基于PLC的固态酿酒过程控制系统的设计
摘要：随着人口和经济的增加，人们对物品的需求量也就逐渐增大。传统手工业的制造已经满足不了人们的需求。这时候人们就需要节约人力成本和制造的时间，自动化就随之诞生，在自动化中主要运用PLC和单片机。本次设计主要是以PLC为基础来设计出酒酿的制造系统，实现在酿酒过程高度自动化，来减少生产效率低下，劳动力成本大，生产环境的污染问题。
制造的系统硬件主要由西门子S7-1500PLC及工控机作为核心部位，在相应的检测位置设立相应的传感器，例如：温度，湿度，压力，液位等。各个控制点设立执行器件通过PLC编程来实现系统的运行和手自动切换功能。根据所需来编程。
本文首先对课题进行简单的介绍，包括研究的目标，研究内容，拟创新之处等；其次对系统中所用到的各类器件分别进行介绍，重点对PLC程序进行编辑；最后对设计本课题所学到的知识进行归纳和总结。
关键字：PLC(可编程控制系统)；触摸屏；伺服电机，各类传感器
Design of solid-state brewing process control system based on PLC
Abstract:With the increase of population and economy, people's demand for goods increases gradually.The manufacture of traditional handicraft industry has not met the needs of people.At this time, people need to save labor cost and manufacturing time, and automation is born. In automation, PLC and MCU are mainly used.This design mainly is based on PLC to design whose manufacturing system, implemented in the winemaking process is highly automated, to reduce the production efficiency is low, the labor cost is big, the pollution problem of the production environment.
The manufacturing system hardware is mainly composed of Siemens s7-1500plc and industrial control machine as the core part, and corresponding sensors are set up in corresponding detection locations, such as temperature, humidity, pressure, liquid level, etc.The control points set up the actuator to realize the operation of the system and the automatic hand switching function through PLC programming.Program as needed.
First of all, this paper briefly introduces the subject, including the research objectives, research contents, and the proposed innovation.Secondly, the various devices used in the system are introduced respectively, and the PLC program is emphasized.Finally, we summarize and summarize the knowledge learned in this subject.
Key words: PLC(programmable control system);Touch screen.Servo motors, all kinds of sensors。
目录
第一章 绪论 1
1.1国内固态发酵酿酒发展状况 1
1.2课题背景及设计的意义 3
1.3本课题设计的内容 4
1.4本章小结 4
第二章 固态发酵设备和工艺参数 5
2.1 固态发酵设备 5
2.2 固态发酵酿酒的环境参数 6
2.3主要环境参数对微生物发酵酿酒过程中的影响 7
2.4本章小结 8
第三章 固态发酵酿酒系统各参数控制方法 8
3.1固态发酵酿酒系统湿度控制方法 8
3.2固态发酵酿酒系统温度控制方法 9
3.3固态发酵酿酒系统压力控制方法 9
3.4固态发酵酿酒系统PH控制方法 9
3.5固态发酵酿酒系统氧气控制方法 10
3.6本章小结 10
第四章 固态发酵酿酒控制系统设计 10
