发表于:2005-05-23 16:05:00
3楼
啤酒厂全厂生产计算机控制系统
该系统上位机是用一台主机操作,一套软件运行。采用奔腾2000主板,标准总线接口板(4—20 mA)、报警接口板、高精度AD线板、打印、UPS电源等组成。
下位机是由“啤酒发酵工艺控制器”和“MEX50-A数字控制器”(温度变送显示仪)组成。
工作示意图如下:
当传感器感受到温度或压力物理参数后,将信号传送到“下位机”中,由下位机处理结束后。在变送到上位机中,由“上位机”做记录、存储、打印、报警等功能(有些主要功能下位机同时也在做),针对“啤酒发酵工艺控制器”而言,“上位机”也可指挥其工作。
当上位机停电或损坏时,下位机均能正常工作。该系统组成方式为:集散式控制与监测系统。无论谁损坏都不会给工作带来大的影响,加上高质量的制作工艺是现代化企业管理的最佳方案。
打印
本系统选定用EPSON彩色喷墨打印,以便百分曲线的重合度,打印效果更鲜明。可定时打印(时间可自定),即时打印(随用随打)采用A4—A5的标准幅面,墨迹不能涂抹掉。
历史数据
系统中有两部份可存历史数据:
1、“上位机”可将所有的“下位机”数据存在里边,且不可修改。随时可显示其过去和现在的量值,其保留时间暂定一年。
2、“下位机”只有“啤酒发酵工艺控制器”有此功能,保留时间为60天。以上保留的方式为“前进后出”,即存满后自动溢出,监测系统的下位机无此功能。
报警
系统的报警工作由三部份组成:
1、“啤酒发酵工艺控制器”自行检测温度,计算控制量,并随时把数据送到上位机。当数据超标时自行报警,并传送给上位机,方式为光报警,即全屏数字闪烁。报警的上、下限由指示灯指示。
2、下位机“MEX50-A数字控制器”自行检测物理量值,当超标时自行报警,并把数据传给上位机,报警方式为全屏闪烁和继电器动作(可接声报警装置如电铃)。但需说明的是糖化和糊化用“MEX50-A数字控制器”无法实现报警功能,因为它是一个显示温度时间曲线,它的报警功能应由上位机实现,即将两路报警电线接到现场驱动报警装置。建议用改装的“啤酒发酵工艺控制器”两台,完成此功能效果更好。
3、“上位机”显示所有的物理参量的状态。当超标时有声、光、图形报警。但上下限的设定需与“下位机”保持一至,单独驱动糖化和糊化的报警点,其它下位机不用驱动。
“啤酒发酵工艺控制器”的功能
1、具有独立的按工艺曲线进行显示、控制、时间可达60天,温度范围以Pt100为准。
2、用电磁阀的开关量来完成精确的调节功能,这是本公司独有的技术。
3、全机低温+补偿设计使运行更可靠。
4、测量精度±0.1℃,控制精度±0.3℃绝不超标。
5、独有的历史数据存贮功能,时间可达60天,每小时记录一次,分清责任增加工作责任心,并保证啤酒质量。
电磁阀
该阀是为啤酒的冷媒专门设计的,耐低温(±30℃),抗水潮湿,不怕污浊,抗腐蚀(全不锈钢)。
电缆线
系统之间的信号连续全部采用多芯带护套的电缆线,它即可保证拉伸强度,又可保证传输的信号准确不受干扰,而磨损的强度也大大的增加。
电磁阀及报警驱动线采用普通1mm2的护套导线以求安全。
软件
软件的设计应得保证测控人机对话的容易性、方便性、实用性,为此我们的软件在现场可根据客户的要求做一定量的修改工作,以满足不同习惯和水平人的要求,做到各种图形、表格直观明了。
服务
本系统终身服务,服务准则:热情、快速,客户困难高于一切。
