毕业设计-单片机控制啤酒发酵系统

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1、 1 第一章 绪论 1.1 课题的来源、目的及意义 我国的啤酒市场非常巨大，国内生产啤酒的企业数以百计，但与国外的主要 啤酒生产厂家相比大部分企业技术落后，大部分处于手动控制阶段，只有极少数 企业实现半自动化。由于啤酒生产是一个利用生物加工进行生产的过程，生产周 期长，过程参数分散性大，传统操作方式难以保证产品的质量。近年来，国外的 各大啤酒生产厂家纷纷进军中国市场， 凭借技术优势与国内的啤酒生产厂家争夺 市场份额。 国内的啤酒行业迫切要求进行技术改造， 提高生产率， 保证产品质量， 以确保在激烈的市场竞争中立于不败之地。 啤酒发酵是啤酒生产中最重要的一道工序，是决定啤酒质量的最关键的一 步。

2、按现在的生产工艺，生产周期一般在十五天左右，要求发酵液的温度严格按 照一定的工艺曲线变化。温度控制精度在士 0. 5范围内，这样的控制精度单 凭传统的热工仪表加上手工操作方式是完全不能满足要求的， 但目前国内的不少 生产厂家都是采用这种生产方式。这就要求生产工人 24 小时中监视啤酒发酵的 温度变化，根据偏差去调节冷媒的流量阀。这种方式，工人的劳动强度大，而且 质量难以控制。 国外的著名啤酒生产厂家大部分都实现了自动化控制在保证产品 质量的同时缩短了生产周期。为此，在国内啤酒行业中实现自动化生产是十分迫 切的。啤酒的发酵过程能实现自动化后，工人的劳动强度将大大地减小，同时啤 酒的质量与生产都有

3、望升上一个新的台阶，企业通过技术改造增加了市场竞争。 另一方面，不少化工生产过程都具有相似性，因此我们研制的这一套控制系统性 价比高，以后还可以推广到其他很多化工厂生产的场合。应用前景乐观，能产生 较大的社会经济效益。 1.2 国内啤酒生产过程控制概况 我国啤酒的产量已逐步发展，但产品质量必须达较高水平，花色品种也必须 赶上去，才能适应日益变化的消费者的需求，这就要求国内的啤酒生产厂家改变 2 传统的生产工艺，更新生产设备以满足市场的需求。主要有以下几方面： 1. 引进国外控制技术 例如：福建惠泉啤酒厂创下“十五”啤酒酿造技术新亮点无菌酿造技术， 并进口德国 Thiemt 公司的各种先进仪器和

4、德国著名的高德曼(Kottermann)实验 室，创造了世界一流的现代化啤酒控制系统；北京燕京啤酒厂引进德国施密特公 司专用的先进设备；北京华尔森啤酒厂从捷克全套引进生产设备；北京华都啤酒 厂从丹麦引进生产设备；上海华光啤酒厂从瑞士引进生产设备等。引进设备的最 大特点是自动化水平比较高，从而能严格满足啤酒生产工艺的要求，因此产量较 高，质量较稳定。但是引进设备价格昂贵，使一般小厂望尘莫及。 2. 国内科研院所、专业公司根据国情自行研究的技术 由于引进设备的成本非常高，因此，尽快地研制出自动化水平较高的啤酒生 产设备，以适应国内啤酒生产的需要，也成为国内一些科研部门的热点。1988 年北京核工程

5、研究院研制的“PRS-80 型啤酒发酵控制系统”在伊春啤酒厂投入 使用，其硬件配置分上位机和现场工作站两层，控制方案采用单变量温度控 制:1993 年国家轻工业部自动化研究所研制的“PW-40 啤酒发酵微机控制系统” 在厦门华侨啤酒厂投入使用，其控制方案也是采用单变量温度控制；1994 年北 京科海测控工程部研制的“CMCM 啤酒发酵微机测控系统”在无锡市太湖水啤酒 厂投入使用，其硬件配置上位机采用 80386，配合了一个小型局域网络，现场控 制机采用 Z80 单板机，控制方案采用单变量控制，并设有液位检测；合肥廉泉啤 酒(集团)公司为了增强企业的整体实力，提高产品档次，在 1999 年 3

6、月竣工完 成糖化及发酵自控系统，从而使扩建 6 万吨啤酒生产系统的技改工作胜利完成。 3. 厂内自行研究 国内中小企业结合本厂生产实际自行研究的自动化仪表加手动的生产控制 技术，造价低，效果一般，符合企业目前的状况，但不能满足企业长远发展的需 求。 从上述情况看，我国的啤酒生产设备与发达国家相比有较大的差距，还处于 起步阶段。 3 1.3 计算机控制系统在发酵过程中的应用 发酵过程计算机上控制， 特别是微机控制， 己经在我国发酵工业中推广应用， 我国大型的发酵罐有 7000 多台，若都能用微机控制，发酵效益的提高是十分可 观的。发酵过程中微机控制应用，早期的有多 STD 总线的微机系统，最近的有工 业 PC 机系统，这些系统比较简单，价格便宜，使用灵活方便，但是软件开发的 工作量较大，用户修改控制方案较麻烦，近来，有各种不同改进型的微机系统供 发酵过程控制应用。 随着的小型集散控制系统在工业生产过程中的应用， 在发酵工业上现已采用 先进的集散控制系统来控制发酵过程。例如，用 YEWPAK, N-90, 11L, JX, FOCUS 等中小型集散控系统控制青霉素发酵，谷氨酸