Tài liệu Lập trình điều khiển giám sát cho lò nhiệt trong nhà máy bia sử dụng S7 300 hệ thống SCADA

  • Số trang: 96 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 113 |
  • Lượt tải: 0
locpham35120

Tham gia: 24/04/2016

Mô tả:

Lập trình điều khiển giám sát cho lò nhiệt trong nhà máy bia sử dụng S7 300 hệ thống SCADA
1 Môc lôc PhÇn më ®Çu......................................................................................................5 1. Lý do chän ®Ò tµi......................................................................................................5 2. Môc ®Ých.................................................................................................................. 6 3. Néi dung thùc hiÖn...................................................................................................6 4. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn...................................................................................6 5. Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi........................................................................................7 6. Ph¬ng ph¸p thùc hiÖn...............................................................................................7 PHÇN NéI DUNG..................................................................................................8 Ch¬ng 1. Giíi thiÖu VÒ QUI TR×NH C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT BIA.............8 1.1. Thµnh phÇn............................................................................................................ 8 1.1.1. G¹o................................................................................................................. 8 1.1.2. Malt...............................................................................................................8 1.1.3. Men...............................................................................................................9 1.1.4. Hoa Hupblon.................................................................................................9 1.1.5. Níc................................................................................................................ 9 1.2. Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia.......................................................................10 1.3. S¬ ®å khèi c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia......................................................................12 1.3.1. Nhµ nghiÒn...................................................................................................12 1.3.2. Nhµ nÊu........................................................................................................15 1.3.3. Nhµ lªn men vµ läc bia.................................................................................19 1.3.4. Nhµ chiÕt......................................................................................................21 Ch¬ng 2. tæng quan vÒ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC s7-300.....................30 2.1. Giíi thiÖu chung..................................................................................................30 2.2. C¸c modul PLC S7-300.......................................................................................33 2.2.1. Modul CPU...................................................................................................33 2.3. Ng«n ng÷ lËp tr×nh..............................................................................................37 2.4. TËp lÖnh .............................................................................................................38 