，酵母菌逐漸開始生 長(zhǎng)和繁殖。在這個(gè)過(guò)程中，麥汁在酵母菌的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量二 氧化碳和熱量，這就使原料的溫度逐漸上升。 3.還原雙乙酰過(guò)程：在自然升溫發(fā)酵過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)能產(chǎn)生一種學(xué)名叫 雙乙酰的化學(xué)物質(zhì)。這種物質(zhì)對(duì)人體健康不利而且會(huì)降低啤酒的可口程度，所 以這個(gè)過(guò)程需要將其除去，增強(qiáng)啤酒的品質(zhì)。 4.降溫過(guò)程：在 1 和 2 過(guò)程中啤酒發(fā)酵已經(jīng)完成，降溫過(guò)程其實(shí)屬于啤酒 發(fā)酵的后續(xù)過(guò)程，其作用是將發(fā)酵過(guò)程中加入的酵母菌進(jìn)行沉淀、排出。 5.低溫儲(chǔ)酒

21、過(guò)程：降溫過(guò)程完成以后，已經(jīng)發(fā)酵完成的原料繼續(xù)儲(chǔ)存在發(fā) 酵罐等待過(guò)濾、稀釋、殺菌等過(guò)程的進(jìn)行。 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 3.1 plc 的選型 3.1.1 plc 工作原理及功能 可編程控制器(plc)工作原理 當(dāng) plc 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程 序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段： 1. 輸入采樣：即檢查各輸入的開關(guān)狀態(tài)，將這些狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)為下一 階段使用。 2. 執(zhí)行程序：然后 plc 按用戶程序中的指令逐條執(zhí)行，但是把執(zhí)行結(jié)果暫 時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)。 3. 刷新輸出：按第 1 階段的輸入狀態(tài)在第 2 階段執(zhí)行程序中確定的結(jié)果， 在本階段中對(duì)輸出予以刷新。 plc 的主

22、要功能：邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)（順序）控制、 pid 控制、數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)，還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊 控制的要求，如定位控制模塊，crt 模塊。 正是由于 plc 具有多種功能，集三電于一體，plc 網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的性能價(jià) 格比和 plc 具有高可靠性等等，使得 plc 在工廠中倍受歡迎，用量高居首位， 成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱。因此，可編程控制器啤酒發(fā)酵過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)， 可完成啤酒發(fā)酵過(guò)程控制功能，完成與上位機(jī)的通訊，實(shí)現(xiàn)啤酒發(fā)酵過(guò)程的遠(yuǎn) 程監(jiān)控。 3.1.2 plc 的選型 各個(gè)種類 plc 的容量、結(jié)構(gòu)形式、性能、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格各不 相同，適應(yīng)的工

23、作場(chǎng)合也有差異。因此，對(duì)于每一個(gè)準(zhǔn)備使用 plc 的用戶來(lái)說(shuō)， 合理的選擇 plc 是非常重要的，它直接影響到所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的性能與造價(jià)。據(jù)啤 酒發(fā)酵的工藝流程和需要，plc 的選型需要滿足以下條件： 1.有簡(jiǎn)單回路控制算法。 2.有模擬量的采集、處理過(guò)程及開關(guān)量的輸入/輸出功能。 3.有溫度顯示和用外部按鍵隨時(shí)改變內(nèi)部參數(shù) 因此 plc 的選擇包括機(jī)型、容量、i/o 模塊等幾個(gè)方面的內(nèi)容。 1.plc 機(jī)型的選擇 如今國(guó)內(nèi)使用的 plc 以國(guó)外產(chǎn)品居多。美國(guó)是 plc 的發(fā)源地，以大中型機(jī) 為主，功能完備，單機(jī)價(jià)格高，ge 公司、modicon 公司、ab 公司是其代表。日 本的 plc 以中小

