A Plant of wort aeration based on C3000 process controller

（1.桂林電子科技大學(xué)；2.燕京啤酒（桂林漓泉）股份公司計(jì)量室；3.浙江中控自動化儀表公司市場部） 葉騰芳[sup]1、2[/sup] 趙滔[sup]3[/sup] 陳浩[sup]2[/sup] （1.GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY;2.YANJING BEER （GUILIN LIQUAN） CO.,LTD Measurement branch;3. ZHE JIANG SUPCON INSTRUMENT CO.,LTD Marketing department） YE TENGFANG ZHAO TAO CHEN HAO 摘 要： 文章結(jié)合工程改造實(shí)例，構(gòu)建了一種基于C3000過程控制器的麥汁充氧自動控制裝置。并介紹了如何利用C3000過程控制器的方便的組態(tài)和強(qiáng)大的控制功能來實(shí)現(xiàn)該充氧裝置，總結(jié)了組態(tài)中技術(shù)細(xì)節(jié)及技巧，并給出了改造后的效果。 關(guān)鍵詞：麥汁充氧；C3000；過程控制器；PID控制；組態(tài) Abstract: Joining a engineering , this paper constructed one kinds of the based on the C 3000 processes controllers for the wort airation automatic control device. And introduced the use of the C3000 process controller convenient configuration , powerful control functions， and the realization of the wort airation control, summarized the technical detail and the skill in the configuration , and it has give you the effect of produced the transformation. Key words: Wort aeration ；C3000； Process controller ；PID control; configuration 一、引言 燕京啤酒（桂林漓泉）公司最早只有一條KHS公司提供的麥汁充氧及酵母添加裝置。其中麥汁充氧部分則包括測量空氣流量的金屬管浮子流量計(jì)（非遠(yuǎn)傳型）以及可調(diào)節(jié)充氧量的手動針型閥。充氧量多少全靠操作人員手動控制。后來又改造成帶遠(yuǎn)傳的金屬管浮子流量計(jì)，增加可調(diào)節(jié)空氣流量的調(diào)節(jié)閥以及設(shè)定充氧量比值的配比調(diào)節(jié)器。但隨著燕京漓泉的不斷發(fā)展,又增添了三套充氧裝置。同時為了更好地獲得充氧效果，我們又對充氧裝置進(jìn)行了整合改造：用一臺浙大中控的C3000過程控制器來替代4臺配比調(diào)節(jié)器作為控制麥汁充氧人機(jī)界面，并將金屬管浮子流量計(jì)換成氣體質(zhì)量流量計(jì)。 二、裝置的組成 如圖1所示：該裝置包括帶雙物噴頭的通風(fēng)設(shè)備；觀察麥汁充氧狀況的視鏡；無菌空氣過濾器；無菌空氣控制壓力表（P1）；調(diào)節(jié)空氣流量的調(diào)節(jié)閥（CV1）；測定空氣流量的質(zhì)量流量計(jì)（FIC5）；測定麥汁流量的電磁流量計(jì)（FIC1） 三、控制方案設(shè)計(jì)思路 根據(jù)工藝要求，每HL（百升）麥汁需要充一定量的無菌空氣，而且根據(jù)不同品種和工藝要求，每HL（百升）麥汁需要充氧量又不一樣。麥汁流速在不停的變化。因此，為了保證充氧量的比值恒定，則充氧量也要不停的變化。將測量麥汁流量的電磁流量計(jì)信號與測量空氣流量的質(zhì)量流量計(jì)信號同時接入C3000通道，通過組態(tài)成比值關(guān)系，與工藝設(shè)定比值進(jìn)行比較來進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，輸出信號控制調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)無菌空氣的流通量。 四 、麥汁充氧方案的實(shí)現(xiàn) C3000是一種采用32位微處理器和5.6寸TFT彩色液晶顯示屏的可編程多回路控制器。