2.5. Bé nhí................................................................................................................. 44 2.5.1. Vïng nhí ch¬ng tr×nh...................................................................................44 2.5.2. Vïng nhí hÖ thèng.......................................................................................45 2.5.3. Vïng nhí d÷ liÖu..........................................................................................45 2.6. Trao ®æi d÷ liÖu gi÷a CPU vµ c¸c modul më réng...............................................46 2.7. Bé thêi gian (Timer)...........................................................................................47 2.8. Bé ®Õm (Counter)................................................................................................48 2.9. C¸c bíc thiÕt kÕ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC...........................................49 2.9.1. X¸c ®Þnh quy tr×nh c«ng nghÖ.......................................................................49 2 2.9.2. X¸c ®Þnh ngâ vµo, ngâ ra..............................................................................49 2.9.3. ViÕt ch¬ng tr×nh............................................................................................50 2.9.4. N¹p ch¬ng tr×nh vµo bé nhí..........................................................................50 2.9.5. Ch¹y ch¬ng tr×nh..........................................................................................50 2.10. TruyÒn th«ng gi÷a PLC và PC.......................................................................50 2.11. So¹n th¶o mét Project........................................................................................52 2.11.1. Cµi ®Æt phÇn mÒm.......................................................................................52 2.11.2. LËp tr×nh.....................................................................................................52 2.11.3. Download vµ m« pháng..............................................................................58 2.12. TruyÒn th«ng trªn MPI......................................................................................58 2.12.1. C«ng dông..................................................................................................58 2.12.2. TÝnh n¨ng....................................................................................................61 Ch¬ng 3. KH¸I QU¸T VÒ HÖ SCADA Vµ PHÇN MÒM WinCC.......................62 3.1.Tæng quan vÒ hÖ SCADA.....................................................................................62 3.2. Tæng quan về phần mềm thiÕt kÕ WinCC.......................................................63 3.2.1. Giíi thiÖu chung...........................................................................................63 3.2.2. C¸c ®Æc ®iÓm chÝnh......................................................................................65 3.2.3. C¸c cÊu h×nh hÖ thèng c¬ b¶n.......................................................................66 3.2.4. C¸c chøc n¨ng SCADA c¬ b¶n.....................................................................67 3.2.5. C¸c chøc n¨ng c¬ b¶n...................................................................................68 3.3. TruyÒn th«ng trong m«i trêng WinCC................................................................71 3.3.1. B¶n chÊt truyÒn th«ng gi÷a m¸y tÝnh (PC) vµ PLC........................................71 3.3.2. Hµm truyÒn th«ng c¬ b¶n.............................................................................73 3.4. Cµi ®Æt phÇn mÒm................................................................................................74 3.5. ThiÕt kÕ giao diÖn................................................................................................74 3.6. Thùc hiÖn download và m« pháng.......................Error! Bookmark not defined. Ch¬ng 4. CH¦¥NG TR×NH LËP TR×NH §IÒU KHIÓN, GI¸M S¸T CHO Lß NHIÖT TRONG NHµ M¸Y BIA Sö DôNG PLC S7- 300...................................82 4.1. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é Tank nÊu g¹o........................................................82 4.1.1. Quy tr×nh c«ng nghÖ.....................................................................................82 4.1.3. X¸c ®Þnh ®Þa chØ vµo, ra cho PLC.................................................................86 4.1.4. Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.................................................................................87 4.2. ThiÕt kÕ giao diÖn ®iÒu khiÓn sö dông phÇn mÒm WinCC...................................92 4.2.1. Giao diÖn ®iÒu khiÓn hÖ thèng......................................................................92 4.2.2. X©y dùng ch¬ng tr×nh liªn kÕt gi÷a WinCC vµ PLC.....................................94 4.3. Thö nghiÖm hÖ thèng ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t..........................................................99 KÕt luËn.........................................................................................................100 3 Tµi liÖu tham kh¶o..................................................................................101 Danh môc b¶ng B¶ng 4.1: Mét sè lo¹i cÆp nhiÖt th«ng dông........................................................ 79 4 PhÇn më ®Çu -------Trong sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸, tù ®éng ho¸ lµ kh«ng thÓ thiÕu trong mäi lÜnh vùc cña ngµnh kinh tÕ quèc d©n nh»m t¹o ra s¶n phÈm cã chÊt lîng cao cho x· héi vµ kh¶ n¨ng c¹nh tranh m¹nh mÏ trªn thÞ trêng. Ngay tõ khi míi ra ®êi PLC ®· trë thµnh c¬ së trong c«ng nghiÖp tù ®éng ho¸, ®Æc trng cña PLC lµ sö dông vi xö lý ®Ó xö lý th«ng tin, c¸c nèi ghÐp logic cÇn thiÕt trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®îc xö lý b»ng phÇn mÒm do ngêi sö dông lËp nªn vµ cµi vµo. Do ®ã, ngêi ta cã thÓ gi¶i quyÕt nhiÒu bµi to¸n vÒ tù ®éng ho¸ kh¸c nhau trªn cïng mét bé ®iÒu khiÓn mµ hÇu nh kh«ng cÇn ph¶i biÕn ®æi g× ngoµi viÖc n¹p ch¬ng tr×nh kh¸c nhau. PLC gi¸m s¸t thêng xuyªn c¸c tr¹ng th¸i cña hÖ thèng th«ng qua tÝn hiÖu b¸o vÒ cña c¸c thiÕt bÞ vµo, tiÕp theo PLC sÏ c¨n cø trªn ch¬ng tr×nh logic ®Ó quyÕt ®Þnh tiÕn hµnh ho¹t ®éng c¸c ®Çu ra. ViÖc trao ®æi th«ng tin vµ d÷ liÖu gi÷a trung t©m ®iÒu khiÓn víi thÕ giíi bªn ngoµi ®îc thùc hiÖn th«ng qua hÖ thèng giao diÖn, ngoµi ra bé ®iÒu khiÓn trung t©m cßn cã thÓ trao ®æi th«ng tin víi c¸c m¸y tÝnh kh¸c. So s¸nh víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn thÕ hÖ cò dïng r¬le th× kü thuËt PLC cã u thÕ tuyÖt ®èi vÒ kh¶ n¨ng linh ®éng vµ kh¶ n¨ng gi¶i quyÕt nh÷ng bµi to¸n tù ®éng ho¸ phøc t¹p . 1. Lý do chän ®Ò tµi. NÒn kinh tÕ níc ta ®ang ngµy cµng ph¸t triÓn, nhu cÇu vÒ tù ®éng ho¸ ngµy cµng cao ®Ó cã thÓ ®¸p øng ®îc ®ßi hái cña qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸- hiÖn ®¹i ho¸. Còng nh ®Ó ®¸p øng nhu cÇu vÒ ®êi sèng tinh thÇn cña con ngêi th× nhµ m¸y Bia ®· ra ®êi. ChÝnh v× vËy em chän ®Ò tµi nµy nh»m gióp em ®¸nh gi¸ ®îc kh¶ n¨ng tÝch luü kiÕn thøc bÊy l©u trong nhµ trêng, còng tõ ®ã mµ n¾m v÷ng ®îc kiÕn thøc chuyªn ngµnh, ¸p dông tèt linh ho¹t vµo thùc tiÔn. 2. Môc ®Ých Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n em ph¶i t×m tßi, trao ®æi, tæng hîp kiÕn thøc ®Ó vËn dông vµo thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t