24、型機(jī)為主，價(jià)格便宜，典型代表為 omron 公司、三菱 （mitsubishi）公司的產(chǎn)品。德國(guó) siemens 公司的產(chǎn)品以可靠性高著稱，其主 要產(chǎn)品有 s5、s7 兩個(gè)系列，包括了從大型機(jī)到小型機(jī)各個(gè)型號(hào)，在國(guó)內(nèi)使用廣 泛。 2.選擇容量。 plc 的容量包括主機(jī)用戶存儲(chǔ)器的內(nèi)存容量和 i/o 控制點(diǎn)數(shù)兩個(gè)方面，選 擇時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ孔鰝溆谩?3.選擇 i/o 模塊。 輸入模塊有直流 24vdc 和交流 220vac 兩種。 輸出模塊有三種形式：繼電器輸出，晶體管輸出和晶閘管輸出。晶體管輸 出模塊只能帶直流負(fù)載，是直流輸出模塊，用于高速小功率負(fù)載;晶閘管輸出模 塊是交流輸出模塊，只用于高

25、速大功率負(fù)載；繼電器輸出模塊是交直流輸出模 塊，即可帶直流也可帶交流，因其有觸點(diǎn)，故只能用于低速負(fù)載。上煤系統(tǒng)電 控部分控制對(duì)象為接觸器，屬于交流低速負(fù)載。 s7-200 系列是西門子公司生產(chǎn)的小型可編程程序控制器，結(jié)構(gòu)小巧，可靠 性高，運(yùn)行速度快，有極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性， 配有功能豐富的擴(kuò)展模塊，性能價(jià)格比非常高。 s7200 四種 cpu：cpu221，cpu222，cpu224，cpu226 cpu226 這種模塊在 cpu224 的基礎(chǔ)上功能又進(jìn)一步增強(qiáng)，主機(jī)輸入輸出點(diǎn) 數(shù)增為 40 點(diǎn)，具有擴(kuò)展能力，最大擴(kuò)展為 248 點(diǎn)數(shù)字量或 35 點(diǎn)模擬量，增加 了

26、通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)，它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或 中型控制系統(tǒng)。 根據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的考察，啤酒發(fā)酵溫度 plc 控制系統(tǒng)的 i/o 點(diǎn)數(shù)及類型確 定，可知 plc 要提供 21 個(gè)開關(guān)量輸入和 15 個(gè)開關(guān)量輸出，5 個(gè)模擬量輸入， 同時(shí)考慮到要留有 20%30%的余量。通過(guò)比較 s7200 四種 cpu 的各種技術(shù)指標(biāo)， 選定 cpu226 為啤酒發(fā)酵溫度 plc 控制的控制器。 3.2 s7-200 主要功能及特點(diǎn) 1.執(zhí)行指令速度高。cpu212 執(zhí)行每條二進(jìn)制指令時(shí)間為 1.2s，而 cpu214- cpu261 僅為 0.8s。 2.豐富的指令功能。s7-200plc

27、 幾乎包括了一般計(jì)算所具有的各種基本操 作指令，如變量賦值、數(shù)據(jù)存位置、傳送、比較、子程序調(diào)用、循環(huán)等。另外， 它還有良好的用戶使用功能，如脈寬調(diào)制（pwm）,位置控制（pto） 、pid 等功 能。 3.靈活的中斷功能，中斷觸發(fā)有幾種形式：可用軟件設(shè)定為中斷輸入信號(hào) 的上升沿式下降沿，以便做出快速響應(yīng)；可設(shè)為時(shí)間控制的自動(dòng)中斷；可由內(nèi) 置高數(shù)計(jì)數(shù)器自動(dòng)觸發(fā)中斷；在與外設(shè)通信時(shí)可以以中斷分式工作。 4.輸入和輸出的直接查詢和賦值。在掃描周期內(nèi)，可直接查詢當(dāng)前的輸入 和輸出信號(hào)，在必要時(shí)，還可以用指令對(duì)輸入和輸出直接賦值或改變其值，這 樣不僅用戶調(diào)試程序方便，同時(shí)也可使系統(tǒng)對(duì)過(guò)程事件做出快速響應(yīng)