糖化工艺计算机控制系统
设计原则、说明
1、控制质量的关键处如糖化锅、糊化锅、煮沸锅,我们全部采用自动化控制,为了保证降低故障,保证长期稳定运行,我们又专们设计了专用控制器和专用阀门,坚决去掉了气动阀(无压缩空气工作)。
2、图个方便,为了好看之外。如:各锅的连动系统,大型模拟屏我们予以删除,不但降低投资,还减少了部分故障点,降低了对操作工的素质要求。
3、为加强质量管理需分清责任,我们在三口锅及上位机上增加了电子式无笔历史记录系统,随时备查;内容:年、月、日、时、分、理论值、实际值。
4、为使手动操作准确无误,必需有一套显示系统。如:料位指示,液位指示,压力指示,具有上下限报警控制,但造价低廉,运行稳定可靠。
5、煮沸的溢出是各厂的关键难题,应得到可靠的解决,我们设计了一套浮子式自动喷淋系统。
6、为适应不同素质的人员,我设计成较特别的集散系统,它即可连机统一操作,又可在关掉上位机时独立工作,均可保证几口锅执行工艺的质量。
7、电磁阀为本厂特制,保证一年之内无维护,电动阀选合资厂产品,物美价廉。
糖化工艺计算机测控系统框图
四、控制项目简述
1、各料仓的料位开关信号,阻移→总控盘面。
2、各贮水箱的液位连续上下限(压力变送)2个。
3、糖化:按工艺曲线控制,测温调节阀门(电动阀),配合糊化。
4、糊化:按工艺曲线控制,测温调节阀门(电动阀),配合糖化。
5、过滤:测温控制井耕机深度、液位开关。
6、煮沸:按工艺控制温度,防溢出装置。
7、暂存:测量液位,温度,2个
8、冷却:测出口温度调进口阀门,流量。
五、流程说明
工 艺 流 程
仪表系统上电→设定各点工艺及参数→检查液位、料位并放料、放水→打开糖化、糊化手动阀—→手动转移过滤→煮沸—→暂存→指示阀冷却→发酵.
功能特点:
1、糖化、糊化、煮沸控制阀门选用专用蒸气电磁阀,简单、实用、可靠、低价且可保证糖温精度。
2、糖、糊、煮沸,用专用的控制器实用、可靠。
3、料位开关定位准确,可保计量精度,控制进料停止。
4、删除各设备之间的连动,改由计算机统一控制,降低成本、减少故障率、维护量。
5、通过电磁阀,喷淋管,泡沫浮子组成了机电式防溢 装置,简单实用,可靠。
6、冷却选专用伺服控制器,定出口温度,调进口流量阀选合资厂生产的电动调节阀。
7、由于气造成的故障较频繁,全系统不用气动阀只选电磁阀(专用),电动阀调节(卫生型)数量据情况定。
8、由于全系统连动转少,模拟屏失去意义,选用模拟控制台形式。
9、各自控阀门处应加手动旁路系统。
六、材料清单
序号 名称 数量 单位 备注
1 工业级上位机 1 台 也可用普通PC机
2 打印机等附属设备 1 套 市场通用设备
3 上位机配套软件费 1 套 特制专用
4 工艺控制器 3 台 特制专用
5 伺服控制器 1 台 特制专用(调节器+伺服放大器)
6 液位变送器 4 台 压力或差压变送器,外购
7 压力变送器 7 台 外购
8 电磁阀DN40 3 台 特制专用(也可外购)
9 电动阀DN50 1 台 特制专用(也可外购)
10 二次表 11 套 自制(也可外购)
11 防溢出装置 1 套 自制
12 控制柜 1 套 自制
露天罐发酵工艺计算机控制系统
露天发酵计算机控制系统是由上位机、下位机、测量传感器(或变送器)及执行设备组成,框图如下:
绝无仅有的控制技术,使全系统控温精度可达0.1℃~0.3℃.
