啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計

摘 要：啤酒生產是我國的一個傳統(tǒng)產業(yè)，隨著我國經濟的發(fā)展以及人們生活水平的提高，啤酒企業(yè)得到了空前的發(fā)展。在啤酒的生產過程中，其自動控制系統(tǒng)的優(yōu)劣，對于啤酒生產企業(yè)的經濟效益會產生直接影響。具體表現(xiàn)為啤酒的生產成本、啤酒生產的控制精度以及企業(yè)的生產效率等因素。為了保障啤酒生產企業(yè)能夠降低生產成本、提高啤酒的質量、擴大市場份額，就需要對啤酒生產過程中的自動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。

關鍵詞：工業(yè)自動化；自動化系統(tǒng)；工業(yè)電氣

引言

隨著我國科技水平的不斷提高，在我國的啤酒行業(yè)中，電氣自動化技術得到了空前地發(fā)展。當前，我國的啤酒行業(yè)在應用自動控制技術的前提下，正朝著規(guī)?；?、集團化的方面發(fā)展。盡管如此，我國的啤酒生產企業(yè)仍存在需要改進的地方。其一，啤酒的檔次低，品種少。其二，部分企業(yè)自動控制水平較差，主要以人工控制為主。其三，啤酒生產過程中對于能源以及原材料的消耗比較大。因此，如何提高啤酒的質量與市場占有率，優(yōu)化啤酒生產過程中的自動控制系統(tǒng)，成為啤酒生產企業(yè)亟待解決的問題。

1 自動控制系統(tǒng)的組成及功能

自動控制系統(tǒng)主要是對啤酒生產過程進行控制、檢測以及管理。該系統(tǒng)主要包括兩個組成部分。其一，連續(xù)調節(jié)控制系統(tǒng)；其二，邏輯連鎖控制系統(tǒng)。根據(jù)啤酒生產的特點及要求，可以采用分散就地控制、集中調度管理的方式，形成一套完整的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括以下幾方面的功能。

1.1 糖化過程控制

在自動控制系統(tǒng)中，對于糖化過程進行控制具體表現(xiàn)為以下幾點。其一，對浸漬水、調漿水、洗槽水、麥汁冷卻溫度的控制。其二，對糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋等溫度的控制。其三，對過濾槽、澄清槽、防溢鍋的自動控制。對于糖化過程進行控制是比較復雜的，主要包括糊化、糖化、過濾、煮沸以及澄清等工序。在實際生產過程中，各工序是間歇進行的，并且各個工序在時間上需要進行交叉作業(yè)。糖化過程的自動控制涉及的設備較多，因此對于自動控制系統(tǒng)提出了更為嚴格的要求。

1.2 發(fā)酵過程控制

在自動控制系統(tǒng)中，對于發(fā)酵過程進行控制主要包括：溫度、壓力、液位、酵母擴培、清酒過濾等工序。通過對個工序的參數(shù)進行全方位的檢測，不僅能夠對啤酒的發(fā)酵過程進行控制，還能保證啤酒的質量能夠達到標準，最終提高企業(yè)的產品競爭力，獲取更多的經濟效益。

1.3 灌裝生產線

在自動控制系統(tǒng)中，對灌裝生產線進行控制主要包括以下幾道工序。如：卸箱、洗瓶、灌裝壓蓋、殺菌、貼標、裝箱等。運用自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對灌裝生產線的全面控制管理，可以減少對原材料的浪費，在大規(guī)模生產中節(jié)約成本。適應現(xiàn)代灌裝設備的高速、高產、高性能等特點。

2 啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)存在的問題

2.1 自動控制系統(tǒng)的網絡缺陷

通常情況下，啤酒生產企業(yè)為了實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可操作性，主要是以生產過程為單位設計主控系統(tǒng)。其中，比較常見的全自動控制系統(tǒng)，主要包括以下兩個部分。其一，糖化過程的計算機控制系統(tǒng)。其二，發(fā)酵過程的計算機控制系統(tǒng)。這兩個主控系統(tǒng)在控制行為中，尤其是測控要求和控制策略這兩個方面具有較為明顯的差異。啤酒生產過程中自動控制系統(tǒng)的運行效率會受到一定的限制。首先，PLC在可連接的操作站數(shù)量上的限制。其次，MPI通信速率的限制。

2.2 自動控制系統(tǒng)手動與自動切換存在的問題

啤酒生產過程中的自動控制系統(tǒng)，對于開關的手動操作切換的靈敏度具有很高的要求。自動控制系統(tǒng)在正常的運行過程中，為了滿足有可能出現(xiàn)的特殊情況，要求每個泵、閥能隨時切換到手動狀態(tài)。但是，泵、閥能在切換的過程中，會存在一定的安全隱患。為了保障工作人員的安全，需要協(xié)調處理手動與自動切換中安全性與靈活性。

