[发明专利]一种间歇式啤酒发酵装置优化控制系统

摘要

本发明公开了一种间歇式啤酒发酵装置优化控制系统，根据进入啤酒发酵装置中物料浓度、温度，以及冷媒温度、流量信息自动的计算出给定目标下的最优目标函数、最优发酵时间、冷媒最优控制轨线值，并通过冷媒流量控制实现生产过程最优，实现乙醇产量最大化与批次时间最小化的综合目标。本发明的优化控制系统利用传感测量模块、人机交互模块得到的信息，调用内部存储的啤酒发酵装置优化模型和参数、执行内部的优化控制程序，计算得到给定目标函数下最优发酵时间和冷媒流量最优控制轨线值。然后利用其流量控制模对冷媒流量进行控制，确保冷媒实际流量与最优控制轨线值一致。

主权项

1.一种间歇式啤酒发酵装置优化控制系统，包括传感测量模块、人机交互模块、中央控制单元、现场总线网络、A/D和D/A转换模块、流量控制模块,其特征在于：所述的传感测量模块用于测量初始时刻进入啤酒发酵罐内葡萄糖浓度、麦芽糖浓度、麦芽三糖浓度、初始时刻啤酒发酵罐内温度，以及用于冷却啤酒发酵罐的冷媒流量和温度；人机交互模块主要用于输入离散网格数、优化求解器容许误差、优化目标权重、进入发酵罐物料体积、酵母添加量；中央控制单元主要用于采集测量数据、存储啤酒发酵装置的优化模型和参数、对模型进行离散化处理、进行优化计算以及发送控制指令；现场总线用于数据通信，A/D和D/A转换模块用于模数/数模转换，流量控制模块接收中央控制单元发送的冷媒最优流量轨线值，并将其作为设定值，将冷媒流量实际值作为反馈值，通过控制冷媒阀开度确保实际流量与给定值一致；所述的优化控制系统通过以下步骤实现间歇式啤酒发酵装置的最优控制：步骤A1：用户或者工程师通过人机交互模块输入离散网格数、配置点个数、优化求解器容许误差、优化目标权重、进入发酵罐物料体积、酵母添加量；步骤A2：传感测量模块测量进入啤酒发酵罐内的麦汁中葡萄糖浓度、麦芽糖浓度、麦芽三糖浓度、啤酒发酵罐内温度和冷媒温度，然后通过A/D和D/A转换模块发送给中央控制单元；步骤A3：中央控制单元从人机交互模块读取用户或者工程师输入的参数、接收从A/D和D/A转换模块发送的数据，然后调用内部存储的啤酒发酵装置优化模型和参数、执行内部的优化控制程序，包括将啤酒发酵装置优化模型进行离散化处理，调用非线性优化求解模块进行优化计算，通过计算得到给定目标函数下最优发酵时间以及在此时间内最优控制轨线值，并将其转换成冷媒流量最优控制轨线值；步骤A4：中央控制单元通过A/D和D/A转换模块将得到的冷媒流量最优控制轨线值发送给流量控制模块，流量控制模块则以该最优控制轨线值作为冷媒流量设定值，以通过传感测量模块得到的冷媒实际流量作为反馈值，然后调用内部的PID控制算法对冷媒阀进行调节，确保冷媒实际流量与设定值一致；步骤A5：啤酒发酵罐内发酵时间达到最优发酵时间后，系统停止运行；当啤酒发酵罐内物料进入下一环节，并且上一环节得到麦汁进入啤酒发酵罐内后，根据用户指令，转入步骤A1，开始下一批次的最优控制操作。