C3000過程控制器最多可測量8路模擬量輸入AI，2路開關(guān)量輸入DI，最多支持4路模擬量輸出AO、12路開關(guān)量輸出DO、2路時間比例輸出PWM。通過C3000程序控制模塊、4個單回路PID控制模塊、6個ON/OFF控制模塊，與內(nèi)部運(yùn)算通道相配合，可實(shí)現(xiàn)單回路、串級、分程、比值、三沖量和批量控制等方案。 1 、輸入、輸出信號確定 在設(shè)計(jì)燕京漓泉麥汁充氧控制方案中，使用C3000控制器采集了共8路測量用模擬信號，輸出4路模擬信號用于控制閥門，還輸出1個開關(guān)量用于報(bào)警。 輸入通道： 測量用模擬信號AI01－AI08：分別為1線麥汁流量信號、2線麥汁流量信號、3線麥汁流量信號、4線麥汁流量信號、1線空氣流量信號、2線空氣流量信號、3線空氣流量信號和4線空氣流量信號，輸入信號類型為4～20mA。 測量用開關(guān)信號DI01：無菌空氣壓力報(bào)警設(shè)定值。 輸出通道： 控制用模擬信號AO01－AO04：分別為控制1-4線調(diào)節(jié)閥信號、4～20mA，對應(yīng)0～100％的閥門開度。 報(bào)警用開關(guān)量DO01： 無菌空氣壓力超低報(bào)警。 2 、組態(tài)說明 下面的實(shí)物圖只畫出了一條糖化線的充氧示意圖，其他3條糖化線的測量信號也是都接入同一塊c3000.過程控制器。 設(shè)定值的運(yùn)算： 利用VA通道表達(dá)式運(yùn)算功能可以很方便的實(shí)現(xiàn)比值控制模式：每HL（百升）麥汁中充進(jìn)多少無菌空氣的目的。以第一糖化線充氧為例，設(shè)測量值A(chǔ)I05為無菌空氣的流量，模擬量虛擬通道VA01表達(dá)式組態(tài)為AI01＊CONF01，其中CONF01為常數(shù)，AI01為麥汁的流量?？梢詫?shí)現(xiàn)AI05/AI01=CONF01的關(guān)系。 五、組態(tài)中的技術(shù)細(xì)節(jié)及技巧 在進(jìn)行比值控制方案組態(tài)時，由于比值控制系統(tǒng)當(dāng)比值系數(shù)較小時，設(shè)定值也必然很小，若工程量量程設(shè)置太大，則控制器的量程不能充分利用，影響控制精度；比值系數(shù)大時，設(shè)定值也必然很大，若工程量量程設(shè)置太小，則設(shè)定值可能接近量程上限，遇到主動流量值進(jìn)一步上升時，將無法完成比值控制功能，因此信號超限是設(shè)計(jì)時必須檢查和防止的問題，在組態(tài)時應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置正確的工程量量程范圍。 六、結(jié)束語 通過改造,將4條麥汁充氧線整合成了基于C3000過程控制器的麥汁充氧裝置。通過跟蹤調(diào)試發(fā)現(xiàn)，與改造前相比，系統(tǒng)的過渡過程衰減很快，可以更快地達(dá)到穩(wěn)態(tài)值（改造前當(dāng)啟動麥汁充氧到系統(tǒng)穩(wěn)定下來要將近11分鐘時間，改造后在6分鐘左右就能穩(wěn)定），同時控制精度得到了大幅度提升（改造前控制的穩(wěn)態(tài)誤差在1％左右，改造后基本上與設(shè)定值吻合，即使由于麥汁流量變化引起設(shè)定比值與測量比值之間有稍許偏離，經(jīng)過調(diào)節(jié)又能自動恢復(fù)正常）, 因此使得整個系統(tǒng)的可靠性也得到很大的提高。而且操作工對新控制器抑制過程擾動的能力也非常滿意。對于維護(hù)人員而言,C3000過程控制器使用非常簡單，不需要復(fù)雜的調(diào)整、整定參數(shù)。整個充氧裝置從操作、維護(hù)以及性價比上都得到了大幅度的提升。 參考文獻(xiàn)： [1]啤酒工藝實(shí)用技術(shù) （德） 孔澤（Kunze,W.）著;湖北啤酒學(xué)校翻譯組譯.-北京:中國輕工業(yè)出版社,1998.9 [2]浙江中控自動化儀表有限公司C3000過程控制器用戶使用手冊，2006.3 作者簡介： 葉騰芳，1969年生，男，廣西桂林人，在讀碩士，工程師，主要從事電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理工作。 聯(lián)系電話:13807738503；0773-3815306（辦公室）。 E-mail:YTFPLY@163.COM。 （541002 燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司） 葉騰芳