2.3 自動控制系統(tǒng)的溫度控制不完善

啤酒生產過程中的自動控制系統(tǒng)，在實際運行時，對糊化鍋、煮沸鍋、糖化鍋以及發(fā)酵罐的溫度控制，存在著一定的缺陷。溫度控制是自動控制系統(tǒng)中比較薄弱的環(huán)節(jié)。啤酒的各生產工序具有多變性，如果自動控制系統(tǒng)對于溫度控制的效果不佳，那么就需要大量的人工進行干預。這樣不僅增加企業(yè)的人工成本，還會影響啤酒生產的連續(xù)性，降低企業(yè)的生產效率。

3 啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)優(yōu)化設計

3.1 自動控制系統(tǒng)的網絡優(yōu)化措施

為了滿足啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)對于網絡的通信要求，企業(yè)應該在車間級和控制級中分別添加PLC全映射服務器，這樣可以在各操作站與PLC之間、不同的操作站之間，創(chuàng)建了高效率的通信橋梁，實現(xiàn)信息的快速傳遞。與此同時，為了保障數(shù)據(jù)的準確性，PLC的硬件設備應當采用工業(yè)服務器。在對工業(yè)服務器進行功能設計時，需要考慮兩個方面的問題。其一，服務器要具備可靠的遠程傳輸方式。其二，服務器要具備高效的數(shù)據(jù)采樣方式。

3.2 改進自動控制系統(tǒng)中手動與自動切換的措施

為了滿足啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)在手動與自動切換時可以既安全又靈活，需要采取以下幾個方面的措施。其一，在工作人員進行手動操作時，上位機軟件應當立即自動檢查，判斷工作人員在手動操作時是否具有安全性。其二，當工作人員進行手動操作時，下機位軟件應當隨時檢查自動控制系統(tǒng)飛返回狀態(tài)。舉例來講，在檢查泵、閥等動力線的暢通狀態(tài)時，當發(fā)現(xiàn)存在隱患，正處于不安全的狀態(tài)時，應當立即發(fā)出警告信號或采取強制手段進行處理，保證工作人員的安全。其三，啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)在正常的運轉過程中，當發(fā)現(xiàn)存在非法操作時，應當及時發(fā)出警告信號，以便于工作人員能夠強制開關，避免發(fā)生安全事故。具體的非法操作主要包括以下幾種情況，如有料情況下的管道排放、管道的堵塞、管道的交叉等。

3.3 自動控制系統(tǒng)中建立溫度控制虛擬儀器

在啤酒的生產過程中，自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，與啤酒的質量、企業(yè)的生產效率呈正相關性。因此，在自動控制系統(tǒng)中建立智能化的溫度控制虛擬儀器，有助于加強對溫度的控制，提高我國啤酒生產企業(yè)的自動化水平。在實際生產過程中，建立溫度控制虛擬儀器需要注意以下幾點。其一，根據(jù)生產需要，選用合適的傳感器，借助冷端補償方式提升其測量精度。與此同時，結合實際的系統(tǒng)控制器結構，組建溫度控制硬件設備。其二，利用恰當?shù)淖兯推鲗囟刃盘栟D變?yōu)楣I(yè)標準信號源，經過A/D轉換后，將溫度信號送入以LabVIEW為平臺的虛擬儀器中。其三，采用電動調節(jié)閥，對冷媒介質的流量進行有效控制，從而實現(xiàn)控制溫度的高低。以虛擬儀器為控制平臺的溫度控制系統(tǒng)，這樣不僅具有良好的智能性和靈活性，實現(xiàn)對溫度的最佳控制，提高啤酒的質量，還能夠減少大量的工作人員進行相應的體力勞動，降低啤酒的生產成本。

4 結束語

綜上所述，我國的啤酒行業(yè)中，電氣自動化技術在我國的啤酒行業(yè)中得到不斷地發(fā)展。但是，我國的啤酒生產企業(yè)仍存在需要改進的地方，需要優(yōu)化啤酒生產過程中的自動控制系統(tǒng)。文章首先介紹了在啤酒的生產過程中，自動化控制系統(tǒng)的組成及功能。具體包括：糖化過程控制、發(fā)酵過程控制、灌裝生產線控制。其次，分析了啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)存在的主要問題。具體包括：自動控制系統(tǒng)的網絡缺陷、自動控制系統(tǒng)手動與自動切換存在的問題、自動控制系統(tǒng)的溫度控制不完善等。最后，提出啤酒生產過程自動控制系統(tǒng)優(yōu)化設計的具體措施。包括：自動控制系統(tǒng)的網絡優(yōu)化措施、改進自動控制系統(tǒng)中手動與自動切換的措施、在自動控制系統(tǒng)中建立溫度控制虛擬儀器等。

參考文獻

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