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啤酒廠中的自動化系統如何實現?

自動化是相對人工概念而言的,指的是在沒人參與的情況下,利用軟件和硬件使被控對象或過程自動地按預定規律運行。在大多數情況下,釀造是一個批量過程,幾千年來,每一批都是手工制作的。自工業革命初期以來,釀酒商一直傾向于減少人力勞動,更多投資于提高啤酒質量上。今天,即使是相對較小的啤酒廠和釀酒館(以及出于興趣愛好的家庭釀酒師)也可能采用自動化流程。
自動化的主要優勢是,它使大多數啤酒廠的員工解放雙手,從而放精力到其他事務上。當然,它也可以減少人員配備。另一個優勢在于“一致性”,因為自動化排除了人類特有的錯誤,例如健忘,缺乏監督或不同員工操作之間的差異。



簡單的自動化可以像計算機芯片一樣基礎,只需一個輸入(例如,從溫度探頭和一個輸出)到冷卻閥。更復雜的自動化的本質是具有許多輸入和輸出的可編程邏輯控制器(PLC),具有人機界面(HMI)的個人計算機(PC),將PLC連接到PC的通信電纜以及在整個釀造過程中安裝的各種硬件組件。操作員選擇并執行存儲在PC上的程序,該程序將程序加載到PLC上。一旦加載到PLC上,程序將獨立于PC運行。該程序包含一系列步驟,由計算機程序員按照啤酒廠的需求進行編寫,每個步驟還可以包括一系列參數,這些參數必須全部滿足才能進入下一個步驟。在自動化糖化車間中,許多程序同時運行,并且通常彼此同步運行。該程序旨在模擬啤酒廠以前需要手動的操作。例如,對于要打開的閥門,信號從PLC作為輸出發送到氣動驅動的蝶閥。如果接近開關識別閥門在規定時間沒有打開,則通常在HMI上顯示監控故障警報。該過程將及時暫停,等待操作員的檢查。
為了實現自動化,需要多種類型的傳感器才能成功復制一個人可以手動執行的傳感器。此類傳感器包括用于了解泵何時清空容器的空管檢測,用于監測過濾室壓差和壓頭壓力的壓力傳感器,用于將壓力轉換為容器液位的壓力傳感器,以及溫度傳感器(每個過程都有許多不同類型的傳感器)。
對自動化非常關鍵的是比例、積分、微分控制器(PID控制器)。PID控制器通常安裝在需要精確控制過程的任何地方,因此不會用于只是簡單的控制打開和關閉。當PLC向硬件組件發送命令時,PID控制器會查看結果,然后在超過目標或未達目標時進行小幅調整。只要控制器鏈接,它就會不斷執行此操作。通常PID控制器用于啤酒廠中制造熱水和煮沸麥汁的蒸汽閥、過濾速度控制和壓差控制過濾速度及效率,以及麥汁冷卻閥。根據啤酒廠的預算和應用,PID控制器可能還有許多其他用途,例如投擲酵母、濁度計或其他儀器。
對于有很多操作經驗的釀酒商來說,向自動化系統的過渡是令人不快的,但又是必要的。小型啤酒廠規模越來越大,手動執行每項操作已經達不到產能要求。當每天需要釀造8到10批啤酒麥汁時,自動化幾乎成為啤酒廠繼續發展的唯一途徑。一旦自動化程序得到優化并且所有功能都令人滿意,所需的操作將每次都以相同的方式執行。程序不會重寫自己,剛接觸自動化的釀酒商學會信任和重視其優勢。精心設計的系統具有高度的靈活性,允許釀酒商在必要時進行更改,并輕松編程新配方。

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