4.1 固态发酵罐结构简介 10
4.2固态发酵酿酒控制系统的总体结构 11
4.3 传感器及执行机构的选型 11
4.4固态发酵酿酒工艺流程控制 12
4.5本章小结 12
第五章 固态发酵酿酒控制系统下位机软件设计 13
5.1 下位机软件开发环境 13
5.2 下位机软件总体设计 15
5.3 接种子程序设计 17
5.4 发酵子程序设计 19
5.5 本章小结 21
第六章 论文的总结与展望 22
参考文献 23
附录一 PLC接线图的绘制 26
附录二主控电路设计 27
附录三PLC程序 28
第一章绪论
1.1国内固态发酵酿酒发展状况
固态发酵是人们通过对微生物的利用所制造的产物。固态发酵早在很久的时候就已经被我们的祖先发现并应用到生活当中。例如酒，酵母团，食用香醋等等。都是固态发酵的产物。
固态发酵是微生物通过各种的物理和化学的产物。它主要是在液体中发酵并存放在发酵罐内。在发酵罐内有固体，液体，气体同时存在，水不是游离水，气体主要是氧气和二氧化碳。
从大体来说固态发酵是一种利用微生物成长所制造出来的物质的成果。它的发酵方式有多种多样，不过最主要的一种发酵方式就是将微生物放到发酵液来发酵。在发酵液内微生物会开始生长并分裂，就像细胞的不断分裂的过程。发酵就是这个过程中间的产物。
从微观世界来看固态发酵是人们利用碳水化合物作为能源，或者一些其他培养液，在液体中经过物理和化学的变化过程。
固态发酵酿酒主要用的原材料有粮食，高粱，糟糠，玉米等一些五谷杂粮，当然还有一些果酒用的是水果和花瓣为原材料。固态发酵的过程是先将发酵池内的固态发酵菌先糖化，然后将之前糖化的发酵菌放入发酵池内发酵。蒸馏的方法是将未加工处理的粮食倒入大铁锅内先蒸煮，再倒入发酵池内进行培养发酵菌，再进行糖化处理，然后静静的等待发酵好后，最后进行蒸馏。传统的固态发酵酿酒方法主要在云南，四川等一些山区。
传统的固态发酵酿酒主要包括散去加酵母原料-粉碎-配料-蒸料-摊凉-加曲-培菌-配槽-入池发酵-蒸馏-成品酒加丟槽。这十道工序。因为在发酵的过程中酵母菌发酵的想当的好，所以酿出来的酒的味道特别的醇厚。但是过程比较繁琐，而且成本和劳动力需求都太大，因此现在的固态发酵酿酒已经很少了。
液态酿酒法顾名思义就是酵母菌在液体中发酵，然后再经过蒸馏和用调味剂来调味剂最后调剂出来的白酒。在我国对液态酿酒法运用的非常的广泛几乎包含全国各地的每一处城市。不过在一些偏远地区还是在用固态酿酒法。液态酿酒法之所以用的这么广泛主要包含以下几条原因。一是工序简单只有糊化，糖化，发酵，蒸馏，调香这几道工序。二是劳动力成本低，三是环境污染小，四是有自动化的控制手段。所以就导致了固态酿酒法的败落，液态发酵酿酒法的崛起。
即使现在的液态发酵酿酒法那么的好。但是依旧取代不了固态酿酒法在中国上的历史地位。现在人们已经不是出于在过去那个饥荒时代，人们对酒这件东西，不再是奢求而是一种消遣品。人人都可以消费的起的物品。所以人们对酒的质量就会要求很高。这恰恰又是液态发酵酿酒法所满足不了的。同时也是固态酿酒法不被埋没的一个最主要的原因。茅台就是固态酿酒法的代表之作。固态酿酒法所酿出来的酒会因为时间的流逝而变得更加的醇厚，液态酿酒法都是调剂品所调剂出来的，比起固态酿酒法所酿出来的酒他更像是水。
1.传统的酿酒技术
传统的酿酒技术是以高粱，大麦为原料。经过长时间的发酵最后出来的产品。最后出来的产品要不断的稀释。因为刚酿出来的酒大约有九十多度。虽然这时候的酒最纯但是如果人们把这个酒喝到喉咙里会直接烧坏嗓子，所以刚出来的酒要稀释，稀释到人们的嗓子可以接受的地步。不过对于一些老酒鬼来说最初的才更加的适合他们。固态酿酒法之所以这么醇香，首先是它是以人们所食用的五谷杂粮为底料。五谷杂粮中富含大量的蛋白质和淀粉，淀粉经过人的味蕾的时候就会变成糖蛋白，使人产生甜的感觉。蛋白质分解成焦糖蛋白带着醇香的感觉。传统的固态酿酒法所使用的发酵器是新鲜的土制造的发酵池，在里面发酵会包含泥土的芳香。发酵液直接导入发酵池中发酵，在发酵的过程中菌体没有任何的损坏。五谷杂粮在发酵前会充分的捣碎使沉浸在粮食里面的味道充分散发出来。传统的固态酿酒法在我国商朝的时候就开始出现，一直沿袭到现在。期间，人们对固态发酵酿酒法，不断地改进和完善，最终才是我们今天所喝到的茅台。直至到科技的高速发展才渐渐隐身到幕后。
1.现代酿酒
传统的固态酿酒法酿出来的酒的口感虽然很好但是因为劳动成本和操作过程过于繁杂的原因已经满足不了现在那么庞大的人口需求。随着科技的进步和时代的发展人们开始对新的酿酒法进行探索。这时就有了液态酿酒法的诞生。相比于传统的酿酒法现在的酿酒法不仅工序简单而且成本较低，身被现在的自动化技术控制，所以它的产量足以满足人们现在的需求。虽然现代的酿酒法所制造出来的酒跟以前比味道远远不如但是现在人们已经寻找到解决的办法。那就是用食用香精掺杂在酒里，食用香精在给酒带来美好的味道的同时也造成了一些弊端。首先就是酒的醇香味道已经没有了，其次就是因为食用香精的掺入导致酒更像是一种饮料就有了保质期。两者对比一下虽然传统酿酒的方法弊病更多，但是比现代酿酒法更受到人们的欢迎。
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