啤酒发酵罐群的微机分布式控制系统.pdf

啤酒发酵罐群的微机分布式控制系统，它可用于啤酒发酵罐群的酒液温度自动控制中。
    一般采用常规的Ⅱ型调节仪表来控制啤酒发酵罐中酒液的发酵温度，存在着控温质量差、自动化程度低、可靠性得不到保证以及投资大等诸多缺点。本发明的特征在于：采用了可实行实时递阶控制的两级分布式微机控制系统，还采用了一种由PID和单向Bang-bang相结合的控制方法来控制啤酒发酵罐中酒液的发酵温度。另外，在两级间的信息通讯上使用了SIO芯片，采用了异步方式;它还可以接长线驱动器以扩大两级间的距离。在直接控制发酵罐的发酵过程时，针对受控对象的非线性和时变特性，还设计出了具有自适应功能的变结构、变参数控制器。因而与传统的Ⅱ型调节仪表控制系统相比，本发明具有：控温质量高、可靠性强、自动化程度高和投资少等一系列优点，另外，其扩展性强，无论横向增加子系统数目或纵向增加级数都比较容易，这就为控制不同规模的生产过程或实现全厂计算机信息管理系统提供了条件。

    实施例：

    一个啤酒发酵罐群，共有42个发酵罐，每个罐有5个检测变量（即罐内温度、罐壁温度、回冷温度、罐内压力、液位）和三个控制变量（即上、中、下三个冷却带的阀位）。42个罐共有336个变量需要检测或控制。现采用二级分布式微机控制系统。

    第一级使用十台TP801B，其中第一台至第八台，每台控制和检测5个发酵罐的发酵过程，各自形成八个子系统。第九台只控制和检测二个发酵罐的发酵过程，形成第九个子系统。第十台则用于检测和处理公共参数如三个总管来的冷液的温度、压力和流量等等，构成第十个子系统。第二级使用TP807，对上述十个子系统进行监测和控制并能离线处理。（见图一）。至于第一级各罐内温度闭环控制系统的方块图如图二所示。

    该系统总的内存容量为204K，计算机硬件的总价格为55000元，如用常规地Ⅱ型调节仪表控制系统则需250000元。发酵罐恒温段和降温段的总控制精度（二倍均方差）为2σ＜0.2℃。

    附图说明：

    图一：分布式控制系统的结构图

    图二：罐内温度闭环控制系统

    1-给定值发生器;

    2-数字滤波器;

    3-变结构控制器;

    4-D/A转换器;

    5-调节阀;

    6-受控对象;

    7-A/D转换器;

    8-检测仪表。

    参考文献：

    1.A、S、Fawzy    &    O.R.Hinton“Optimal    and    Hierarchical    Control    of    Fermentation    ProcessesUsing    a    Microcomputer：ASurrey”，IEEE    Trans，S、M、C、Vol.SMC-14，1984。

    2.Markos    Papageorgiou    &    Guenther    Schmidt，“Implemention    of    a    Hierarchical    Optimization    Algorithem    on    a    Multimicrocompuer    System，”IEEE    Trans，S、M、C、Vol，SMC-13，1983。