28、。 5.嚴(yán)格的口令保護(hù)。s7-200 系統(tǒng)有 3 個(gè)不同的口令保護(hù)級(jí)別，以便用戶對(duì) 程序做有效保護(hù)，3 級(jí)口令分別是自由存取，只讀，完全保護(hù)。 6.友好的調(diào)試和故障診斷功能，包括整個(gè)用戶程序可在用戶規(guī)定的同期數(shù) 內(nèi)運(yùn)行和分析，同時(shí)可紀(jì)錄性存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器狀態(tài)。 7.輸入或輸出的強(qiáng)制功能。用戶調(diào)試程序時(shí)，可對(duì)輸入或輸出強(qiáng)制接通。 8.通信功能。通信是 s7-200plc 的一個(gè)重要功能，它為用戶提供了強(qiáng)大， 靈活的通信功能。用戶對(duì)點(diǎn)接口（ppi）作 9.6kbit/s 的數(shù)據(jù)通信，用 rs-485 接口實(shí)現(xiàn)高速用戶可編和接口。 3.3 控制系統(tǒng)的硬件配置 s7-200 plc 的擴(kuò)展模塊

29、s7-200 plc 可以安裝在板上，也可以安裝在標(biāo)準(zhǔn) din 導(dǎo)軌上，利用總線連 接電纜，可以很容易的把 cpu 模塊和擴(kuò)展模塊連接在一起。需要連接的擴(kuò)展模 塊較多時(shí)，模塊連接起來(lái)會(huì)過(guò)長(zhǎng)，兩組模塊之間可使用擴(kuò)展連接電纜，將模塊 安裝成兩排。信號(hào)處理模塊主要分為四類：開關(guān)量輸入 di、開關(guān)量輸出 do、模 擬量輸入 ai、模擬量輸出 ao。 啤酒發(fā)酵控制原理可以得出：每只發(fā)酵罐需要有上溫、中溫、下溫、液位 四個(gè)模擬量需要測(cè)量，上溫、中溫、下溫 3 個(gè)溫度各需要一個(gè)二位式電磁閥進(jìn) 行控制，所以每只發(fā)酵罐的 i/o 點(diǎn)數(shù)為 4 個(gè)模擬量、36 個(gè)開關(guān)量，考慮到 cpu226 主機(jī)上的 i/o 口不

30、夠多必須對(duì)它進(jìn)行擴(kuò)展，在這選用 em 221 cn 數(shù)字量 輸入模塊（6es7 2111bf220xa8） 、em 222 cn 數(shù)字量輸出模塊（6es7 222- 1hf22-0xa8） 、模擬量擴(kuò)展模塊 em231cnai4x12 位。其擴(kuò)展圖如圖 3.1 所示： 圖 3.1 模塊擴(kuò)展連接圖 3.4 文本顯示器 td200 td200 是 text display 200 的簡(jiǎn)寫，它是可編程控制器 s7-200 系列的常 用文本顯示器。它可以用來(lái)顯示信息，在信息中可以內(nèi)嵌數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)既可以顯 示，也可以由操作人員進(jìn)行設(shè)置。 td200 鍵盤共有 9 個(gè)鍵：5 個(gè)命令鍵和 4 個(gè)功能鍵。 命令

31、鍵：enter用寫入新數(shù)據(jù)和確認(rèn)信息；esc用轉(zhuǎn)換 display message 方式和 menu 方式，或緊急停止一個(gè)編輯；up arrow up 箭頭用于遞 增數(shù)據(jù)和上卷光標(biāo)到下一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的信息；down arrow down 箭頭用于 遞減數(shù)據(jù)和卷動(dòng)光標(biāo)到下一個(gè)較低優(yōu)先級(jí)的信息； shift轉(zhuǎn)換所有功能鍵的 數(shù)值。當(dāng)按 shift 鍵時(shí)，在 td200 顯示區(qū)的右下方顯示一個(gè)閃爍的 s。 功能鍵：f1設(shè)置標(biāo)志位 mx.0。 （s7-200 m 存儲(chǔ)區(qū) x 字節(jié)的第 0 位）如果 按 shift 鍵的同時(shí)（或預(yù)先按下 shift 鍵）按下功能鍵 f1，則設(shè)置標(biāo)志位 mx.4； f2設(shè)

32、置標(biāo)志位 mx.1。如果按 shift 鍵的同時(shí)（或預(yù)先按下 shift 鍵） 按下功能鍵 f2，則設(shè)置標(biāo)志位 mx.5；f3設(shè)置標(biāo)志位 mx.2。如果按 shift 鍵 的同時(shí)（或預(yù)先按下 shift 鍵）按下功能鍵 f3，則設(shè)置標(biāo)志位 mx.6；f4設(shè)置 標(biāo)志位 mx.3。如果按 shift 鍵的同時(shí)（或預(yù)先按下 shift 鍵）按下功能鍵 f4， 則設(shè)置標(biāo)志位 mx.7。 td200 既可以通過(guò) td/cpu 電纜由 s7-200 cpu 供電，也可以由一個(gè)外部插 入式電源供電，但不能 td/cpu 電纜和外部電源同時(shí)對(duì) td200 供電，這樣會(huì)損 壞設(shè)備。本文只討論最簡(jiǎn)單、最常用的方式