lß nhiÖt trong nhµ m¸y Bia cho phï hîp víi yªu cÇu cña thùc tÕ. 5 3. Néi dung thùc hiÖn Ch¬ng 1: Giíi thiÖu vÒ quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia. Néi dung chÝnh cña ch¬ng nµy lµ t×m hiÓu vÒ quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia nãi chung. Ch¬ng 2: Tæng quan vÒ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC. T×m hiÓu cÊu tróc chung cña mét bé PLC; PLCS7- 300 : c¸c modul; ng«n , ng÷ lËp tr×nh ; tËp lÖnh, bé nhí bé thêi gian (Timer), bé ®Õm (Counter). C¸c bíc thiÕt kÕ mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC So¹n th¶o mét Project. TruyÒn th«ng gi÷a PLC vµ PC. Ch¬ng 3 : Kh¸i qu¸t vÒ hÖ SCADA vµ phÇn mÒm WinCC. T×m hiÓu vÒ hÖ SCADA; phÇn mÒn WinCC: §Æc tÝnh më, c¸c ®Æc ®iÓm chÝnh, c¸c chøc n¨ng, c¸c cÊu h×nh hÖ thèng c¬ b¶n..... ThiÕt kÕ giao diÖn. Ch¬ng 4: Ch¬ng tr×nh lËp tr×nh ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t cho lß nhiÖt trong nhµ m¸y bia sö dông PLCS7-300. HiÓu ®îc quy tr×nh c«ng nghÖ; x¸c ®Þnh ®Þa chØ vµo, ra cho PLC; ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn; thiÕt kÕ giao diÖn sö dông phÇn mÒm WinCC; x©y dùng ch¬ng tr×nh liªn kÕt gi÷a WinCC vµ PLC. 4. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn Ngµy nay lÜnh vùc tù ®éng ho¸ vµ tin häc c«ng nghiÖp lµ mòi nhän cña kü thuËt hiÖn ®¹i, nhiÒu hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ®· ra ®êi nh»m phôc vô nhiÒu nhu cÇu kh¸c nhau cña ®êi sèng vµ ®îc øng dông rÊt thµnh c«ng ®em l¹i hiÖu qu¶ c«ng viÖc rÊt cao. Mét trong nh÷ng ph¬ng ¸n tèt nhÊt vµ ®îc sö dông réng r·i hiÖn nay lµ thay thÕ hÖ thèng ®ã b»ng bé ®iÒu khiÓn PLC. V× vËy thiÕt kÕ, ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t lß nhiÖt sö dông thiÕt bÞ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn PLC lµm n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt lîng cña d©y truyÒn s¶n xuÊt Bia lµ mét ®iÒu tÊt yÕu hiÖn nay. 5. Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi §Ò tµi nµy cho ta n¾m kh¸i qu¸t mét hÖ thèng tù ®éng, tuy nhiªn trªn thùc tÕ cã nhiÒu c¸ch ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t kh¸c nhau tuú theo nhu cÇu c«ng nghÖ mµ ta thiÕt kÕ cho hîp lý. Tõ nh÷ng kiÕn thøc tiÕp thu ®îc qua ®Ò tµi nµy ta cã thÓ ph¸t triÓn thµnh ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t cho lß nhiÖt trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp kh¸c cã quy m« lín vµ réng h¬n. 6 6. Ph¬ng ph¸p thùc hiÖn Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n sö dông nh÷ng ph¬ng ph¸p sau: Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu lý luËn Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu thùc tiÔn Ph¬ng ph¸p thèng kª to¸n häc Ph¬ng ph¸p chuyªn gia Ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm Tuy nhiªn, PLC lµ mét lÜnh vùc míi ®èi víi sinh viªn ®ang cßn ngåi trªn ghÕ nhµ trêng còng nh thêi gian nghiªn cøu t¬ng ®èi ng¾n, nªn mÆc dï ®îc thÇy gi¸o híng dÉn tËn t×nh vµ sù nç lùc cña b¶n th©n nhng kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng sai sãt. Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o TrÇn HiÕu cïng c¸c thÇy trong bé m«n ®· t¹o ®iÒu kiÖn vµ gióp ®ì em hoµn thµnh ®Ò tµi nµy. Sinh viªn thùc hiÖn Ph¹m ThÞ H»ng PHÇN NéI DUNG Ch¬ng 1 Giíi thiÖu VÒ QUI TR×NH C¤NG NGHÖ S¶N XUÊT BIA 1.1. Thµnh phÇn Nguyªn liÖu dïng ®Ó s¶n xuÊt bia bao gåm: g¹o, malt, H 20, men, hoa hupblon. Trong ®ã malt vµ hoa hupblon lµ hai nguyªn liÖu chÝnh dïng ®Ó s¶n xuÊt bia, nã cã chÊt lîng cao cña c¸c h·ng cung cÊp hµng ®Çu thÕ giíi. ViÖc s¶n xuÊt dùa trªn nÒn t¶ng c«ng nghÖ tiªn tiÕn vµ tu©n thñ nghiªm ngÆt theo ®óng c¸c quy tr×nh c«ng nghÖ còng nh c¸c tiªu chuÈn cña ViÖt Nam -ThÕ giíi. Ngoµi ra cã thÓ thay thÕ malt b»ng nguyªn liÖu phô nh bét m×, g¹o ng« hay malt cha n¶y mÇm. Tuy vËy cho ®Õn nay bia trªn thÕ giíi ®îc s¶n xuÊt chñ yÕu víi c«ng thøc cæ ®iÓn: BIA = MALT + HOA HUPBLON + N¦íC ë c¸c c¬ së s¶n xuÊt bia lín trong níc ta hÇu hÕt c¸c nguyªn liÖu ®îc nhËp tõ níc ngoµi chñ yÕu lµ malt vµ hoa hupblon . 