上位机系统简介
说明
啤酒发酵是啤酒生产过程中一个至关重要的环节。如何在啤酒发酵过程中更准确、有效的根据控制模型,控制好啤酒发酵时的温度和压力的升降过程,使之符合啤酒生产的工艺曲线,是决定啤酒生产质量的关键。
我公司专业开发啤酒应用程序软件基础上,几经艰苦努力终于开发成功了一套适合啤酒露天发酵的管理系统。
本系统以最常见的个人计算机(PC)做为操作站,它的实时操作系统采用微软公司的windows98,并在当今最优秀的视窗开发软件Bmland Delphi5基础上开发成功本套系统软件。本系统配合了DCS高可靠性设计技术,以崭新的面貌出现在啤酒发酵工艺上面。
本提供了人们熟知的许多DCS标准画面,如标准组画面、控制点详细画面、报警画面、趋热画面及系统状态画面等等,并且操作简单,对操作人员的技术要求水平不高。
特点
1、啤酒发酵工艺是一种批量生产工艺,发酵罐从开始到结束,历时数周必须严格按照预定的温度/压力控制模型,以实现最佳发酵过程。由于发酵罐运行的数量随产量的变化而变化,各发酵罐的实际发酵情况也各不相同,因此每个发酵罐都必须有自己的应用程序进行控制。当导致应用程序中途停止的意外情况,(如供电突然中断)出现之后,由于发酵罐内的啤酒仍在继续发酵,所以重新启动程序时,必须按原来的控制模型,相际已经过的发酵时间,继续执行程序控制,另外所有发酵罐的实际发酵过程必须分别保留温度和压力趋势图,作为评价啤酒质量好坏的依据。
2、工艺曲线设置的灵活性,方便性。基于啤酒发酵工艺的特殊性,不同时间、不同罐都存在运行不同的工艺曲线。为了避免操作人员重复设定工艺曲线操作,可以预先设定好本厂最常用的几条甚至几十条工艺曲线,在启动发酵过程之前只要在浏览之曲线中选择一条控制曲线,程序就会自动按照该模型的曲线实行控制。必要时,在发酵过程中过能修改模型的参数,另同时提供了改变参数的口令保护。
3、自动修正模型参数
当自控系统意外停止时,由于发酵过程并中断,因此重新启动时,必须按原来的控制模型修改相关参数以及继续进行控制。如果同时有多个发酵罐正在运行,分别启动程序并根据实际发酵过程修改模型参势必给操作员带来很大的工作量。为此我们又开发了程序自动启动和自动修正模型参数的功能,它能在系统非正常停止后重新启动时,自动判断所有的发酵罐当前运行的情况,并根据实际发酵过程,自动修改参数并自动启动程序,而操作员只需简单地按动一个按钮便于实现此功能。
4、完善的操作画面
本系统流程中,每一个节点均有详细的画面,使您对系统的当前情况、历史记录情况一目了然。
5、功能强大的报表功能
用户在浏览工艺曲线的同时,可以随时打印工艺曲线、交接班记录报表、历史趋势图,存档以便于进行分析啤酒发酵质量、分析事故原因等。报表分为日报表、月报表、年报表三种,通过设定可以在规定的时间自动进行报表的打印、存档。
下位机系统简介
1、 是一个长期、连续的测量与控制过程,即使操作人员有极强的工作责任心也很难真正的保证啤酒的质量,是人工控制很难达到的。为此我们设计了啤酒厂专用的“啤酒工艺控制器”,它可对麦汁发酵进行长期、精确的控制,在整个工艺过程中控温的精度可达±0.3℃以内,时间可达到60天,这是国内其它专业仪表厂家无法达到的。
针对啤酒厂仪表维护力量较弱的特点,我们采用许多特殊的设计原则,如:自动校准等。
低 温--仪表不能有发热元器件。
大 裕 量--元器件的额定值大大超过实际使用值。
厂家进货--保证器件的正宗性和质量。
自动校准--工人无常规维护。
