A Plant of wort aeration based on C3000 process controller

（1.桂林電子科技大學；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[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： 文章結合工程改造實例，構建了一種基于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，總結了組態(tài)中技術細節(jié)及技巧，并給出了改造后的效果。 關鍵詞：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（非遠傳型）以及可調節(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。后來又改造成帶遠傳的金屬管浮子流量計，增加可調節(jié)空氣流量的調節(jié)閥以及設定充氧量比值的配比調節(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量流量計。 二、裝置的組成 如圖1所示：該裝置包括帶雙物噴頭的通風設備；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）；調節(jié)空氣流量的調節(jié)閥（CV1）；測定空氣流量的質量流量計（FIC5）；測定麥汁流量的電磁流量計（FIC1） 三、控制方案設計思路 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量流量計信號同時接入C3000通道，通過組態(tài)成比值關系，與工藝設定比值進行比較來進行PID調節(jié)，輸出信號控制調節(jié)閥來調節(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過程控制器最多可測量8路模擬量輸入AI，2路開關量輸入DI，最多支持4路模擬量輸出AO、12路開關量輸出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個開關量用于報警。 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。 測量用開關信號DI01：無菌空氣壓力報警設定值。 輸出通道： 控制用模擬信號AO01－AO04：分別為控制1-4線調節(jié)閥信號、4～20mA，對應0～100％的閥門開度。 報警用開關量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。 設定值的運算： 利用VA通道表達式運算功能可以很方便的實現(xiàn)比值控制模式：每HL（百升）麥汁中充進多少無菌空氣的目的。以第一糖化線充氧為例，設測量值AI05為無菌空氣的流量，模擬量虛擬通道VA01表達式組態(tài)為AI01＊CONF01，其中CONF01為常數(shù)，AI01為麥汁的流量?？梢詫崿F(xiàn)AI05/AI01=CONF01的關系。 五、組態(tài)中的技術細節(jié)及技巧 在進行比值控制方案組態(tài)時，由于比值控制系統(tǒng)當比值系數(shù)較小時，設定值也必然很小，若工程量量程設置太大，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，設定值也必然很大，若工程量量程設置太小，則設定值可能接近量程上限，遇到主動流量值進一步上升時，將無法完成比值控制功能，因此信號超限是設計時必須檢查和防止的問題，在組態(tài)時應根據(jù)實際情況設置正確的工程量量程范圍。 六、結束語 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，可以更快地達到穩(wěn)態(tài)值（改造前當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，改造后基本上與設定值吻合，即使由于麥汁流量變化引起設定比值與測量比值之間有稍許偏離，經(jīng)過調節(jié)又能自動恢復正常）, 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。對于維護人員而言,C3000過程控制器使用非常簡單，不需要復雜的調整、整定參數(shù)。整個充氧裝置從操作、維護以及性價比上都得到了大幅度的提升。 參考文獻： [1]啤酒工藝實用技術 （德） 孔澤（Kunze,W.）著;湖北啤酒學校翻譯組譯.-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)的設計與管理工作。 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