一種黃酒開耙控制系統及其應用的製作方法
2023-06-15 17:13:56
專利名稱：一種黃酒開耙控制系統及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種黃酒開耙控制系統，屬於輕工過程先進控制領域。
背景技術：
黃酒是我國所特有的古老酒種，具有佐餐、烹飪和保健等功能，被譽為「液體蛋 糕」、「酒中國粹」。隨著人們生活水平的提高，健康的飲食理念深入人心，黃酒市場需求越來 越大。受傳統工藝的影響，黃酒產量增長速度緩慢，始終徘徊在以陶缸、陶壇作為發酵容器 的手工作坊式生產方式，在與日俱增的市場需求下，黃酒生產單體規模小、自動化程度低及 批次穩定性差等問題日益凸現。近年來，雖然黃酒行業在技術創新以及工藝機械化方面取 得了一些成果，例如大罐浸米和輸米自動化、蒸飯機械化、黃酒壓榨機的發明、煎酒設備創 新、包裝自動化、新原料釀酒等方面，但是黃酒生產的重要環節——發酵過程還沒有完全實 現自動控制。因此，如何合理利用現代生物技術及先進的計算機控制技術，並結合黃酒傳統 手工工藝發酵經驗，實現黃酒發酵過程的全自動化，成為國內黃酒企業面臨的嚴峻挑戰。黃酒發酵過程中的「開耙」，其作用是調節發酵醪的溫度，補充新鮮空氣以利於酵 母生長繁殖，使料液混合均勻。它是整個釀酒工藝中較難控制的一項關鍵性技術，一般由經 驗豐富的老師傅把關。儘管黃酒開耙工藝控制難度較大，但還是是有規律可循的，而且不同品種黃酒 (如元紅酒、加飯酒、善釀酒、香雪酒等)在不同氣溫條件下，也需要採取不同的開耙控制策 略。
發明內容
為解決黃酒開耙工藝自動化控制的問題，本發明提供了一種黃酒開耙控制系統。所述黃酒開耙控制系統，包含工控機、PLC、溫度傳感器、智能儀表和現場執行器， 其中，工控機設有資料庫和人機互動界面，前者用於存儲數據，後者用於狀態信號的集 中顯示和控制參數的設定或修改；PLC:執行工控機的程序指令，並連接遠端用戶和現場執行器，在工控機掉電時可 運行自帶控制程序並執行程序指令；溫度傳感器安裝於各發酵罐內部，通過三線制方式連接，將信號傳至智能儀表；智能儀表實時顯示溫度並通過RS485總線將溫度信號傳送至工控機資料庫；現場執行器包括電磁先導閥、氣動閥和手動閥，電磁先導閥根據工控機向PLC發 出的指令，驅動氣動閥開關，使罐內料液得以開耙或結束開耙；手動閥與氣動閥並聯，應對 電氣故障以保證系統的安全性。所述黃酒開耙控制系統的應用，包括如下步驟(1)根據所生產黃酒的品種和環境溫度，在工控機的人機界面中設置每次開耙 的執行條件和開耙時間，其中執行條件可以是發酵罐內實時溫度、發酵進行時間等條件的「與」、「或」組合；(2)溫度傳感器將檢測到的各發酵罐內溫度信息傳送至智能儀表，智能儀表實時 顯示溫度，並並通過RS485總線將溫度信號傳送至工控機的資料庫中存儲；(3)當發酵罐內實時溫度和發酵進行時間達到設定條件時，工控機根據當前時間 段氣動閥最大開啟數來判斷是否可以開耙；若可以，進行下一步，否則返回步驟(2)。(4)PLC執行工控機發出的程序指令，向電磁先導閥發出命令，開啟氣動閥，根據預 設的開耙時間對罐內的料液開耙；(4)當預設的開耙時間結束時，工控機向PLC發出指令，關閉氣動閥；(5)循環步驟(2) (5)，進行下一次開耙，直至完成整個開耙過程。本發明還可按照如下方式進行設定，從而解決黃酒開耙過程中遇到的突發問題以 及取得較好的開耙效果(1)生產現場的無菌壓縮空氣在某些時刻供應不足，且各發酵罐內料液所處發酵 階段不同，所以導致開耙優先級不同。為保證處於發酵前期的料液優先開耙，設定每天各時 間段內最多有N個罐內的料液同時進行開耙。(2)除第一次開耙，以後每次開耙時，要考慮距上次開耙結束的時間以及罐內的實 時溫度。只有兩個條件同時滿足時，才可以進行開耙。本發明提供了一種黃酒開耙的控制系統，使黃酒釀造工藝中最複雜的過程實現了 自動化控制，解決了手工操作造成黃酒品質不穩定等問題，為黃酒釀造過程的全自動化控 制奠定了基礎。
圖1為黃酒開耙控制系統的結構連接關係示意圖。圖2為黃酒開耙控制系統應用的控制流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更進一步的描述圖1為黃酒開耙控制系統的結構連接關係示意圖。此系統由工控機、PLC、智能儀 表、溫度傳感器和現場執行器五個部分組成。其中，工控機設有資料庫和人機互動界面，前 者利用資料庫平臺——Microsoft SQL 2005實現，用於存儲數據，後者利用圖形化開發平 臺——LabVIEW實現，用於狀態信號的集中顯示和控制參數的設定或修改；所選用智能儀表 具有數字顯示和變送功能，配合溫度傳感器採集發酵罐內的溫度信息，並通過RS485總線 將溫度信號傳送至工控機；溫度傳感器選用雙支鉬電阻，安裝於發酵罐內部，通過三線制方 式連接。現場執行器包括電磁先導閥、氣動閥和手動閥，兩位三通式電磁先導閥根據工控機 向PLC發出的程序指令，驅動氣動閥開關，決定發酵罐是否開耙；手動閥與氣動閥並聯，發 生電氣故障時可作為旁路開關，保證系統的安全運行。所述溫度傳感器根據發酵罐的體積安裝於罐內，如果發酵罐體積較大，可選擇多 個溫度取樣點安裝溫度傳感器。圖2為黃酒開耙控制系統應用的控制流程圖，控制流程包括如下具體步驟(1)根據所生產黃酒的品種和環境溫度，在工控機的人機界面中設置每次開耙
