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啤酒发酵生产过程自动化及优化算法的应用研究

作　者: 肖杰
导　师: 周泽魁
学　校: 浙江大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 啤酒发酵过程优化算法应用研究啤酒生产温度曲线自控装置啤酒工业 SIEMENS 啤酒厂啤酒产业
分类号: TP278
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 372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优化算法在啤酒发酵中的应用技术进行研究，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。本文的创新点和主要工作在于： ·啤酒发酵是个动态过程，必须按一定的工艺要求(发酵过程反应温度曲线)进行控制，以达到产品的质量要求。以前国内有关啤酒发酵的控制类文献研究的是如何通过先进控制方法提高控制精度，使得发酵过程严格按照工艺温度曲线进行，减小误差。而本文首次利用优化算法寻找最优工艺温度曲线。在啤酒发酵过程动力学模型的基础上对过程进行优化。在固定的发酵时间内，利用蚁群算法得到的一系列优化温度曲线中找出一条最优的工艺温度曲线，使得发酵过程最后酒精量达到足够大的值，同时保证副产品浓度最低，而且啤酒没有因为发酵温度过高而变质。 ·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。开发一套全新的控制系统，硬件加软件的成本较高。所以很多厂家提出对老系统的扩展改造要求。熟悉老系统的硬件和软件的技术人员已经不多。本课题结合杭州西湖啤酒厂发酵车间改造项目，研究了老系统(SIEMENS S5系列PLC开发)和新系统(SIEMENS S7系列PLC开发)之间的结合问题。摘要在对老系统影响尽量少的要求下，采用适当的通讯方式，并对S5源程序进行修改，圆满完成了系统结合的工作。同时研究了多功能面板，S7一200系列PLC程序开发中的问题，以及工控软件中表格的比较和实现等问题。这些经验是在控制系统实际开发中积累起来的，对相应的工程技术人员有一定的参考价值。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章概述  10-18
  1.1 啤酒发酵生产原理及工艺流程  10-13
  1.2 国内啤酒生产发酵过程自动控制现状  13-14
  1.3 啤酒发酵过程建模与应用现状  14-17
  1.4 本课题主要研究内容  17
  1.5 本章小结  17-18
第二章蚁群算法在啤酒发酵控制优化中应用研究  18-41
  2.1 引言  18-19
  2.2 蚁群算法研究与应用现状  19-26
    2.2.1 原理  19-20
    2.2.2 蚂蚁系统模型及其实现  20-22
    2.2.3 蚁群系统  22-24
    2.2.4 算法应用  24-26
  2.3 发酵过程数学模型  26-30
  2.4 优化问题描述  30-32
  2.5 蚁群算法优化发酵过程  32-39
    2.5.1 优化过程  32-35
    2.5.2 优化结果  35-38
    2.5.3 结果比较和讨论  38-39
  2.6 本章小结  39-41
第三章啤酒发酵计算机控制系统的实施  41-70
  3.1 计算机控制系统开发  41-47
    3.1.1 控制系统基本设计原则  42-43
    3.1.2 控制系统总体结构  43-44
    3.1.3 发酵过程计算机控制系统  44-47
  3.2 控制系统改造设计中若干问题  47-69
    3.2.1 新系统和老系统通讯方案研究  49-50
    3.2.2 下位机软件开发  50-59
    3.2.3 多功能面板应用程序开发  59-61
    3.2.4 上位机软件开发  61-69
  3.3 本章小结  69-70
第四章结论与展望  70-73
  4.1 论文工作的总结  70-71
  4.2 工作展望  71-73
参考文献  73-76
硕士期间参与的项目与完成的论文  76-78
作者简介  78-79
致谢  79

啤酒发酵生产过程自动化及优化算法的应用研究

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