一種實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備的制作方法
【專利摘要】一種實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備，屬于輕工過程自動(dòng)化控制領(lǐng)域。該裝備采用PLC檢測工藝參數(shù)，控制現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對黃酒生產(chǎn)工藝進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，運(yùn)用智能化儀表及高性能氣動(dòng)閥門以保證檢測和控制精度，從而實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵過程中的罐溫度與開耙的自動(dòng)化控制；為了系統(tǒng)的安全性，設(shè)有手動(dòng)裝置。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了黃酒發(fā)酵生產(chǎn)的自動(dòng)化，不僅大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且解決了黃酒傳統(tǒng)發(fā)酵工藝中溫度與開耙時(shí)間的難控制問題，同時(shí)一定程度上解決了由于批次發(fā)酵控制過程的溫度與開耙不重復(fù)性而造成黃酒品質(zhì)不穩(wěn)定的問題。
【專利說明】
一種實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型一種實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備，涉及黃酒前發(fā)酵過程溫度控制與開耙裝備，屬于輕工過程自動(dòng)化控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]黃酒是我國所特有的古老酒種，是世界三大古酒之一，被譽(yù)為“東方名酒之冠”，已有5000多年的歷史，素有“液體蛋糕”、“酒中之國粹”的美譽(yù)。在眾多黃酒品種之中，歷史悠久的浙江黃酒在國際國內(nèi)市場最受歡迎，最能代表中國黃酒的特色。但是與我國其它酒種如:白酒、葡萄酒、啤酒相比，無論是產(chǎn)量還是銷售額，黃酒均處于較低水平。
[0003]隨著人們健康消費(fèi)理念的加強(qiáng)，黃酒的市場需求越來越大。與之不相稱的是，黃酒工業(yè)發(fā)展比較緩慢，傳統(tǒng)的手工作坊生產(chǎn)不能滿足消費(fèi)者的需求。因此如何利用現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)以及先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)來完成黃酒發(fā)酵，成為解決黃酒產(chǎn)業(yè)瓶頸的有效途徑之
O
[0004]目前，我國黃酒發(fā)酵過程仍然以手工為主，雖然近些年，我國的黃酒行業(yè)在發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)新以及工藝機(jī)械化方面取得了一定成績，比如:大罐浸米和輸米自動(dòng)化、大罐發(fā)酵釀酒、蒸飯機(jī)械化、黃酒壓榨機(jī)的發(fā)明等方面。但是，在黃酒發(fā)酵工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)方面卻是建樹甚微。其根本問題在于我國還沒有一套針對黃酒發(fā)酵特征而設(shè)計(jì)的自動(dòng)化控制裝備。
[0005]針對目前黃酒生產(chǎn)技術(shù)裝備落后，生產(chǎn)率較低，無法大幅提高產(chǎn)量的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型在基于黃酒生產(chǎn)過程中溫度控制與開耙控制是黃酒發(fā)酵過程中的主要控制參數(shù)機(jī)理上，利用目前先進(jìn)的LabVIEW組態(tài)軟件、西門子工控機(jī)、可編程控制器S7-300及相關(guān)傳感器和智能儀表技術(shù)，同時(shí)結(jié)合冷凍設(shè)備與通氧設(shè)備，建立了針對大罐黃酒前發(fā)酵、后發(fā)酵過程的自動(dòng)化控制裝備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備，主要內(nèi)容集中在黃酒發(fā)酵工業(yè)自動(dòng)化裝備。根據(jù)黃酒發(fā)酵生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，結(jié)合一般的CIPS和CMS結(jié)構(gòu)模式，將控制系統(tǒng)模型分為兩層:現(xiàn)場控制層和車間級監(jiān)控層;通過控制軟件實(shí)現(xiàn)工控機(jī)的控制功能，進(jìn)而對整個(gè)硬件設(shè)備進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)溫度與開耙的自動(dòng)化控制。
[0007](I)現(xiàn)場自動(dòng)化控制裝置
[0008]現(xiàn)場信號有一次儀表采集，智能儀表通過RS485現(xiàn)場總線與PLC進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場工段工藝參數(shù)的采集和事故報(bào)警，并設(shè)有手動(dòng)干預(yù)功能。
[0009](2)總控制裝置
