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基于PROFIBUS现场总线技术的啤酒发酵过程PLC自动控制系统

作　者: 姜映红
导　师: 李丙才
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 啤酒发酵 PROFIBUS-DP PLC 智能模糊PID
分类号: TS262.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 640次
引　用: 4次
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内容摘要


啤酒工业是我国食品工业中一个重要的产业部门,随着国民经济的发展和人民生活的改善,我国啤酒工业也得到空前发展。尽管如此,我国的啤酒生产工业目前还存在许多不尽如人意的地方。由于啤酒生产的工艺复杂,目前我国大多数啤酒生产企业技术装备落后,自动化程度低,产品质量不稳定。如何提高啤酒生产的综合自动化水平,增强我国啤酒产业的综合实力是一个很好的研究课题。发酵过程是啤酒生产过程中的重要环节之一,本文以啤酒发酵过程为工程背景,对啤酒发酵过程的自动化及温度控制策略进行研究,这对利用高新技术提升传统产业的综合技术水平具有现实意义。 本文主要工作在于: ·当前很多啤酒厂仍然沿用着多年前的自控装置,而这些自控装置随着生产的扩大和自控要求的不断提高,已经无法满足生产的需要。近十年来,现场总线技术在控制领域的应用已越来越得到人们的关注,现已成为德国和欧洲标准的PROFIBUS现场总线是一种开放的、不依赖于生产厂家的通信系统,是一种比较成熟的总线。本系统选用德国西门子S7-400PLC作为数据采集和控制系统,采用PROFIBUS—DP总线技术实现PLC主站和分布式I/O从站控制功能。从而提高啤酒发酵的自动化控制水平。 ·啤酒发酵过程是啤酒生产的重要环节之一,而在此过程中,温度变化是主要因素。因此,啤酒发酵过程温度控制的好坏将直接影响啤酒质量。发酵过程具有大惯性、大时滞、非线性等特点。用传统PID控制难以实现及时、准确地跟踪工艺曲线的要求。针对啤酒发酵温度控制过程中的难点引入了一种模糊智能PID控制算法,将模糊控制理论与PID控制相结合,在模糊逻辑整定控制算法(FSW)基础上增加了模糊逻辑调节微分控制及智能积分控制,有效地改善了原有PID控制方法的缺陷。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 论文选题依据  9-10
  1.2 国内啤酒生产发酵过程自动控制现状  10-11
  1.3 现存发酵温度控制策略概述  11-13
  1.4 本文主要工作  13-14
第二章 啤酒发酵工艺概述  14-19
  2.1 啤酒发酵概述  14
  2.2 发酵各阶段温度控制机理  14-16
  2.3 啤酒发酵设备概述  16-17
  2.4 啤酒发酵工艺控制  17-19
    2.4.1 啤酒发酵工艺曲线  17-18
    2.4.2 啤酒发酵温度的控制  18
    2.4.3 啤酒发酵罐压力控制  18-19
第三章 现场总线控制系统介绍  19-31
  3.1 现场总线技术的由来  19-20
  3.2 现场总线技术概念  20-22
  3.3 PROFIBUS现场总线组成  22-31
    3.3.1 PROFIBUS的协议结构  23
    3.3.2 传输技术  23-25
    3.3.3 总线存取协议  25-26
    3.3.4 PROFIBUS-DP介绍  26-31
第四章 发酵控制系统设计  31-42
  4.1 有关可编程控制器的介绍  31-33
    4.1.1 可编程控制器(PLC)工作原理  32
    4.1.2 可编程控制器的特点  32-33
  4.2 S7-400/300系统特点及主要功能  33-34
  4.3 S7-400/300的选型及模块配置  34-37
    4.3.1 PLC模块的配置  34-36
    4.3.2 S7-400/300模块选配说明  36-37
  4.4 控制系统的硬件组态  37-42
第五章 PLC软件设计  42-50
  5.1 STEP7概述  42-43
  5.2 PLC程序设计  43-50
    5.2.1 主程序流程图设计  44
    5.2.2 PLC功能模块设计  44-50
第6章 模糊智能PID控制器应用  50-61
  6.1 发酵过程温度特性分析  50
  6.2 PID控制原理  50-54
    6.2.1 模拟PID控制器  51
    6.2.2 数字PID控制器  51-52
    6.2.3 基本PlD参数的整定  52-54
  6.3 模糊控制器  54-56
    6.3.1 模糊化接口  55
    6.3.2 知识库  55
    6.3.3 推理与解模糊接口  55-56
  6.4 模糊智能PID控制器应用  56-61
    6.4.1 FSW方法概述  56-57
    6.4.2 模糊智能PID控制器的设计  57-60
    6.4.3 控制系统仿真  60-61
结束语  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  66

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 酿造工业 > 各种酒及其制造 > 啤酒
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