7 1.1.1. G¹o ChØ lµ nguyªn liÖu phô (chiÕm 30% thµnh phÇn nguyªn liÖu s¶n xuÊt bia), nguyªn liÖu dïng ®Ó thay thÕ nh»m gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. G¹o ®îc mua tõ g¹o ¨n b×nh thêng, ®em nghiÒn n¸t sau ®ã say mÞn ë d¹ng tÊm vµ ®îc ®a vµo nåi g¹o. ë nåi g¹o, g¹o d¹ng tÊm ®îc hoµ tan b»ng níc ë 770C vµ hçn hîp ®ã ®îc hå ho¸ ë 1000C. Trong qu¸ tr×nh hå ho¸ cã bæ sung thªm mét sè ho¸ chÊt nh: CaCl2, CaSO4 nh»m môc ®Ých cung cÊp Ca2+ ®Ó phôc vô cho qu¸ tr×nh ®êng ho¸ sau nµy vµ cã bæ sung thªm 1 lo¹i enzym chèng ch¸y cã tªn th¬ng m¹i lµ Termamyl ®Ó pha lo·ng dung dÞch, chèng trêng hîp ch¸y nåi vµ enzym nµy ph¶i lµ enzym chÞu nhiÖt cao. 1.1.2. Malt Lµ lo¹i h¹t ngò cèc hay thêng gäi lµ lóa m¹ch (chiÕm 70% thµnh phÇn nguyªn liÖu s¶n xuÊt bia). Nã ®îc nhËp tõ c¸c níc Anh, óc, §an M¹ch. ChÊt lîng malt ®îc ®¶m b¶o theo tiªu chuÈn quy ®Þnh ®èi víi nguyªn liÖu s¶n xuÊt bia. Malt d¹ng h¹t sau khi xay ®îc hoµ tan b»ng níc ë 370C vµ cho vµo nåi malt (tank nÊu malt). §èi víi viÖc hoµ tan malt kh¸c víi hoµ tan g¹o v× malt dÔ bÞ hiÖn tîng ®ãng côc h¬n do ®ã malt ®îc khuÊy trén díi d¹ng phun níc tríc khi cho vµo nåi phun. Malt cßn ®îc dïng ®Ó t¹o mµu cho bia, víi malt b×nh thêng kh«ng ®ñ ®é mµu v× thÕ ngêi ta thªm malt “®en” ®Ó t¨ng ®é mµu cho Bia. 1.1.3. Men Lµ chÊt xóc t¸c cã nguån gèc pr«tªin, ®ã lµ nh÷ng ph©n tö cã cÊu t¹o tõ axit amin vµ cã cÊu tróc kh«ng gian x¸c ®Þnh cña m¹ch polypeptit. T¸c dông xóc t¸c lµ nhê c¸c qu¸ tr×nh lªn men. §ã lµ nh÷ng qu¸ tr×nh trong ®ã x¶y ra sù thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc cña chÊt g©y ra do kÕt qu¶ ho¹t ®éng cña c¸c vi sinh vËt nµo ®ã (vÝ dô: men rîu, nÊm hoÆc vi khuÈn).Trong nh÷ng trêng hîp nµy, nh÷ng chÊt men do vi sinh vËt t¹o ra lµ nh÷ng yÕu tè xóc t¸c. ChÊt men vÉn gi÷ ®îc kh¶ n¨ng ho¹t ®éng vµ t¸c dông cña nã khi lÊy nã ra khái vi sinh vËt. Mçi lo¹i men cã mét h¬ng vÞ riªng. 1.1.4. Hoa Hupblon Dïng ®Ó t¹o vÞ ®¾ng cho bia. C©y hupblon lµ mét lo¹i d©y leo, thÝch hîp khÝ hËu «n ®íi, ®îc trång nhiÒu ë Anh, Mü. Cã 2 lo¹i hupblon lµ: hupblon bittermiss vµ hupblon Aroma. C¶ 2 lo¹i nµy ®Òu ph¶i ®îc b¶o qu¶n ë nhiÖt ®é díi 100 C ®Ó gi¶m ®é mÊt m¸t cña axit. Trªn c©y hupblon ngêi ta thêng dïng hoa cña c©y ®Ó t¹o vÞ ®¾ng cho bia v× hoa cña c©y hupblon cã vÞ ®¾ng nhiÒu h¬n. 8 1.1.5. Níc Nguån níc sö dông cña bia ®îc lÊy tõ nhµ m¸y níc, ph¶i ®¶m b¶o c¸c chØ sè kü thuËt phï hîp cho viÖc s¶n xuÊt bia. ChÊt lîng s¶n phÈm ph¶i tho¶ m·n víi c¸c tiªu chuÈn nghiªm ngÆt vÒ vÖ sinh an toµn thùc phÈm, chÊt lîng æn ®Þnh. 9 1.2. Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia. Malt NghiÒn trôc Gạo Níc NghiÒn bóa DÞch hãa, hå hãa Termany l (10g) Đường hóa Läc Nước Rửa bã Dịch đường 110 P Nấu hoa (90 phút) Tách cặn Nấm men sữa Lạnh nhanh Lên men chính CO 2 Lên men phụ Men sữa Lọc Bia Bão hòa CO2 CO 2 Bia hơi H×nh 1.1: Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia. Trªn thùc tÕ, s¶n xuÊt bia cã thÓ ®iÒu khiÓn theo mét trong 3 h×nh thøc nh sau: + B»ng tay + B¸n tù ®éng + Tù ®éng hoµn toµn Khi nÒn kinh tÕ ph¸t triÓn dÉn tíi ®êi sèng ngêi d©n ngµy cµng ph¸t triÓn, còng tõ ®ã c¸c yªu cÇu cña ngêi tiªu thô cµng kh¾t khe h¬n, kh«ng nh÷ng yªu cÇu vÒ gi¸ c¶ mµ cßn c¶ vÒ chÊt lîng s¶n phÈm. ChÊt lîng s¶n phÈm bia phô 10 thuéc rÊt lín vµo chÕ ®é ®iÒu khiÓn. Ch¼ng h¹n nÕu ®iÒu khiÓn ë chÕ ®é