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)股份公司計量室；
3.浙江中控自動化儀表公司市場部）葉騰芳
1、2趙滔
３ 陳浩
2
(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)和強大的控制功能來實現(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*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
(
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，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界面，并將金屬管浮子流量計換成氣體質(zhì)量流量計。
二
、裝置的組成
圖1: 麥汁充氧控制結(jié)構(gòu)
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（FIC５）；測定麥汁流量的電磁流量計（FIC１）
三
、控制方案設(shè)計思路
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信號與測量空氣流量的質(zhì)量流量計信號同時接入
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*多可測量８路模擬量輸入
AI
，２路開關(guān)量輸入
DI
，*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)部運算通道相配合，可實現(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)量用于報警。
輸入通道：
測量用模擬信號AI
０１－AI
０８：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
：無菌空氣壓力報警設(shè)定值。
輸出通道：
控制用模擬信號AO
０１－AO
０４：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。
報警用開關(guān)量DO01
：
無菌空氣壓力超低報警。
２ 、
組態(tài)說明
下面的實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。
控制實物圖：
設(shè)定值的運算：
利用VA
通道表達(dá)式運算功能可以很方便的實現(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**糖化線充氧為例，設(shè)測量值AI05
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。可以實現(xiàn)AI05/AI01=CONF01
的關(guān)系。
原理圖：
組態(tài)示意圖： 
圖
3
：
控制原理圖
C3000
過程控制器的操作用戶權(quán)限分為四個等級：操作員一
、操作員二、工程師一、工程師二，其中工程師二的權(quán)限*高。
具有修改組態(tài)權(quán)利的工程師二利用密碼登陸，完成組態(tài)。
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???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)計時必須檢查和防止的問題，在組態(tài)時應(yīng)根據(jù)實際情況設(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)計與管理工作。聯(lián)系電話:
；(
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