33、：由 s7-200 通過(guò) td/cpu 電纜供電。 td200 只是一個(gè)文本顯示器，不需對(duì) td200 進(jìn)行組態(tài)和編程，所有組態(tài)信 息全部存在 cpu s7-200 中。 td200 里只存儲(chǔ) td200 的地址、所連接的 cpu 的 地址、通訊波特率和參數(shù)塊的位置（注意要與 cpu 中的一致） 。 也就是說(shuō)，td200 的所有組態(tài)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在 cpu s7-200 可變存儲(chǔ)器（v 存 儲(chǔ)器）內(nèi)，而在 td200 中只需通過(guò)面板設(shè)置 td200 的地址、所連接的 cpu 的地 址、通訊波特率和參數(shù)塊(td 向?qū)е凶兞康钠鹗嫉刂?的位置。 td200 上電后，按“esc”鍵進(jìn)入“診斷菜單” ，接

34、著進(jìn)入“td200 設(shè)置” 選項(xiàng)，分別設(shè)置“td200 地址” （缺省值為 1） 、 “cpu 地址” （缺省值為 2） 、 “參 數(shù)塊地址” （缺省值為 0） 、 “波特率” （缺省值為 9.6k） 。本例中，我們使用缺省 設(shè)置。 在 step 7 microwin v4.0 中，用 td200 向?qū)Вú藛巍皌oolstd200 wizard” ）給 cpu s7-200 編程。完成編程并下載后，將 cpu 和 td200 通過(guò) td/cpu 電纜進(jìn)行正確連接，正確設(shè)置 td200 的參數(shù)，即可完成 td200 的開發(fā)使 用。 上電后，td200 從 cpu 讀參數(shù)塊。對(duì)所有參數(shù)均進(jìn)行合法性

35、檢查。如果一 切合格，td200 開始主動(dòng)輪詢信息使能位以決定要顯示的信息，并從 cpu 讀取 信息，然后顯示信息。顯示的信息，并從 cpu 讀取信息，然后顯示信息。 3.5 i/o 地址分配 根據(jù)啤酒發(fā)酵溫度控制的工藝流程及實(shí)際需求，確定整個(gè)系統(tǒng)共有 26 個(gè)輸 入點(diǎn)，其中 5 個(gè)模擬量；16 個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展留有少量冗余，因此 選用西門子 s7-200plc cpu226 模塊 1 塊、em221 擴(kuò)展模塊 1 塊、em222 擴(kuò)展模 塊 2 塊、em231 模擬量擴(kuò)展模塊 2 塊。本機(jī)及擴(kuò)展模塊 i/o 地址分配見表 3-1。 表 3-1 本機(jī)及擴(kuò)展模塊 i/o 地址分配 地址

36、注解地址注解 i0.0系統(tǒng)啟動(dòng) q0.0自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài) i0.1系統(tǒng)急停 q1.0麥汁進(jìn)罐泵運(yùn)行 i0.2啟動(dòng)麥汁進(jìn)罐q1.1壓力超限報(bào)警 i0.3關(guān)閉麥汁進(jìn)罐q1.2溫度超限報(bào)警 i0.4自動(dòng)方式q3.0滿罐溫度保持指示 i1.0滿罐溫度保持q3.1主酵自然升溫段指示 i1.2主酵自然升溫段q3.2雙乙酰還原階段指示 i1.3 雙乙酰還原階段q3.3降溫保溫階段指示 i1.4 降溫保溫階段q3.4后酵保溫階段指示 i1.5后酵保溫階段q3.5第二降溫階段指示 i1.6第二降溫階段q3.6閥貯酒保溫階段指示 i1.7貯酒保溫階段q4.1上冷媒開關(guān)電磁閥 i4.0 開上冷媒開關(guān)電磁閥q4.2中冷媒

