优化控制算法：研祥啤酒生产过程自动化控制

　　本系统根据生物酵母生长代谢的多参数检测技术，间接检测分析不可测量参数，通过优化控制算法，控制代谢产物的生成、增殖、基质消耗、氧呼吸、CO2的生成，使发酵过程处于自动控制状态中，达到了提高产量、降低成本的效果

　　我国啤酒装备基本上能满足啤酒工艺的要求，但随着啤酒市场的发展与成熟，消费者对产品质量的要求越来越高，对啤酒工艺和设备的要求也越来越高。啤酒生产过程的工艺、控制与生产管理的工程与应用研究不断进步，采用先进控制技术、计算机技术、网络技术和现代测量技术，成功开发了针对啤酒生产设备与工艺特点的综合自动化系统。

　　随着近些年来计算机的迅速普及，监控组态软件技术的日益成熟，人们开始运用工控机进行啤酒生产过程自动化控制，避免了人为操作的失误，具有足够的灵活性，控制过程精度也有了很大的进步。生产过程历史数据的有效保存，也为厂家进行控制过程分析，控制曲线改进，进一步提高产品质量，提供了良好的原始数据参考。

　　一、啤酒工艺过程

　　啤酒生产过程主要分为：制麦、糖化、发酵、罐装四个部分。

　　

　　在计算机及检测设备的配合下，借助相应的软件平台，可根据不同需要选择不同控制方案，实现生产过程温度、压力等参数的精确调节，确保生产工艺要求。

　　二、控制系统组建

　　主要涉及：特种计算机、打印机、PLC/控制器/计算机板卡、组态软件、液位变送器、压力变送器、温度传感器、电磁阀、电动调节阀、检测开关等。

　　三、自动控制在主要环节应用

　　【1】麦汁制备过程：

　　麦汁制备过程包括原料糖化、麦醪过滤、麦汁煮沸和麦汁澄清与冷却等几个过程，是啤酒生产的关键环节之一，对整个啤酒生产的产量、质量、消耗等影响很大。糖化过程工艺指标控制的好坏，对啤酒的稳定性、口感、外观有着决定性的影响。糖化生产过程工艺比较复杂、技术要求高，控制难度较大。自动控制方面的技术优势主要体现在以下几个方面：

　　(1） 快速测温技术：采用快速测温元件，保证原料湿粉碎过程浸渍水、调浆水、过滤过程洗糟水、麦汁冷却过程冷却温度的准确快速控制；

　　(2） 先进控制技术：糊化锅、糖化锅、煮沸锅的温度控制采用逆模型反馈控制的先进算法，克服了温度对象时滞特性，实际应用中保证包括拐点在内的温度控制实际偏差<＋0.3℃；

　　(3） 溢锅控制技术：采用溢锅检测软件及防溢锅控制软件，解决溢锅问题，实际使用效果良好；

　　(4） 过滤槽全自动控制技术：实现自动洗槽、自动耕槽、自动回流/过滤控制，保证清亮度、并达到最快的过滤

　　(5） 麦汁制备过程全自动控制技术：实现自投料开始（料仓进料）至出料（去发酵车间）的过程全自动控制；

　　(6）系统框图：

　　

　　(7）硬件结构采用研祥的EVOC系列工业计算机和数据采集模块，具体如下：

　　机箱/底板/电源：IPC-810A/6113LP4/7271AT

　　主板：FSC-1613VN

　　CPU：Celeron 1.0G

　　硬盘：80G

　　采集模块：

　　ARK-24520（232转485模块）

　　ARK-24018（8路温度采集）——采集各种温度信号

　　ARK-24017（8路模拟采集）——采集含氧量、水流量模拟信号

　　ARK-24052（8路数字输入模块）——各种开关量采集

　　ARK-24060（4路继电器输出模块）——报警输出

　　【2】酒酿造过程：

　　啤酒酿造包括啤酒发酵、啤酒处理、酵母扩培、酵母回收及CO2回收等过程，

　　(1）精确的啤酒发酵温度测量技术：采用温度变送器测量温度信号

　　(2）啤酒发酵温度的先进控制技术：露天啤酒发酵罐罐体温度控制对象滞后大，多模态优化控制策略，保证发酵温度的精确控制；

　　(3）纯生啤酒的综合自动化控制技术： 采用先进的现场总线技术和分布式控制系统对纯生啤酒生产各个环节进行联锁控制。并以严格的清洗、消毒、杀菌控制，保证整个生产过程的无菌化操作；

　　(4）信息技术： 基于计算机网络技术、开放的通信协议和标准数据接口的分布式体系结构采用标准化部件和软件。信息综合处理实现各局部之间信息交换、共享，实现协调管理，包括工艺技术管理、配方管理、人员管理、优化资源配置等方面，有效地提高企业的创新能力。

　　(5）系统框图

　　

　　(6）硬件配置：该系统整体采用研祥的EVOC系列特种计算机和数据采集与控制卡

　　机箱/底板/电源：IPC-810A/6113LP4/7271AT

　　主板：FSC-1613VN

　　CPU：Celeron 1.0G

　　硬盘：80G

　　PCL-813（模拟量采集）

　　PCL-726（数字量采集）

　　(7）系统评价：

　　本系统根据生物酵母生长代谢的多参数检测技术，间接检测分析不可测量参数，通过优化控制算法，控制代谢产物的生成、增殖、基质消耗、氧呼吸、CO2的生成，使发酵过程处于自动控制状态中，达到了提高产量、降低成本的效果。