啤酒发酵生产过程是生化反应工程的典例,与其它工业生产过程不同,啤酒发酵过程根据酶活性的不同会分为不同的阶段,且发酵罐体积大、发酵持续时间长,使得发酵过程具有时变性、非线性、大时滞性和强关联性等特点,导致传统控制方法对此类控制对象的控制效果不佳。因此,如何有效地改良传统啤酒控制方案和提高啤酒生产自动化水平,提高啤酒生产质量的稳定性,对提高企业的生产效率、增强竞争力、增加市场份额等具有十分重要的意义。本文以某啤酒厂发酵生产线改造项目为背景,重点介绍了发酵过程中温度控制系统的研究与设计。根据啤酒发酵温度变化的特点,系统提出了参数自整定模糊PID温度控制算法。即是在不改变传统PID控制算法的前提下,融合专家经验控制理论,通过模糊专家控制思想实现PID的自适应调整。使用数学工具MATLAB/Simulink建立传统PID控制算法和参数自整定模糊PID控制算法在啤酒发酵控制系统中的对比仿真,结果表明,参数自整定模糊PID控制算法较传统PID控制算法表现出响应速度、超调量小、鲁棒性强等优点,适合被应用在啤酒发酵类具有复杂变化特性的温度控制系统中。通过对啤酒发酵工艺过程的了解及发酵过程中关键技术性能指标的分析,课题设计了一套基于可编程逻辑控制器(PLC)的分级式控制系统,满足对啤酒发酵过程的自动化控制和对发酵生产线的网络化集中管理要求。系统选用SIEMENS S7-200系列PLC作为现场控制器,直接与现场传感器、电磁阀等动作机构连接,完成对现场信号的采集、计算处理,控制过程的逻辑推理和控制算法的实现以及对执行元件动作命令的输出。控制室网络监控端由工业计算机组成,通过SIEMENS组态软件WinCC设计监控画面,完成对发酵过程的状态监控、数据管理等工作。并与现场控制器组成一对多的主从网络结构,实现对发酵罐的集中化控制管理体系。