37、開關(guān)電磁閥 i4.1開中冷媒開關(guān)電磁閥q4.3下冷媒開關(guān)電磁 i4.2開下冷媒開關(guān)電磁閥q4.4發(fā)酵罐排氣閥 i4.3關(guān)上冷媒開關(guān)電磁閥aiw6發(fā)酵罐上部溫度 i4.4關(guān)中冷媒開關(guān)電磁閥aiw8發(fā)酵罐中部溫度 i4.5關(guān)下冷媒開關(guān)電磁閥aiw10發(fā)酵罐下部溫度 i4.6開發(fā)酵罐排氣閥aiw12發(fā)酵罐壓力 i4.7 關(guān)發(fā)酵罐排氣閥aiw16發(fā)酵罐液位 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 4.1 控制系統(tǒng)組成 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一。溫度控制系統(tǒng)組成框圖如圖 4.1 所示。圖中的控制器即為 plc，它按 pid 控制規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)控制程序。pid 調(diào)節(jié)器 的輸出量變換成 pwm 脈寬調(diào)制量，用于控制 p

38、lc 的輸出繼電器，從而控制啤酒 發(fā)酵罐的冷媒開關(guān)閥。 溫度測(cè)量元件采用線性度好且時(shí)間常數(shù)小集成溫度傳感器來(lái)測(cè)量發(fā)酵罐溫 度，經(jīng)溫度變送器把溫度轉(zhuǎn)換成與其成比例的電壓。v/f 轉(zhuǎn)換器的作用是將溫 度轉(zhuǎn)換器輸出的電壓轉(zhuǎn)換成與其成比例的頻率，該頻率代表發(fā)酵罐內(nèi)的實(shí)際溫 度。用 plc 內(nèi)的高速計(jì)數(shù)器記錄此頻率，以便和溫度的給定值相比較產(chǎn)生誤差 信號(hào)。 圖 4.1 溫度控制系統(tǒng)組成框圖 4.2 程序流程圖設(shè)計(jì) 啤酒的發(fā)酵工藝過(guò)程共有十多天時(shí)間，最重要的環(huán)節(jié)是控制每個(gè)時(shí)間段發(fā) 酵罐內(nèi)不同的發(fā)酵溫度，我們根據(jù)發(fā)酵工藝的要求，設(shè)計(jì)出發(fā)酵溫度-時(shí)間曲線， 輸入可編程序控制器，使系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)不同時(shí)間段的溫度給

39、定值進(jìn)行調(diào)節(jié)。整 個(gè)系統(tǒng)程序流程圖如圖 4.2 所示。 主程序開始先計(jì)算出實(shí)際該罐啤酒的發(fā)酵時(shí)間，然后取出該段時(shí)間對(duì)應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)溫度值，將標(biāo)準(zhǔn)溫度值與實(shí)際溫度值比較，若相等則再次回到主程序入口 進(jìn)行下一輪的標(biāo)準(zhǔn)值查找，若不相等則系統(tǒng)由 cpu 計(jì)算出相應(yīng)的 pid 系數(shù)，輸 出信號(hào)去控制電磁閥，用電磁閥控制的氣路打開或關(guān)閉冷媒閥，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。 該系統(tǒng)可用 s7 軟件編程。應(yīng)用這些軟件，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，隨時(shí)可顯 示出整個(gè)發(fā)酵罐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，各個(gè)閥門的實(shí)時(shí)狀態(tài)，可讀出每個(gè)發(fā)酵罐各點(diǎn)的 實(shí)際溫度值，液位置等參數(shù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并有各種報(bào)警實(shí)時(shí)顯示和 溫度控制情況曲線記錄等，以便操作者及時(shí)掌握