tù ®éng, kh«ng nh÷ng gi¶m ®¸ng kÓ thêi gian, gi¶m bít sè lîng c«ng nh©n mµ cßn ®¶m b¶o hÖ thèng lµm viÖc chÝnh x¸c víi c¸c yªu cÇu vÒ thêi gian, nhiÖt ®é... mét c¸ch ®ång bé theo ®óng quy tr×nh c«ng nghÖ. Tõ quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia ®Ó ®¬n gi¶n ta kh¸i qu¸t thµnh s¬ ®å khèi. 11 1.3. S¬ ®å khèi c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia G¹o Malt Nhµ nghiÒn Nhµ nÊu Nhµ lªn men vµ läc Nhµ chiÕt H×nh 1.2: S¬ ®å khèi c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia Trong ®å ¸n nµy sÏ tr×nh bµy quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt bia ë chÕ ®é tù ®éng hoµn toµn tõ kh©u ®a nguyªn liÖu vµo, nghiÒn, nÊu, trén, lªn men, cho tíi kh©u hoµn thiÖn. 1.3.1. Nhµ nghiÒn Nhµ nghiÒn thùc hiÖn hai c«ng ®o¹n nghiÒn g¹o vµ malt, nã bao gåm hai tank lín dù tr÷ nguyªn liÖu vµ hai vÝt t¶i ®øng. NghiÒn g¹o lµ dïng nghiÒn bóa ®Ëp n¸t g¹o. NghiÒn malt th× dïng lulo víi kÝch cì cã thÓ chØnh ®îc ®Ó ®iÒu chØnh ®é mÞn cña malt ë ®Çu ra. 12 H×nh 1.3: S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng thiÕt bÞ nhµ nghiÒn Bªn trong mçi tank ®Òu cã hai c¶m biÕn ®Ó b¸o møc nguyªn liÖu (møc cao nhÊt vµ thÊp nhÊt ). M¸y nghiÒn g¹o gåm cã mét ®éng c¬ xoay chiÒu (tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña ®éng c¬ ®îc gi¸m s¸t b»ng c¶m biÕn). M¸y nghiÒn malt gåm mét ®éng c¬ ®iÒu khiÓn hai l« nghiÒn. C¸c van trong h×nh vÏ ®ãng më ®îc ®iÒu khiÓn b»ng tÝn hiÖu ®iÖn. Tríc khi thùc hiÖn c«ng ®o¹n nghiÒn, g¹o vµ malt ®îc sµng kü b»ng m¸y sµng tríc khi cho vµo hai tank dù tr÷, nh»m lo¹i bá c¸c vËt liÖu cøng nh c¸t, s¹n… Quy tr×nh thùc hiÖn t¹i nhµ nghiÒn nh sau (thùc hiÖn khi nguyªn liÖu ®Çy ®ñ trong c¸c thïng): a) NghiÒn g¹o (Van V2, V7 ®ãng) C¶m biÕn møc trong thïng chøa g¹o sÏ b¸o møc g¹o, nÕu møc g¹o trong thïng n»m trong ph¹m vi cho phÐp th× hÖ thèng lµm viÖc (nÕu kh«ng ®ñ lîng g¹o b¨ng t¶i liÖu ho¹t ®éng ®Ó cÊp liÖu) Van V3 ®ãng van V1 më, g¹o sÏ vµo c©n nÕu khèi lîng g¹o ®¹t møc yªu cÇu th× van V1 ®ãng van V3 më m¸y nghiÒn ho¹t ®éng. §ång thêi van V4 më ®Ó cho níc trén cïng víi g¹o 13 Van V6 më (van V7 ®ãng) m¸y b¬m M2 sÏ ®Èy nguyªn liÖu sang nåi nÊu g¹o b) NghiÒn malt (Van V1, V6 ®ãng) C¶m biÕn møc trong thïng chøa malt sÏ b¸o møc malt, nÕu møc malt trong thïng n»m trong ph¹m vi cho phÐp th× hÖ thèng lµm viÖc (nÕu kh«ng ®ñ lîng malt b¨ng t¶i liÖu ho¹t ®éng ®Ó cÊp liÖu) Van V3 ®ãng van V2 më, malt sÏ vµo c©n nÕu khèi lîng malt ®¹t møc yªu cÇu th× van V1 ®ãng van V3 më m¸y nghiÒn ho¹t ®éng. §ång thêi van V4 më ®Ó cho níc trén cïng víi malt Van V7 më (van V6 ®ãng) m¸y b¬m M2 sÏ ®Èy nguyªn liÖu sang nåi nÊu malt c) Lµm vÖ sinh Qu¸ tr×nh lµm vÖ sinh m¸y thùc hiÖn khi kÕt thóc mét mÎ nÊu, c«ng ®o¹n lµm vÖ sinh ®îc tiÕn hµnh nh sau: M¸y ngõng ho¹t ®éng, c¸c van V1, V2, V3, V4 ®ãng Van V5 më ®Ó cho dÞch CIP vµo trong m¸y nghiÒn (hai l« nghiÒn) lµm vÖ sinh. DÞch CIP chÝnh lµ dung dÞch sót (NaOH) nång ®é lo·ng cã t¸c dông tÈy röa. Van V6, V 7 më vµ b¬m M2 ho¹t ®éng ®Ó b¬m dÞch CIP sang hai tank nÊu g¹o vµ malt, thùc hiÖn lµm vÖ sinh nhµ nÊu. Qu¸ tr×nh nghiÒn g¹o vµ malt ®îc thùc hiÖn riªng biÖt, sau khi nghiÒn g¹o hoµn thµnh th× míi nghiÒn malt hay ngîc l¹i. 1.3.2. Nhµ nÊu Nhµ nÊu gåm cã hai tank lín, trong ®ã mét tank ®Ó nÊu g¹o vµ mét tank ®Ó nÊu malt. G¹o vµ malt tõ nhµ nghiÒn sÏ ®îc ®a ®Õn hai tank nµy cã pha trén víi níc nhê b¬m M2, qu¸ tr×nh b¬m nhiªn liÖu kÕt thóc khi c¶m biÕn b¸o møc ®Çy trong tank cã tÝn hiÖu. NhiÖt ®Ó cung cÊp cho nhµ nÊu lµ h¬i níc nãng ®îc gia nhiÖt t¹i khu vùc cung cÊp nhiÖt vµ CO2. Quy tr×nh nÊu ®ßi hái yªu cÇu kü thuËt vÒ th«ng sè nhiÖt ®é lµ rÊt cao, ®é chÝnh x¸c nhiÖt ®é trong tank nÊu lµ yÕu tè gãp phÇn quyÕt ®Þnh chÊt lîng s¶n phÈm bia. Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt nhê hÖ thèng èng dÉn h¬i níc nãng, nguyªn liÖu ®i tõ trªn xuèng vµ h¬i níc nãng ®i theo chiÒu ngîc l¹i tõ díi lªn. 14 Nguyªn liÖu vµo H¬i níc nãng vµo Nguyªn liÖu ra H¬i n íc ra H×nh 1.4: Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt ë Tank nÊu g¹o *) Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt diÔn ra nh sau: Nguyªn liÖu tõ nhµ nghiÒn ®a sang tank nÊu nhê b¬m M2. Nguyªn liÖu ®i tõ trªn xuèng, h¬i níc nãng ( nh h×nh vÏ ) cung cÊp nhiÖt cho nguyªn liÖu. Nguyªn liÖu sÏ ®îc duy tr× ë møc nhiÖt ®é kh«ng ®æi trong thêi gian nhÊt ®Þnh vµ sau ®ã sÏ th¸o ë ®êng nguyªn liÖu ra. H¬i níc nãng sau khi trao ®æi nhiÖt sÏ ngng tô vµ ®îc ®a tr¶ vÒ n¬i gia nhiÖt. Sau khi th¸o hÕt nguyªn liÖu, tank nÊu sÏ ®îc lµm s¹ch. 15 a) S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña tank nÊu Van 11 H×nh 1.5: S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña Tank nÊu C¸c thiÕt bÞ trong tank nÊu : Hai c¶m biÕn b¸o møc L1, L2 ( møc thÊp vµ møc cao) Mét c¶m biÕn nhiÖt ®é cña Siemens L3 Cã 5 van ®iÖn V8, V9, V10, V11 , V12 Hai m«t¬ b¬m M3, M’2 Mét ®ång hå b¸o nhiÖt ®é h¬i níc nãng. b) Nguyªn lý ho¹t ®éng tank nÊu nh sau: Ho¹t ®éng ®ång bé cïng víi qu¸ tr×nh nghiÒn, khi b¾t ®Çu nghiÒn lß sÏ ®îc gia nhiÖt. Nguyªn liÖu tõ nhµ nghiÒn sÏ ®îc b¬m M2 chuyÓn sang, khi nguyªn liÖu vît qu¸ møc thÊp th× ®éng c¬ M’2 b¾t ®Çu ho¹t ®éng. Van V8 më ®Ó t¨ng lîng níc vµo tank lîng níc vµ nguyªn liÖu sÏ ®îc pha trén theo ®óng tû lÖ ®· quy ®Þnh.Th× van V12 më h¬i níc nãng theo hÖ thèng èng ®i vµo tank, qu¸ tr×nh gia nhiÖt b¾t ®Çu. Cho ®Õn khi nguyªn liÖu vµo ®Çy tank, c¶m biÕn b¸o møc cao L1 cã tÝn hiÖu th× ®éng c¬ M’2 ngõng ho¹t ®éng ®ång thêi sÏ t¹m dõng ho¹t ®éng nghiÒn nguyªn liÖu cÇn nÊu vµ sÏ chuyÓn sang nghiÒn nguyªn liÖu kh¸c, b¬m M2 (b¬m nguyªn liÖu tõ nhµ nghiÒn ) dõng ho¹t ®éng ®ång thêi van V9 ®ãng. Qu¸ tr×nh nÊu b¾t ®Çu, h¬i níc nãng cung cÊp nhiÖt cho nhµ nÊu. C¸c c¶m 16 biÕn nhiÖt ®é cã nhiÖm vô ®o (c¸c th«ng sè nhiÖt ®é vµ khèi lîng ®îc thÓ hiÖn trªn panel ®iÒu khiÓn ). NhiÖt ®é trong tank nÊu, cã c¶m biÕn nhiÖt ®é ®Ó theo dâi nhiÖt ®é tõ tank nÊu nh»m t¨ng sù ®ång ®Òu nhiÖt ®é trong tank. Qu¸ tr×nh nÊu kÕt thóc, van V12 ®ãng, van V10 më ®ång thêi b¬m M3 ho¹t ®éng ®Ó th¸o nguyªn liÖu. c) Qu¸ tr×nh lµm vÖ sinh tank nÊu tiÕn hµnh nh sau: Khi kÕt thóc qu¸ tr×nh th¸o nguyªn liÖu, tÊt c¶ c¸c van sÏ ®ãng. Qu¸ tr×nh lµm vÖ sinh nµy tiÕn hµnh cïng víi nhµ nghiÒn, dÞch CIP tõ nhµ nghiÒn theo van V9 ch¶y vµo tank ®Ó lµm vÖ sinh tank. §ång thêi van V11 më ®Ó th¸o dÞch CIP ra khái tank. Sau ®ã, van V8 më ®Ó cho níc s¹ch ch¶y vµo lµm s¹ch dÞch CIP cßn l¹i trong tank. Van V11 më ®Ó th¸o s¹ch c¸c chÊt cßn l¹i trong tank. T¹i nhµ nÊu cã ba tank nÊu, trong ®ã cã hai tank nÊu ho¹t ®éng gièng hÖt nhau lµ tank nÊu g¹o vµ malt. Mét tank cßn l¹i lµ nÊu hupblon ®Ó cung cÊp dÞch cho nhµ läc vµ ®ång thêi trén víi nguyªn liÖu sau khi nÊu nh»m t¹o h¬ng vÞ vµ mµu cho bia. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña tank nµy còng t¬ng tù nh trªn. Tuy nhiªn kÝch thíc cña tank nµy lµ kh«ng lín, cho nªn nã chØ sö dông mét c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é. Sau khi nÊu xong, nguyªn liÖu g¹o vµ malt sÏ ®îc c¸c b¬m chuyÓn sang bé phËn läc ®Ó lo¹i bá b· nguyªn liÖu. Bé phËn läc nµy cã nhiÖm xíi trén hai nguyªn liÖu trªn l¹i víi nhau tríc khi läc. KÕt thóc qu¸ tr×nh läc sÏ ®îc dÞch g¹o vµ malt. DÞch g¹o vµ malt tiÕp tôc chuyÓn ®Õn tank trén cïng víi hupblon ®Ó t¹o h¬ng vÞ bia chuÈn bÞ lªn men. Ngoµi ra khu vùc nÊu cßn cã mét tank trung gian phßng khi sù cè nåi nÊu th× cã thÓ nåi cßn l¹i nÊu xong chuyÓn ®Õn nåi