4的執行條件和開耙時間，其中執行條件可以是發酵罐內實時溫度、發酵進行時間等條件的 「與」、「或」組合；(2)溫度傳感器將檢測到的各發酵罐內溫度信息傳送至智能儀表，智能儀表實時 顯示溫度，並通過RS485總線將溫度信號傳送至工控機中的資料庫存儲；(3)當發酵罐內實時溫度和發酵進行時間達到設定條件時，工控機根據當前時間 段氣動閥最大開啟數來判斷是否可以開耙；若可以，進行下一步，否則返回步驟(2)。(4)PLC執行工控機發出的程序指令，向電磁先導閥發出命令，開啟氣動閥，根據預 設的開耙時間對發酵罐內的料液開耙；(5)當預設的開耙時間結束時，工控機向PLC發出指令，關閉氣動閥；(6)循環步驟(2) (5)，進行下一次開耙，直至完成整個開耙過程。上述實施例僅為本發明的較佳實施例，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本 發明的精神和原則之內，所作的任何修改、替換、添加或改型等，均應包含在本發明的保護 範圍之內。
權利要求
一種黃酒開耙控制系統，其特徵在於，包含工控機、PLC、溫度傳感器、智能儀表和現場執行器；其中，工控機用於存儲數據、狀態信號的集中顯示和控制參數的設定或修改；PLC執行工控機的程序指令，當工控機掉電時可運行自帶控制程序並執行程序指令；溫度傳感器採集各發酵罐內的溫度信息；智能儀表實時顯示溫度並通過RS485總線將溫度信號傳送至工控機資料庫；現場執行器根據PLC傳遞的指令，實現罐內料液開耙或結束開耙。
2.根據權利要求1所述黃酒開耙控制系統，其特徵在於，所述工控機設有資料庫和人 機交互界面，前者用於存儲數據，後者用於狀態信號的集中顯示和控制參數的設定或修改。
3.根據權利要求1所述黃酒開耙控制系統，其特徵在於，所述PLC在工控機掉電時可運 行自帶的控制程序並執行程序指令。
4.根據權利要求1所述黃酒開耙控制系統，其特徵在於，所述溫度傳感器安裝於各發 酵罐內部，通過三線制方式連接，將其信號傳至智能儀表。
5.根據權利要求1所述黃酒開耙控制系統，其特徵在於，所述現場執行器包括電磁先 導閥、氣動閥和手動閥，電磁先導閥根據工控機向PLC發出的指令，驅動氣動閥開關；手動 閥與氣動閥並聯，應對電氣故障以保證系統安全性。
6.一種權利要求1所述黃酒開耙控制系統的應用，其特徵在於，包括如下步驟(1)根據所生產黃酒的品種和環境溫度，在工控機的人機界面中設置每次開耙的執行 條件和開耙時間，其中執行條件可以是發酵罐內實時溫度、發酵進行時間等條件的「與」、 「或」組合；(2)溫度傳感器將檢測到的各發酵罐內溫度信息傳送至智能儀表，智能儀表實時進行 顯示，並將溫度信號傳送至工控機的資料庫中存儲；(3)當發酵罐內實時溫度和發酵進行時間達到設定條件時，PLC執行工控機發出的程 序指令，向電磁先導閥發出命令，開啟氣動閥，根據預設的開耙時間對罐內的料液開耙；(4)當預設的開耙時間結束時，工控機向PLC發出指令，關閉氣動閥；(5)循環步驟(2) (4)，進行下一次開耙，直至完成整個黃酒開耙過程。
全文摘要
本發明公開了一種黃酒開耙控制系統及其應用，包含工控機、PLC、溫度傳感器、智能儀表和現場執行器，屬於輕工過程先進控制領域。工控機設有資料庫和人機互動界面，前者用於存儲數據，後者用於狀態信號的集中顯示和控制參數的設定或修改；PLC執行工控機的程序指令；溫度傳感器採集各發酵罐內的溫度信息；智能儀表顯示溫度並將溫度信號傳送至資料庫；當發酵罐內溫度等參數滿足設定條件時，工控機向PLC發出程序指令，驅動現場執行器動作，實現罐內料液的開耙。本發明提供的一種黃酒開耙的控制系統，使黃酒釀造工藝中最複雜的過程實現了自動化控制，解決了手工操作造成黃酒品質不穩定等問題，為黃酒釀造過程的全自動化控制奠定了基礎。
文檔編號G05B19/05GK101950165SQ20101024847
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者劉登峰, 徐保國, 徐國強, 李時初, 焦竹青, 熊偉麗, 陳樹 申請人:江南大學