40、系統(tǒng)工作狀況。 圖 4.2 程序流程圖 4.3 plc 功能模塊程序設(shè)計(jì) 1.計(jì)算出啤酒發(fā)酵時(shí)間。在程序中必須能夠得到每個(gè)發(fā)酵罐的起始發(fā)酵時(shí) 間，然后由當(dāng)前時(shí)間計(jì)算出罐內(nèi)啤酒的已經(jīng)發(fā)酵時(shí)間。這個(gè)過(guò)程中需要考慮到 的問題是，每個(gè)月的天數(shù)、該年是否可能為潤(rùn)年等。 2.計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的設(shè)定溫度。處在發(fā)酵過(guò)程中的每一個(gè)發(fā)酵罐根據(jù)各自的 生產(chǎn)需要，都有一個(gè)工藝設(shè)定曲線。在計(jì)算出發(fā)酵的時(shí)間之后，可以通過(guò)計(jì)算 得到當(dāng)前時(shí)刻的設(shè)定溫度。 3.計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的電磁閥開度。計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定溫度之后，可以計(jì)算 出溫度的偏差值，使用簡(jiǎn)單的 pid 控制回路就可以計(jì)算出電磁閥的開度。由于 電磁閥是二位式的，所以其閥的開關(guān)

41、動(dòng)作作為占空比連續(xù)變化的 pwm 輸出。電 磁閥 pwm 輸出波形如圖 4.3 所示。 圖4.3 電磁閥 pwm 輸出波形圖 圖中 t 為電磁閥動(dòng)作周期。 t1 為電磁閥關(guān)閉時(shí)間。 t2 為電磁閥打開時(shí)間。 t、t1、t2 之間關(guān)系為 t=t1+t2. 電磁閥的閥位值=t2/t1100%。 4.4 主程序 主程序控制系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止，整個(gè)發(fā)酵溫度控制過(guò)程根據(jù)不同發(fā)酵時(shí)期 的不同轉(zhuǎn)換條件，調(diào)用相關(guān)子程序，完成主酵雙乙酰還原冷卻酵母回收 后貯的階段的溫度根據(jù)設(shè)定好的曲線實(shí)現(xiàn)控制，主程序如圖 4.4 所示。 網(wǎng)絡(luò) 1 麥汁進(jìn)灌 網(wǎng)絡(luò) 2 滿灌檢測(cè) 網(wǎng)絡(luò) 3 滿灌溫度保持階段 網(wǎng)絡(luò) 4 滿灌溫度保持定

42、時(shí) 網(wǎng)絡(luò)6 主酵自然升溫階段 網(wǎng)絡(luò) 5 滿灌定時(shí)到 網(wǎng)絡(luò)7 自然升溫檢測(cè) 網(wǎng)絡(luò) 8 雙乙酰還原階段 網(wǎng)絡(luò) 9 降溫階段 網(wǎng)絡(luò)10 降溫保溫檢測(cè) 網(wǎng)絡(luò) 11 后酵保溫階段 網(wǎng)絡(luò) 12 第二次降溫 網(wǎng)絡(luò) 13 二次降溫檢測(cè) 網(wǎng)絡(luò) 14 貯酒保溫 圖 4.4 網(wǎng)絡(luò) 1網(wǎng)絡(luò) 14 主程序 4.5 模擬量信號(hào)采集處理 擬量采集處理部分由網(wǎng)絡(luò) 1網(wǎng)絡(luò) 3 組成。主要完成溫度液位等模擬量的 采集和處理，梯形圖如圖 4.5 所示： 網(wǎng)絡(luò) 1 讀取溫度模擬輸入值 網(wǎng)絡(luò) 2 溫度值由字變量轉(zhuǎn)換為雙字變量 網(wǎng)絡(luò) 3 溫度由整數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù) 圖 4.5 網(wǎng)絡(luò) 1網(wǎng)絡(luò) 3 梯形圖 4.6 溫度設(shè)定值的計(jì)算 溫度的設(shè)定值很簡(jiǎn)單，就是按比例計(jì)算求值。如圖 4.6 所示，曲線 a 是溫 度設(shè)定曲線的一部分，t1 和 t2 是曲線的兩個(gè)端點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t1 和 t2 是曲線的 兩個(gè)端點(diǎn)的縱坐標(biāo)，t 是當(dāng)前的時(shí)間，t 就是當(dāng)前的設(shè)定溫度。用很簡(jiǎn)單的比例 關(guān)系式就可以求出當(dāng)前的設(shè)定溫度值 t。 21 11 21 tt tttt tt t溫度 t時(shí)間 0 t1t t2 t1 t t2 圖 4.6 溫度曲線 溫度設(shè)定值的計(jì)算由網(wǎng)絡(luò) 4網(wǎng)絡(luò) 6 組成對(duì)發(fā)酵罐溫度使用 pid 控制必須 具