trung gian chøa. Sau ®ã cho nguyªn liÖu cßn l¹i vµo tank ®Ó nÊu tiÕp. NÊu xong th× trén hai nguyªn liÖu vµo nåi läc ®Ó tiÕn hµnh läc b¶ vµ níc dÞch. 17 d) S¬ ®å ho¹t ®éng cña kh©u trén g¹o, malt vµ hupblon nh sau: H×nh 1.6 : Nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u trén *) C¸c thiÕt bÞ tank trén C¸c van V13, V14, V15 B¬m M4, M5 C¶m biÕn b¸o møc L’3 18 *) Nguyªn lý ho¹t ®éng Van V13, V14 ( van V15 ®ãng ) ®ång thêi më c¶m biÕn b¸o møc thÊp L3 cã tÝn hiÖu, ®éng c¬ M4 quay tèc ®é chËm cho ®Õn khi nguyªn liÖu vµo ®Çy. C¶m biÕn b¸o møc cao L4 cã tÝn hiÖu van V13, V14 ®ãng ®ång thêi ®éng c¬ M4 chuyÓn sang chÕ ®é quay nhanh sau thêi gian ®Þnh tríc. Sau thêi gian nµy, ®éng c¬ M4 chuyÓn sang chÕ ®é quay chËm van V15 më, b¬m M5 ho¹t ®éng chuyÓn dÞch sang nhµ lªn men. KÕt thóc chu kú trén. 1.3.3. Nhµ lªn men vµ läc bia a) Kh©u h¹ nhiÖt DÞch tõ kh©u trén ®îc b¬m M5 chuyÓn ®Õn nhµ lªn men. Tríc khi ®a vµo tank lªn men th× dÞch ph¶i h¹ nhiªt ®é xuèng cßn 100C nhê cã bé phËn h¹ nhiÖt. Níc DÞch Níc H×nh 1.7 : Qu¸ tr×nh h¹ nhiÖt Bé phËn h¹ nhiÖt bao gåm : C¸nh t¶n nhiÖt C¸nh t¶n nhiÖt cã nhiÖm vô tho¸t nhiÖt. èng dÉn níc l¹nh (níc ®îc lµm l¹nh xuèng 20C). èng dÉn dÞch. b) Nguyªn lý ho¹t ®éng Van 18 Van 16 Van 17 H×nh 1.8 : Nguyªn lý ho¹t ®éng Dùa trªn nguyªn lý trao ®æi n¨ng lîng, nhiÖt trong dÞch sÏ truyÒn qua níc l¹nh, c¸nh t¶n nhiÖt ra ngoµi m«i trêng. Lu lîng dÞch vµ níc l¹nh sÏ ®îc ®iÒu khiÓn b»ng van lu lîng V16, V17 ®¶m b¶o dÞch ra khái bé phËn h¹ nhiÖt ®¹t 100C. DÞch sau khi ®îc h¹ nhiÖt ®é, sÏ ®îc chuyÓn ®Õn mét tank ®Ó trén men. Sau khi qu¸ tr×nh trén men kÕt thóc sÏ ®îc ®a vµo tank lªn men. Trong nhµ lªn 19 men cã tæng céng 12 tank lªn men. Mçi tank ®Òu cã c¶m biÕn nhiÖt ®é (cÆp nhiÖt ®é) ®Ó ®o nhiÖt ®é, thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é. c) Qu¸ tr×nh lªn men Qu¸ tr×nh lªn men bia ®îc tãm t¾t thµnh bèn giai ®o¹n chÝnh : Giai ®o¹n ®Çu: T¹o bät tr¾ng vµ mÞn ë xung quanh bÒ mÆt dÞch lªn men, nÊm men nÈy chåi vµ ph¸t triÓn, giai ®o¹n nµy kÐo dµi tõ 1-5 ngµy. Giai ®o¹n hai: Giai ®o¹n bät thÊp cã rÊt nhiÒu bät ®Æc tr¾ng, chËt, bång lªn mét líp trªn bÒ mÆt dÞch trong thêi gian 1-2 ngµy. Giai ®o¹n ba : Giai ®o¹n bät cao, qu¸ tr×nh lªn men diÔn ra m¹nh mÏ nhÊt, bät xèp vµ bång lªn rÊt cao, bÒ mÆt bät tõ tr¾ng chuyÓn sang mµu n©u. Giai ®o¹n nµy kÐo dµi 3-4 ngµy. Giai ®o¹n cuèi: Bät bÖp xuèng, bÒ mÆt bät lªn men phñ líp mµu n©u. TÕ bµo nÊm men t¹o thµnh líp b«ng vµ l¾ng xuèng ®¸y thïng. S¶n phÈm thu ®îc lµ bia non tiÕn hµnh tiÕp qu¸ tr×nh ñ bia tõ 6-10 ngµy ®Ó nång ®é CO2, hµm lîng cån diaxentin, ®é axit ...®¹t chØ tiªu yªu cÇu. d) Lµm trong bia §Ó ®îc bia cã ®é trong cÇn thiÕt ph¶i tiÕn hµnh läc vµ lµm trong. Cã thÓ sö Chai Bia dông nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c thµnhnhau. Läc t¸ch triÖt ®Ó Chainhau vµ nhiÒu chÊt trî läc kh¸c c¸c phÇn tö r¾n lãng, khuyÕch t¸n trong bia, läc lo¹iphÈm bá hÇu hÕt c¸c vi sinh vËt, kÓ c¶ nÊm men, lµm cho bia cã ®é trong s¸ng ®óng yªu cÇu chÊt lîng lµm æn ®Þnh vµ gia t¨ng ®é bÒn v÷ng sinh häc, ho¸ häc, nªn bia sau khi läc tinh cã thÓ ®Ó mét th¸ng kh«ngM¸y cÇnröa thanh trïng. M¸y bèc chai vµo kÐt e) C¸c qu¸ tr×nh kh¸cchai Ngoµi ra trong nhµ lªn men cßn cã c¸c tank chøa NaOH ®Ó lµm vÖ sinh cho c¸c tank lªn men sau khi kÕt thóc qu¸ tr×nh lªn men. KÕt thóc qu¸ tr×nh ho¹t ®éng t¹i nhµ lªn men vµ läc, dÞch sÏ chuyÓn thµnh bia. Sau ®ã bia ®îc chuyÓn M¸y in ®Õn nhµ chiÕt. §Ìn soi ngµy SX 1.3.4. Nhµ chiÕt Qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña nhµ chiÕt cã thÓ ®îc m« t¶ b»ng s¬ ®å sau: M¸y chiÕt chai M¸y ®ãng n¾p chai M¸y d¸n nh·n M¸y thanh trïng 20 H×nh 1.9: Nguyªn lý ho¹t ®éng nhµ chiÕt
- Xem thêm -