1、毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 硅胶自动添加控制系统的设计 一、课题研究意义及现状 我国是轻工发酵工业大国 ,但此行业的控制技术相对比较落后 ,生产中仍以人工控制为主 ,采用计算机技术起步较晚 ,普及率较低。目前轻工发酵行业正面临着日益激烈的全球竞争 ,因此对以计算机为核心的自动控制技术有着强烈的需求。 人们熟知的利用酵母菌发酵啤酒、果酒、工业酒精，以及乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶。真菌大规模生产青霉素。微生物发酵生产药品，如胰岛素、干扰素和生长激素等。可以说是作用巨大。市场需求迫切，很有研究价值。 以机电系统为代 表的工程应用系统日趋复杂 ,这种复杂性不仅表现在系统本身难以用精确的数学模
2、型描述 , 还体现在运行环境以及系统要实现目标的复杂性上。根据不相容原理 , 当系统的复杂性增加时 , 人们描述其动态行为的精确程度将随之降低 ,因此传统的单学科的理论和方法已经难以适应这种复杂性的需要。而传统的手工控制的方法已经无法满足现代大生产的要求。近些年 , 随着计算机技术和智能控制技术的飞速发展 , 在啤酒发酵控制这一领域已经出现了许多自动化应用的实例。本文以啤酒发酵控制系统为对象 , 提出了一套基于 PLC 的啤酒发酵自动控制系统的设计方案 , 并给出一个利用 PID 控制算法用于控制发酵温度的方案 , 解决啤酒厂发酵过程的控制与管理的自动化设计要求。 啤酒发酵是 呼吸 反应的过程
3、，随着反应的进行 ， 随着二氧化碳等产物的不断产生，密闭罐内的压力会逐渐升高。发酵过程中压力会直接影响到啤酒质量和生产的效率，因此，对发酵过程中的压力进行控制显得十分重要。因此，如何有效地提高生产的检测技术和自动化水平，提高啤酒质量和周期稳定性，对增强企业的市场竞争力，具有十分重要的意义。所以这次毕业设计的课题具有很大的理论意义和实践意义 。 二、课题研究的主要内容和预期目标 设计 了硅胶自动添加变频调速控制系统硅胶的添加量与进入待滤罐中的啤酒的流量成正比。硅胶和啤酒的反应时间与待滤罐得液位高度有关，根据控制系统的形成理论，构造出硅胶自动添加控制系统。系统的工作过程是：由压差变送器测出待滤罐内
4、的液位高度，并与原设定值相比较，得出的偏差经调节器内的智能 PID 调节处理后，分别送到 1 号和 2 号变频器；这两个变频器根据输入信号的大小，按照各自的调节规律对主泵电动机和添加泵电动机进行相应的调整。当差压变送器测得待滤罐内的液位高度达到设定值，可编程控制器提示或允许待滤罐向过滤机供酒。当发酵罐中酒液比 较少时，酒液中开始混有大量泡沫。可编程根据滤罐内的液位高度和变频器的运行状态作出相应的逻辑判断，停止硅胶添加泵电动机工作，并让主泵电动机低速运行或停止运行。 三、课题研究的方法及措施 工业发酵控制具有很大的应用价值 ,通常酿造业的发酵是在密闭的容器 (罐 ) 中进行的 ,为了使罐内酒液循
5、环并有利于不同发酵期的酵母沉淀 ,一般采用分三段间冷方式 ,控制罐内酒液温度 ,使之形成自上而下的温度梯度。在上、中、下分别设有温度检测点。实践证明 ,三段冷媒入口装设分配阀 ,并适当调节分配比 ,只以中段温度为被控参数 ,并控制冷媒于管入口总流 量可以达到工艺提出的控制要求。按啤酒发酵工艺要求 ,整个发酵过程的温度控制在不同发酵时期是不同的 ,为了保证贮酒在不同阶段的温度设定值 ,设有温度的上下限报警 ,为了保证罐内压力在不同阶段的压力 ,设有压力的上下限报警。每个罐设有液位指示 ,可以作为装酒和成品计量用 ,还可以了解整个发酵过程的液位变化。整个系统还设有温度自动控制、压力自动控制 ,液位
6、检测等 ,以提高控制系统的可靠性 。 四、课题研究进度计划 1.2010 年 11 月初至 2010 年 12 月 4 日 分析和研究任务：对任务的要求先细化，再对各个技术要点进行认真研究。查阅资料，通过对相近任务的设计方案的认识与借鉴，初步落实设计方案，基本完成开题报告，中英文翻译和文献综述。 2.2010 年 12 月 7 日至 2011 年 1 月 21 日 在教师的指导下确定最佳设计方案，并选择合适的 PLC 型号，将控制系统设计的初稿以论文的形式完 成。 3.2011 年 2 月 22 日至 2011 年 4 月 1 日 对初稿进行修改和完善，在实践中发现问题及时向教师请教，认真分析
7、问题听取教师的意见，从而把任务不断的完善。 4.2011 年 4 月 4 日至 2011 年 4 月 15 日 将设计好的成果和文稿交与指导老师，准备好答辩 PPT，做好答辩准备。 五、参考文献 1 龚仲华 7-200/300/400 PLC应用技术 通用篇 .北京 :人民邮电出版社 ,2007.6. 2 廖常初 .S7-300、 400PLC应用技术 M.北京：机械工业出版社， 2005， 1. 3 邹金慧 .可编程控制器及其系统 .重庆 ;重庆大学出版社， 2002.11 4 杨公源 .黄琦兰 .PLC实用与实践 M.北京：清华大学出版社， 2007.5 5 弥洪寿 .PLC应用技术 M.
8、北京 .中国电力出版社， 2005.1 6 潘志东 .PLC和变频器在污水处理中的应用 J.自动化仪表， 2004， 25(9)： 22 25. 7 王占奎 .变频调速应用百例 .科学出版社 .1999.4. 8 制造业传感器 /德 屯肖夫 （ Tonshoff,H.K.） ,日 稻崎（ Inasaki,I.）编著；杨树 人，刘瑞平，李泽译 . 北京 :化学工业出版社， 2005.6 9 Sukvttyawong,S,Inasaki,I,JSME Int,Series 3 34(4)(1991),546-552 10 Sakakura,M,Inasaki,I,Ann.CIRP 42(1)（ 1993）， 379-382. 11 薛晓明 .变频技术与应用 .北京 :北京理工大学出版社 ,20009.6. 12 胡寿松 .自动控制原理简明教程 .2版 .北京 :科学出版社 ,2008.