[0010]在總控制室由PLC作為核心部件，根據(jù)檢測的生產(chǎn)工藝參數(shù)來顯示并控制閥門等。工控機(jī)的大屏幕液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場測控參數(shù)，包括前后發(fā)酵罐內(nèi)溫度、溶氧、酸度等關(guān)鍵參數(shù)。通過工控機(jī)多媒體外設(shè)裝置，提供音/視頻超限報(bào)警，并對一些危險(xiǎn)的操作系統(tǒng)提供連鎖保護(hù)。
[0011](3)控制軟件
[0012]工控機(jī)根據(jù)有操作經(jīng)驗(yàn)工人的經(jīng)驗(yàn)和事先研究好的專家系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型來控制被控對象。不同品種的黃酒自動(dòng)生成不同的工藝與控制軟件，自動(dòng)生產(chǎn)，減少了人為因素的影響，使黃酒品質(zhì)大幅度提高。對一些常規(guī)控制達(dá)不到效果的關(guān)鍵參數(shù)提供，采用模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能控制算法優(yōu)化控制，使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備，該裝備主要包括:溫度控制裝備(1)，開耙控制裝備(2)，集成顯示屏(3)，工控機(jī)(4)，冷凝機(jī)(5)，帶有冷凝水管的發(fā)酵罐(6)。
[0014]溫度控制裝備(I)包括:工控機(jī)(4)，鉑電阻(7)，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8)，可編程邏輯控制器PLC(9)，用于過程控制的對象連接和嵌入接口OPC(1)，第一電磁先導(dǎo)閥(11)，第一手動(dòng)閥(12)，智能儀表(13);
[0015]其中，工控機(jī)(4):接收決策支持系統(tǒng)提供的溫度控制方案，發(fā)出指令信號;工控機(jī)
(4)通過OPC(1)連接PLC(9);工控機(jī)(4)還通過智能儀表(13)連接鉑電阻(7);
[0016]鉑電阻(7):用于測量大型發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵醪液上、下部分的溫度，鉑電阻(7)有兩個(gè)，分別插入發(fā)酵罐內(nèi)上、下部分；
[0017]氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8):分別接通冷凝機(jī)(5)、PLC(9)及第一電磁先導(dǎo)閥(11)，根據(jù)第一電磁先導(dǎo)閥(11)的開關(guān)命令控制發(fā)酵罐(6)冷卻水通斷，并根據(jù)溫度調(diào)節(jié)冷凝水的流速；
[0018]PLC(9)用于執(zhí)行工控機(jī)(4)開關(guān)指令，在工控機(jī)(4)不能工作的情況下通過運(yùn)行自帶控制程序并執(zhí)行命令；
[0019]第一電磁先導(dǎo)閥(11):根據(jù)控制命令發(fā)出相應(yīng)信號啟動(dòng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8);
[0020]OPC(1):用于對PLC(9)與工控機(jī)(4)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換翻譯；
[0021]第一手動(dòng)閥(12):是在自動(dòng)控制故障的情況下，通過第一手動(dòng)閥(12)來替代氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8)，控制發(fā)酵罐(6)冷卻水通斷，保障發(fā)酵的安全性。
[0022]開耙控制裝備(2)包括:PLC(9)，0PC(10)，工控機(jī)(4)，第二電磁先導(dǎo)閥(14)，氣動(dòng)薄膜切斷閥(15)，第二手動(dòng)閥(16);
[0023]其中，PLC(9)用于執(zhí)行工控機(jī)(4)給予的是否執(zhí)行開通氣源的命令；
[0024]OPC(1):用于對PLC(9)與工控機(jī)(4)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換翻譯；
[0025]工控機(jī)(4):接收決策支持系統(tǒng)提供的開耙控制方案，發(fā)出指令信號；
[0026]第二電磁先導(dǎo)閥(14):其一端通過PLC(9)連接工控機(jī)(4)，另一端連接氣動(dòng)薄膜切斷閥(15)及第二手動(dòng)閥(16)，根據(jù)控制命令發(fā)出相應(yīng)信號啟動(dòng)氣動(dòng)薄膜切斷閥(15);
[0027]氣動(dòng)薄膜切斷閥(15):其接在氣體管路中，氣體管路一端接氣源、另一端通入發(fā)酵罐;根據(jù)第二電磁先導(dǎo)閥(14)的開關(guān)命令控制氣源氣流是否可以進(jìn)入發(fā)酵罐；
[0028]第二手動(dòng)閥(16):是在自動(dòng)控制故障的情況下，替代氣動(dòng)薄膜切斷閥(15)，通過第二手動(dòng)閥(16)來完成進(jìn)氣保障發(fā)酵的安全性。
[0029]所述的開耙控制裝備(2)，該裝備具有自動(dòng)控制與手動(dòng)控制雙重互補(bǔ)設(shè)備，在自動(dòng)控制故障的情況下，通過手動(dòng)來完成進(jìn)氣保障發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量與安全性。
