A Plant of wort aeration based on C3000 process
controller
（
1.桂林电子科技大学；2.燕京啤酒(桂林漓泉)股份公司计量室；
3.浙江中控自动化仪表公司市场部）叶腾芳
1、2赵滔
３ 陈浩
2
(1.GUILIN
UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY;2.YANJING BEER (GUILIN LIQUAN)
CO.,LTD Measurement
branch;3.ZHE
JIANG SUPCON INSTRUMENT CO.,LTD
Marketing department)
YE TENGFANG ZHAO
TAO CHEN HAO
摘
要：
文章结合工程改造实例，构建了一种基于Ｃ３０００过程控制器的麦汁充氧自动控制装置。并介绍了如何利用Ｃ３０００过程控制器的方便的组态和强大的控制功能来实现该充氧装置，总结了组态中技术细节及技巧，并给出了改造后的效果。
关键词：
麦汁充氧；C3000；过程控制器；PID控制；组态
Abstract:
Joining a engineering , this paper
constructed one kinds of the based on the C 3000 processes
controllers for the wort airation automatic control device. And
introduced the use of the C3000
process controller convenient
configuration
, powerful control functions
，and
the realization of the wort airation control,
summarized the
technical detail and the skill in the configuration
, and it has
give you the effect of produced the
transformation.
Key words:Wort aeration
；C3000；Process controller
；PID control;configuration
一、引言
燕京啤酒
(
桂林漓泉
)
公司最早只有一条
KHS
公司提供的麦汁充氧及酵母添加装置。其中麦汁充氧部分则包括测量空气流量的 金属管浮子流量计
(
非远传型
)
以及可调节充氧量的手动针型阀。充氧量多少全靠操作人员手动控制。后来又改造成带远传的金属管浮子流量计，增加可调节空气流量的调节阀以及设定充氧量比值的配比调节器。但随着燕京漓泉的不断发展
,
又增添了三套充氧装置。同时为了更好地获得充氧效果，我们又对充氧装置进行了整合改造：用一台浙大中控的
C3000
过程控制器来替代４台配比调节器作为控制麦汁充氧人机界面，并将金属管浮子流量计换成气体质量流量计。
二
、装置的组成
图1: 麦汁充氧控制结构
如图1所示：该装置包括带双物喷头的通风设备；观察麦汁充氧状况的视镜；无菌空气过滤器；无菌空气控制压力表（
P１）；调节空气流量的调节阀（CV１）；测定空气流量的质量流量计（FIC５）；测定麦汁流量的电磁流量计（FIC１）
三
、控制方案设计思路
根据工艺要求，每
HL
（百升）麦汁需要充一定量的无菌空气，而且根据不同品种和工艺要求，每
HL
（百升）麦汁需要充氧量又不一样。麦汁流速在不停的变化。因此，为了保证充氧量的比值恒定，则充氧量也要不停的变化
。将测量麦
汁流量的电磁流量计信号与测量空气流量的质量流量计信号同时接入
C3000
通道，通过组态成比值关系，与工艺设定比值进行比较来进行
PID
调节，
输出信号控制调节阀来调节无菌空气的流通量。
四
、
麦汁充氧方案的实现
C3000
是一种采用３２位微处理器和
5.6
寸
TFT
彩色液晶显示屏的可编程多回路控制器。
C3000
过程控制器最多可测量８路模拟量输入
AI
，２路开关量输入
DI
，最多支持４路模拟量输出
AO
、１２路开关量输出
DO
、２路时间比例输出
PWM
。通过
C3000
程序控制模块、４个单回路
PID
控制模块、６个
ON/OFF
控制模块，与内部运算通道相配合，可实现单回路、串级、分程、比值、三冲量和批量控制等方案。
1 、
输入、输出信号确定
在设计燕京漓泉麦汁充氧控制方案中，使用
C3000
控制器采集
了共8
路测量用模拟信号，输出4
路模拟信号用于控制阀门，还输出1
个开关量用于报警。
输入通道：
测量用模拟信号AI
０１－AI
０８：分别为1
线麦汁流量信号、2
线麦汁流量信号、3
线麦汁流量信号、4
线麦汁流量信号、1
线空气流量信号、2
线空气流量信号、3
线空气流量信号和4
线空气流量信号，输入信号类型为4
～20mA
。
测量用开关信号DI01
：无菌空气压力报警设定值。
输出通道：
控制用模拟信号AO
０１－AO
０４：分别为控制１－４线调节阀信号、.4
～20mA
，对应0
～100
％的阀门开度。
报警用开关量DO01
：
无菌空气压力超低报警。
２ 、
组态说明
下面的实物图只画出了一条糖化线的充氧示意图，其他3
条糖化线的测量信号也是都接入同一块c3000.
过程控制器。
控制实物图：
设定值的运算：
利用VA
通道表达式运算功能可以很方便的实现比值控制模式：每HL
（百升）麦汁中充进多少无菌空气的目的。以第一糖化线充氧为例，设测量值AI05
为无菌空气的流量，模拟量虚拟通道VA01
表达式组态为AI01*CONF01
，其中CONF01
为常数，AI01
为麦汁的流量。可以实现AI05/AI01=CONF01
的关系。
原理图：
组态示意图： 
图
3
：
控制原理图
C3000
过程控制器的操作用户权限分为四个等级：操作员一
、操作员二、工程师一、工程师二，其中工程师二的权限最高。
具有修改组态权利的工程师二利用密码登陆，完成组态。
五、组态中的技术细节及技巧
在进行比值控制方案组态时，由于比值控制系统当比值系数较小时，设定值也必然很小，若工程量量程设置太大，则控制器的量程不能充分利用，影响控制精度；比值系数大时，设定值也必然很大，若工程量量程设置太小，则设定值可能接近量程上限，遇到主动流量值进一步上升时，将无法完成比值控制功能，因此信号超限是设计时必须检查和防止的问题，在组态时应根据实际情况设置正确的工程量量程范围。
六、结束语
通过改造
,
将
4
条麦汁充氧线整合
成了基于C3000
过程控制器的麦汁充氧装置。通过跟踪调试发现，与改造前相比，系统的过渡过程衰减很快，可以更快地达到稳态值（改造前当启动麦汁充氧到系统稳定下来要将近１１分钟时间，改造后在６分钟左右就能稳定），同时控制精度得到了大幅度提升（改造前控制的稳态误差在１％左右，改造后基本上与设定值吻合，即使由于麦汁流量变化引起设定比值与测量比值之间有稍许偏离，经过调节又能自动恢复正常）
,
因此使得整个系统的可靠性也得到很大的提高。而且操作工对新控制器抑制过程扰动的能力也非常满意。对于维护人员而言
,C3000过程控制器使用非常简单，不需要复杂的调整、整定参数。整个充氧装置从操作
、维护以及性价比上都得到了大幅度的提升。
参考文献：
[1]
啤酒工艺实用技术
(德)
孔泽(Kunze,W.)著;湖北啤酒学校翻译组译.-北京:中国轻工业出版社
,1998.9
[2]
浙江中控自动化仪表有限公司
C3000过程控制器用户使用手册，2006.3
作者简介：
叶腾芳，１９６９年生，男，广西桂林人，在读硕士，工程师，主要从事电气自动化系统的设计与管理工作。联系电话:13807738503
；0773-3815306(
办公室)
；
E-mail:YTFPLY@163.COM
。 (541002
燕京啤酒(
桂林漓泉)
股份有限公司)
叶腾芳