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西门子PLC S7-300系列在啤酒发酵控制系统上的应用

西门子PLC S7-300系列在啤酒发酵控制系统上的应用

 

  一、引言

  啤酒发酵过程是啤酒酵母在一定的条件下,利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动,其代谢的产物就是我们需要的啤酒。一般来说,啤酒发酵是在发酵罐中静态进行的,它是由罐体、冷却带、保温层等部件组成。在啤酒发酵的控制系统中,需要完全满足啤酒发酵的工艺过程,从而生产出高质量的啤酒。

  正因为如此,我们采用西门子PLC S7-300系列,并配置有分布式I/O模块-ET200M来共同完成啤酒发酵工艺过程的自动控制。控制的核心是啤酒温度的控制,通过控制发酵罐上面的阀门开度,来控制冷却水的流量,最终达到控制啤酒温度的目标。具体来说,如果发酵罐的温度不断升高,达到了工艺过程中设定的最高温度,需要在上位机显示报警信息,同时加大阀门开度,通过大量的冷却水循环来降低温度;相应地,当发酵罐的温度低于工艺过程要求的最低温度时,需要减小或关闭阀门,使得啤酒继续安装工艺要求发酵,直到形成最终的产品。

  二、控制系统组成

  啤酒发酵控制系统的硬件部分核心是西门子S7-300系列PLC,采用CPU315-DP。西门子PLC S7-300系列具有多种突出特点,包括模块化、高扩展能力、完善的通讯能力、完整的系统功能、简洁的集中或分布式I/O连接,易于用户掌握等。在本系统中,配置有西门子分布式I/O模块ET200M,实现对分散的各个设备进行控制,最终通过PROFIBUS DP与S7-300CPU进行通讯。控制系统配置图如图1所示:

 
图1 啤酒发酵控制系统配置图

  三、控制系统工作流程

  啤酒发酵控制系统的核心是对发酵罐温度的控制,在整套控制系统中,我们采用PID控制方法,根据某个时间段中温度传感器读取的温度值和设定值进行比较,进行PID运算的结果,控制并调节阀门的开度,完成发酵罐温度的控制。控制系统的控制过程如图2所示:

 
图2 啤酒发酵控制系统温度控制

  四、结束语

  啤酒发酵控制系统经过一段时间的运行,系统满足设计要求,运行效果良好,发酵温度符合工艺要求。当实际温度大于或小于设定温度值时,控制系统响应迅速,通过控制阀门的开度来完成冷却水流量的控制,使得发酵温度很快稳定在温度设定值上,并且发酵温度变化平稳,系统调节误差很小,控制效果得到了业主的肯定,为啤酒厂生产处高质量的啤酒提供了有力的保障。


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