[0030]帶有冷凝水管的發(fā)酵罐(6)，主要包括，發(fā)酵罐與冷凝水回流通路管，為黃酒自動(dòng)化發(fā)酵罐。
[0031]所述的黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備的應(yīng)用，利用開耙控制裝備(2)混勻發(fā)酵罐(6)內(nèi)醪液，且利用空氣帶走發(fā)酵及酵母生長產(chǎn)生的熱量，以起到調(diào)節(jié)溫度的作用。
[0032]所述的溫度控制裝備(I)，通過控制發(fā)酵罐冷卻水通斷，使發(fā)酵罐溫度控制在設(shè)定的值。
[0033]所述溫度控制裝備(I)與開耙控制裝備(2)，所有這些裝備均可在工控機(jī)(4)連接的集成顯示屏(3)上顯示，并可以控制；工控機(jī)(4)可以根據(jù)自身所具有的推理機(jī)在基于人機(jī)交互界面輸入的信息、數(shù)據(jù)庫信息和一定的推理方法的基礎(chǔ)上，來獲得溫度控制方案與開耙控制方案并執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了黃酒發(fā)酵生產(chǎn)的自動(dòng)化，不僅大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且解決了黃酒傳統(tǒng)發(fā)酵工藝中溫度與開耙時(shí)間的難控制問題，同時(shí)一定程度上解決了由于批次發(fā)酵控制過程的溫度與開耙不重復(fù)性而造成黃酒品質(zhì)不穩(wěn)定的問題。
【附圖說明】
[0035]圖1溫度與開耙控制技術(shù)流程圖。
[0036]圖2為溫度控制裝備與開耙控制裝備的結(jié)構(gòu)連接關(guān)系示意圖。
[0037]圖3黃酒前發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接關(guān)系示意圖。
[0038]圖4黃酒前發(fā)酵過程開耙控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接關(guān)系示意圖。
[0039]圖5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)信息。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本實(shí)用新型在以下的實(shí)施例進(jìn)一步說明。這些實(shí)施例只是為了說明目的，而不是用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0041]實(shí)施例1:溫度的控制
[0042]此系統(tǒng)由由溫度控制決策支持系統(tǒng)和冷卻水控制裝備組成；圖3為黃酒前發(fā)酵過程溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接關(guān)系示意圖。所述冷卻水控制裝置包含工控機(jī)、PLC、第一電磁先導(dǎo)閥、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥和第一手動(dòng)閥。其中，工控機(jī)用于接收來自推理機(jī)的溫度控制方案，發(fā)出通斷冷卻水的指令信號;PLC執(zhí)行工控機(jī)的程序指令，并連接遠(yuǎn)端用戶和第一電磁先導(dǎo)閥；當(dāng)工控機(jī)掉電時(shí)，PLC運(yùn)行自帶的控制程序并執(zhí)行程序指令，連接遠(yuǎn)端用戶和第一電磁先導(dǎo)閥;第一電磁先導(dǎo)閥為氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥提供氣源信號，通電時(shí)前者打開，輸出的壓縮氣流使后者處于開通狀態(tài)，所連接的發(fā)酵罐開始冷卻水降溫過程;第一手動(dòng)閥與氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥并聯(lián)，發(fā)生電氣故障時(shí)可作為旁路開關(guān)，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
[0043]其中，溫度控制決策支持系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)來自傳感器網(wǎng)絡(luò)，其根據(jù)人機(jī)交互界面輸入、數(shù)據(jù)庫信息和一定的推理方法，輸出最佳的溫度控制方案，由冷卻水控制裝置實(shí)施其溫度控制方案，并完成溫度控制。
[0044]實(shí)施例2:開耙時(shí)間的控制
[0045]此系統(tǒng)由開耙控制決策支持系統(tǒng)和開耙控制裝備組成，圖4為黃酒前發(fā)酵過程開耙控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接關(guān)系示意圖。所述開耙控制裝置包含工控機(jī)、PLC、第二電磁先導(dǎo)閥、氣動(dòng)薄膜切斷閥和第二手動(dòng)閥。其中，工控機(jī)用于接收來自推理機(jī)的開耙控制方案，發(fā)出通斷開耙閥的指令信號;PLC執(zhí)行工控機(jī)的程序指令，并連接遠(yuǎn)端用戶和第二電磁先導(dǎo)閥；當(dāng)工控機(jī)掉電時(shí)，PLC運(yùn)行自帶的控制程序并執(zhí)行程序指令，連接遠(yuǎn)端用戶和第二電磁先導(dǎo)閥；第二電磁先導(dǎo)閥為氣動(dòng)薄膜切斷閥提供氣源信號，通電時(shí)前者打開，輸出的壓縮氣流使后者處于開通狀態(tài)，所連接的發(fā)酵罐開始通氣，加速反應(yīng)速度，由于冷空氣的進(jìn)入熱量有所下降，隨著反應(yīng)過程的加快，總體熱量增加，溫度升高，由決策支持系統(tǒng)決定開耙閥和冷凝閥將要執(zhí)行的動(dòng)作，同時(shí)，本系統(tǒng)第二手動(dòng)閥與氣動(dòng)薄膜切斷閥并聯(lián)，發(fā)生電氣故障時(shí)可作為旁路開關(guān)，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
