关键词:
亨利定律
PID控制器
人机界面
可编程控制器
摘要:
我国啤酒行业在近年来得到了迅速的发展,自2002年我国啤酒产销量超过美国成为世界第一产销大国以来,由于我国庞大独特的市场基础和消费潜力,我国啤酒业每年都以超过6%的规模持续攀升,由此啤酒竞争也日趋激烈。而二氧化碳是啤酒生产中最主要的副产物之一,也是啤酒的主要成分之一,它可以增加啤酒的“杀口力”,改善口感,有利于泡沫的形成。若缺乏二氧化碳,就不能称为啤酒。啤酒中二氧化碳含量过低,“杀口力”差;二氧化碳含量过高,会引起爆瓶。所以严格控制啤酒中二氧化碳的含量是十分重要的工作。
本文的研究课题来源于啤酒生产过程的实际需求,发酵CO2自动在线添加设备是由Haffmans公司提供,在使用的过程中,发现该设备维护成本十分高,检测用的探头经常损坏,厂家曾派专家前来协助也无法解决探头易损问题。且该设备主控机部分是Haffmans公司独立开发,软件、硬件不通用,出现相关硬件、软件故障只能请求厂家前来解决,这使得设备维护非常被动。目前最旧的主控机已出现莫名故障,无法正常使用。
本课题研究以用新系统取代目前的Haffmans公司提供CO2添加系统为目标。通过掌握核心技术,将核心部件以国产替代,降低此类设备的使用、维护成本,增加其通用性及简易性。最终使生产恢复正常,节约备件采购费用。
到目前为止,饮料行业一直依赖于温度-压力法来进行CO2浓度测量。实际是亨利定律的一种改良变型,将温度和压力测量值转换为浓度。此二氧化碳测量方法是根据亨利定律,即平衡液体里的气体分压与溶解在此液体里的气体含量成比例的理论。因此,测出从饱和液体溢出来的二氧化碳的压力是有可能的;这个压力在一定的温度下与溶解在此液体里面的二氧化碳含量成比例。在此测量理论的基础上,结合PID控制原理,以西门子PLC(可编程控制器)为控制手段,再配备必须的温度、压力探头、调节阀等再以触摸屏做为人机界面,既构成了本论文所论述的在线CO2分析添加控制系统。