黄酒发酵实时监测系统的设计与研究

发布时间：2023-05-06 06:28

　　本文针对目前黄酒发酵行业的现状,在黄酒发酵工艺和发酵特点的基础上,设计了一套结构相对简单、功能相对完善、控制效果良好的黄酒发酵监测系统,针对该系统设计了模糊PID控制算法,并且对系统进行人机界面的设计与模拟运行。根据系统的控制要求,设计了基于PLC、组态王及自动化检测仪表的黄酒发酵实时监测系统。(1)以S7-200 PLC作为系统的核心控制单元,主机选用CPU224模块,搭配EM222数字量输入/输出模块对数字量进行扩展、EM231模块和EM232模块分别对模拟量输入、模拟量输出进行扩展,并结合传感器、电动调节阀等现场元器件完成温度、压力等参数的采集及执行机构的控制。(2)采用模糊PID控制算法,确定发酵过程温度变化的数学模型,通过Matlab中的Simulink功能进行变温控制过程的仿真,得到的温度仿真曲线与实际发酵过程的温度变化趋势曲线拟合度较高,表明该算法具有结构简单,超调量小、动态响应速度较快的优点。(3)采用计算机和组态王软件进行人机界面的组态设计,完成了工艺曲线的设定、发酵参数的显示、报警输出、报表打印等功能。本文以模糊PID算法为理论依据,以PLC、传感器和调节阀为硬件平...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 控制理论的发展概况
    1.3 国内外发酵过程控制研究概况
        1.3.1 国外研究概况
        1.3.2 国内研究概况
    1.4 黄酒发酵过程智能控制应用的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
    1.6 本章小结
2 黄酒酿造工艺流程及发酵控制方案设计
    2.1 黄酒酿造工艺概述
    2.2 黄酒生产基本装置
    2.3 黄酒发酵温度控制工艺
        2.3.1 黄酒发酵温度特性分析
        2.3.2 发酵过程温度的控制难点
        2.3.3 温度控制系统的基本要求
    2.4 黄酒发酵控制系统方案设计
    2.5 本章小结
3 温度控制算法理论与仿真
    3.1 PID控制基础
        3.1.1 PID控制原理
        3.1.2 PID参数常用整定方法
    3.2 模糊控制的理论基础
        3.2.1 模糊控制的基本特点
        3.2.2 模糊控制的基本理论
    3.3 发酵温度模糊PID控制器的设计
    3.4 发酵罐温度数学模型的建立
    3.5 Matlab仿真研究
        3.5.1 Matlab简介
        3.5.2 Simulink中模糊PID控制器的创建
        3.5.3 Simulink中搭建控制器模型
        3.5.4 参数的整定
        3.5.5 控制算法的模拟运行
    3.6 本章小结
4 系统下位机的设计
    4.1 PLC概述
        4.1.1 PLC的组成与结构
        4.1.2 PLC的工作原理
    4.2 S7-200PLC编程软件和仿真软件简介
    4.3 下位机的硬件设计
        4.3.1 硬件系统的组成与控制方式
        4.3.2 输入输出点数的设计
        4.3.3 PLC及其扩展模块的选型
        4.3.4 PLC输入和输出回路设计
        4.3.5 传感器的选型
        4.3.6 电动调节阀的选择
    4.4 测温点的分布
    4.5 PLC程序的设计
    4.6 模糊控制在PLC中的实现过程
    4.7 基于S7-200PLCSIM的系统模拟仿真
    4.8 本章小结
5 上位机监控界面的设计
    5.1 组态王简介
    5.2 监控系统的功能
    5.3 组态王与下位机的通信
    5.4 监控界面的开发过程
        5.4.1 监控系统软件结构
        5.4.2 监控系统的设计与实现
    5.5 本章小结
6 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
附录
个人简介
致谢



本文编号：3809215