[0046]其中，開耙控制決策支持系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)來自傳感器網(wǎng)絡(luò)，其根據(jù)人機(jī)交互界面輸入、數(shù)據(jù)庫信息和一定的推理方法，輸出最佳的開耙控制方案，由開耙控制裝置實(shí)施其開耙控制方案，并完成開耙控制。
[0047]上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例之一，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、替換、添加或改型等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備，其特征在于，該裝備主要包括:溫度控制裝備(I)，開耙控制裝備(2)，集成顯示屏(3)，工控機(jī)(4)，冷凝機(jī)(5)，帶有冷凝水管的發(fā)酵罐(6)； 溫度控制裝備(I)包括:工控機(jī)(4)，鉑電阻(7)，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8)，可編程邏輯控制器PLC(9)，用于過程控制的對象連接和嵌入接口OPC(1)，第一電磁先導(dǎo)閥(11)，第一手動(dòng)閥(12)，智能儀表(13); 其中，工控機(jī)(4):接收決策支持系統(tǒng)提供的溫度控制方案，發(fā)出指令信號；工控機(jī)(4)通過OPC(1)連接PLC(9);工控機(jī)(4)還通過智能儀表(13)連接鉑電阻(7); 鉑電阻(7):用于測量大型發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵醪液上、下部分的溫度，鉑電阻(7)有兩個(gè)，分別插入發(fā)酵罐內(nèi)上、下部分； 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8):分別接通冷凝機(jī)(5)、PLC(9)及第一電磁先導(dǎo)閥(11)，根據(jù)第一電磁先導(dǎo)閥(11)的開關(guān)命令控制發(fā)酵罐(6)冷卻水通斷，并根據(jù)溫度調(diào)節(jié)冷凝水的流速；PLC(9)用于執(zhí)行工控機(jī)(4)開關(guān)指令，在工控機(jī)(4)不能工作的情況下通過運(yùn)行自帶控制程序并執(zhí)行命令； 第一電磁先導(dǎo)閥(11):根據(jù)控制命令發(fā)出相應(yīng)信號啟動(dòng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8); OPC(1):用于對PLC(9)與工控機(jī)(4)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換翻譯； 第一手動(dòng)閥(12):是在自動(dòng)控制故障的情況下，通過第一手動(dòng)閥(12)來替代氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥(8)，控制發(fā)酵罐(6)冷卻水通斷，保障發(fā)酵的安全性； 開耙控制裝備(2)包括:PLC(9)，0PC(10)，工控機(jī)(4)，第二電磁先導(dǎo)閥(14)，氣動(dòng)薄膜切斷閥(15 )，第二手動(dòng)閥(16 ); 其中，PLC(9)用于執(zhí)行工控機(jī)(4)給予的是否執(zhí)行開通氣源的命令； OPC(1):用于對PLC(9)與工控機(jī)(4)之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換翻譯； 工控機(jī)(4):接收決策支持系統(tǒng)提供的開耙控制方案，發(fā)出指令信號； 第二電磁先導(dǎo)閥(14):其一端通過PLC(9)連接工控機(jī)(4)，另一端連接氣動(dòng)薄膜切斷閥(15)及第二手動(dòng)閥(16)，根據(jù)控制命令發(fā)出相應(yīng)信號啟動(dòng)氣動(dòng)薄膜切斷閥(15); 氣動(dòng)薄膜切斷閥(15):其接在氣體管路中，氣體管路一端接氣源、另一端通入發(fā)酵罐；根據(jù)第二電磁先導(dǎo)閥(14)的開關(guān)命令控制氣源氣流是否可以進(jìn)入發(fā)酵罐； 第二手動(dòng)閥(16):是在自動(dòng)控制故障的情況下，替代氣動(dòng)薄膜切斷閥(15)，通過第二手動(dòng)閥(16)來完成進(jìn)氣保障發(fā)酵的安全性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)黃酒發(fā)酵自動(dòng)化控制的裝備，其特征在于帶有冷凝水管的發(fā)酵罐(6)，主要包括，發(fā)酵罐與冷凝水回流通路管，為黃酒自動(dòng)化發(fā)酵罐。
【文檔編號】G05B19/418GK205485574SQ201521032109
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月14日
【發(fā)明人】劉登峰, 李時(shí)初, 徐保國, 熊偉麗, 張洪濤, 徐國強(qiáng)
【申請人】江南大學(xué)