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我国啤酒生产自动化发展研究现状

更新时间:2016-10-18:  来源:毕业论文

我国啤酒生产自动化发展研究现状 中国是世界上啤酒第二生产大国,但人均占有啤酒量很低,不少洋啤酒看好中国啤酒市场,大举向国内市场进军,造成国内啤酒市场竞争异常激烈。近些年来,随着人命生活水平的不断提高,对啤酒的消费越来越大,根据国际饮料生产协会统计表明,我国的啤酒的产量和消费量已位于世界前列,成为啤酒生产和消费的大国。专家预测我国的啤酒行业将进入高速发展的时期。而现在国内一些中小规模啤酒企业的生产状况滞后于啤酒的发展趋势。普遍存在自动化程度低、生产效率低下等问题。为了消除人工操作带来的弊端,降低生产成本和粮食消耗,提高啤酒的生产质量。啤酒企业企业迫切需要自动化程度高、安全可靠性好、便于操作维护的自动化系统。
    目前国内中小型啤酒厂都普遍存在以下问题:
    (1)自控水平差,技术含量低,生产过程主要采用简单控制甚至人工控制为主,表现在啤酒质量不稳定,理化和感官质量都需要亟待提高;
    (2)产品档次低,品种单一;
(3)能耗和原料消耗大,目前该指标的国内先进水平与国际先进水平存在较大差距。因此,如何提高我国啤酒工业的综合实力,提高产品的技术含量,积极参与国际市场竞争是一个刻不容缓的课题。这个问题是由管理水平、原料质量等多方面原因导致的,但该领域的自动化水平和自控质量是其中最主要的因素之一。

目前国内啤酒厂家生产的控制水平
    目前,国内啤酒生产(糖化、发酵工段)的控制水平基本上可分为4个档次。
    (1)完全手动操作方式。其主要特点是阀门为手动。对温度、压力、液位、流量、浊度、电导率等生产过程中的模拟量信号采用常规分散仪表进行采集,然后集中或现场显示,操作人员在现场或集中操作盘(柜)上控制主要设备的启停,阀门由工人到现场操作。这种方式下啤酒生产工艺参数得不到可靠执行,一致性较差,啤酒质量受人为因素影响较大,而且工人的劳动强度很大,主要生产设备与装置不能工作在较佳状态,原材料利用率低,产品能耗大,不可能采用较复杂的先进工艺生产啤酒(如低压煮沸工艺),生产成本较高。许多中、小型啤酒厂家还在采用手动控制,但将逐步被智能仪表和自控系统所代替。
    (2)半自动控制方式(集中手动控制方式)。主要特点为阀门多采用气动或电动自动阀门。采用数据采集器采集各种过程量进入控制室,控制室设有模拟屏或上位机,在模拟屏或上位机上显示各种温度、流量、压力、液位等过程参数和电机、阀门的开启状态,对生产过程进行监控,操作人员根据显示的参数与工艺参数对比,在模拟屏或操作台上遥控阀门开启和电机启停,从而满足工艺要求,生产中的关键数据由人工记录。但由于需要操作工人的频繁介入,其啤酒质量与口味也有较大的波动,工人的劳动强度也比较大,目前国内中小型啤酒厂较多采用。
    (3)PC机+数据采集插卡方式。以工业PC机+各种数据采集卡为代表,本文来自六%维,论.文/网,毕业论文 www.lwfree.cn
过程控制中的各种信号在外围通过相应的变送器送入插在工业PC机插槽中的数据采集卡,在PC机画面上显示各种生产过程参数,同时控制阀门与泵、电机等设备的启停,来满足生产工艺要求。目前国内不少啤酒厂发酵车间采用这类系统进行控制。
    一般在PC机上运行Windows95操作系统,可在一定程度上解决啤酒生产过程控制问题。但存在以下缺点:
    (1)系统的可靠性差,这一方面是由于上位机操作系统及数据采集卡的可靠性较差造成的,另一方面是由于上位机软件自身不完善造成的。
    (2)画面呆版,缺乏一般工控组态软件灵活的程序脚本控制功能,同时系统本身的安全性较差,难以建立有效的操作等级与权限制度,易受到病毒及操作者的恶意攻击。
    (3)系统的可扩充性差,控制系统无网络构成,不便于下一步工厂管理网络与生产网络的联结,不能有效保护工厂投资的长期效益,同时也不便于整个车间、工厂的联锁控制。
(4)分布式控制方式。采用先进的计算机控制技术与多层网络结构及先进控制算法对生产工序进行自动控制,主要特点为采用PLC作下位机。目前有DCS(分布式控制系统)控制系统与FCS(现场总线控制系统)控制系统两种。在DCS控制系统中,下位机网络中控制单元一般采用PLC,其可靠性非常高(一般可连续可靠工作20年),性能稳定,上位机网络可兼容多种通讯协议(例TCP/IP协议),便于下一步与管理网络的联结,完全有效克服了PC机+数据采集卡控制方式的缺点。按照工艺参数与流程要求,对物料粉碎系统(大米与麦芽)、糖化系统(糊化、糖化、过滤、煮沸、沉淀)、薄板冷却系统、供水系统、洗涤(CIP)系统、发酵罐发酵系统、酵母扩培系统等工艺过程中的各种泵、搅拌电机、电动或气动阀门等开关量和温度、压力、液位、流量、浊度、电导率等模拟量进行监测控制,能记录完整的生产工艺数据,在电子模拟屏或计算机屏幕上显示工艺流程中各阀门、电机的运行状况,同时对各种超、欠压、温度超限、阀门故障、液位超限等故障进行声光报警。并且设有“自动”和“手动”两种状态,即当现场出现故障或要对工艺进行人工干预时,可将开关转换到“手动”状态,对各种执行机构进行手动操作。这样技术人员可以设定新的参数,操作人员可以在现场处理紧急问题,从而达到了理想的效果。这种控制方式是国内啤酒生产控制发展的主流方向,主要缺点为一次性投入资金较大

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