2、工艺曲线的控制
当麦汁装满罐后仪表可启动工作,此时输入您自定的工艺曲线,如图一
则仪表会绝对按照拟定的工艺曲线对其进行测量、控制。工作的程序是这样:测量温度→比较与当时理伦值的差值→决定调节量的大小→通过电磁阀(或其它调节阀)向降冷带内送入冷煤→测量温度。往复巡环、测量、控制。
3、特殊调节功能(PID+模糊控制)
一般认为调节是气动或电动等连续式调节阀的专用技术,电磁阀是开关量的阀门,不能完成“调节”的功能。其实不然,为了降低啤酒厂家的使用成本、实用性和耐久性,我们结合计算机技术,设计成功了开关量阀门的特殊调节功能,达到了连续式调节阀所达不到的控制效果。在实际使用中得到了确切证实,当然仪表也可控制其它各种调节阀。
4、电子记录
发酵是一个长期的过程,每个环节出问题都会导致出现质量事故,为澄清责任我们设计了历史记录功能,工作程序如下:当工艺曲线确定后仪表记下当时的日期(月、日、时)、理论值(温度)、实际值(上、中、下三点,也可四点),以后每隔1小时重复记录以上内容,直至存储器装满为此,溢出方式,且不可修改,时间可达60天以上。
5、无触点控制输出
以往的开关控制均采用继电器触点输出,但继电器触点容量是有限的,其产生高强度的电磁幅射和火花而使仪表很难正常工作,寿命很短。为此我们采用了可控硅无触点输出方式,选用额定电流40A(实际控制电流为1A)、1500V耐压(实际控制电压220V)的双向可控硅,同时采取了短路保护措施。
6、数据通讯
为适应现代计算机系统管理技术,仪表设计标准有“RS485”通讯口。它可轻而易举与上位机组成“集散型”控制系统,隔离、远传、防雷、多机挂并是其特点。我们为此编制了一套专用的上位机测控软件,只需一台普通的计算机,即可组成网络系统。简单、易学、普通工人也可操作。
7、自动校准
在正常使用中的仪表,由于器件的各种飘移、各种干扰的实时产生。使得仪表往往不能长期稳定的工作而需要经常校准,这是一种常规性的维护工作。但由于啤酒厂的特殊情况,一般无专业仪表人员,所以此项工作很难做好,为此我们设计了自动校准系统。当仪表通电后,每循环一次即校准一次(约时15秒),从而保证了无维护运行。
8、专用性
在我们累积了十几年的经验的基础上,根据发酵工艺及发酵罐的特点,专门编制了特别适合现场应用的操作程序,简单、易学、实用。比如“随时修改工艺曲线”的方便性,“酵母泥内温度的单控”,“大小罐”“测控点数”的任意选择等。
测量部份
1、温度:露天罐的温度测量有以下不利因素。
a、低温-2~18℃ b、探头长期处在潮湿,甚至水浸的情况下。 c、要求有长期运行的稳定可靠性。 d、要求互换精度高。
e、无人校准。
针对以上特点我们选用了铂烧结的Pt100传感器,加可靠的密封结构,全部单一指标校准,设计自动校准电路,且与导线的长度无关。
2、压力及液位的不利因素:
a、压力变化很慢。 b、需便于清洗,卫生指标高。 c、要求长期稳定性。 d、罐下部沉淀有泥状酵母。 e、要求造价低。
为此选用了进口平面卫生型压力变送器,每罐上下共两个,同时完成上部压力的测量,罐内酒量(液位)的计算,空罐时压力、液位自动校准。
执行机构
不利因素:
a、环境恶劣--潮湿、滴水、腐蚀。 b、要求控温精度高。c、冷媒脏、且含有泥沙。 d、长期运行不能更换(二年)
e、要求造价低。
经多年的经验累积,我们专门设计了两位式阀门的PID+模糊控制软件,并且自制专用电磁阀。同时增加了下位机的驱动能力及保护功能,克服了以上不利因素