图4-7 啤酒发酵系统PROFIBUS-DP网络架构图
则啤酒发酵控制系统网络结构图如图4-8所示。
因此，本系统的整体硬件部分的配置图如图4-9所示。
图4-9 啤酒发酵系统硬件配置图
吴中俊，黄永红：《可编程序控制器原理及应用》德国西门子：《西门子S7-300使用手册》王永华，A.Verwer（英）：《现场总线技术及应用教程》
5啤酒发酵控制系统软件设计
5.1程序流程图设计
系统基本的程序流程图如图5-1所示。
啤酒发酵过程中，根据发酵进行的程度（发酵时间，糖度，双乙酰含量等），发酵罐上，中，下3段温度的差异，以及3段各自的变化趋势，为了达到预定的控制效果，采用自动或由操作人员手动选择控制的方法。
程度中设定了手动操作和自动控制选择开关，在任意阶段都能够实现两者间的切换，实现了温度，压力的手动,自动选择控制。程序中有人工阶段选择开关，可以在任意阶段间跳转，从而避免了因操作人员偶尔失误而无法实现后续程序正常运行的情况。
5.2 PLC功能模块程序设计
1.出啤酒发酵时间。在程序中必须能够得到每个发酵罐的时间，然后由当前时间计算出罐内啤酒的已经发酵时间。
2.计算当前时刻的设定温度。处在发酵过程中的每一个发酵罐根据各自的生产需要，都有一个工艺设定曲线。在计算出发酵的时间后，可以通过计算得到当前时刻的设定温度。
3.计算当前时刻的电磁阀开度。计算出当前时刻的设定温度后，可以计算出温度的偏差值，使用简单的PID控制回路就可以计算出电磁阀的开度。由于电磁阀是二位式的，所以其阀的开关动作作为占空比连续变化的PWM输出。电磁阀的PWM输出波形图如图5-2所示。
图中为电磁阀动作周期，为电磁阀关闭时间，为电磁阀打开时间。
，，之间的关系为=+。电磁阀的阀位值=/×100%。
在附录中，列出了在系统控制中比较重要的模块。
5.3上位机组态软件设计
组态软件是数据采集监控系统SCADA的软件平台工具，使用户在不需要编代码程序的情况下便可对目标工程项目进行监控和控制的软件系统。
本系统上位机的软件开发由SIEMENS组态软件WinCC组态，WinCC的强大的开发能力和灵活性以及可靠的稳定性是我们本工程的有力保障。实现实时监控功能，数据记录功能，报警功能，打印报表功能及远程浏览和通信功能。操作员不仅可以通过美观的界面监视、控制自己的工艺流程，而且可以浏览相关过程的生产状况，各个工艺数据的实时趋势曲线。
为了保证温度设定值正常，设有温度的上下限报警，为了保证罐内压力恒定，设有压力的上下限报警。报警记录可查阅。连接打印机等输出设备可生成统计报表。
一、操作步骤
（一）运行。确保控制盘内的所有空开上电，CPU处于运行状态。打开计算机，WinCC便自动运行。若运行画面未出现，激活WinCC运行按钮
激活运行按钮后WinCC自动运行进入运行画面，点击菜单中的显示发酵罐的流程图，如图5-3：
图5-3 发酵罐流程图
在该画面中显示冷媒的压力、温度，各发酵罐的压力、温度并可操作控制温度的电磁阀，单击对应的电磁阀，弹出如下对话框：
单击按钮电磁阀一分钟后打开，电磁阀由红色变成绿色。
若察看整个信息状态则单击进入整个信息画面。为打印按钮，此打印按钮拷贝整个屏幕。为退出按钮，单击可退出WINCC运行系统并关机。
（二）发酵罐区各罐的温度曲线的设定与操作，单击进入画面，选择某一发酵罐，则进入此罐的温度设定与手自动控制画面当中，如图5-4。
将各温度参数段设定好后，（参数设定由操作员设定）将手自动打到自动状态，进酒后按下启动按钮，则自动发酵过程开始。温度到达温度1后通过自动打开冷媒阀自动保温，操作员检查发酵情况，糖度满足要求后按下停止1按钮，开始自动升温，到达温度2后又开始自动保温，操作员检查发酵情况，双已酰满足要求后按下停止2按钮后温度开始按照所设定的曲线保温直至结束，若整个发酵过程完成，按下停止按钮。在整个自动发酵过程中，若没有结束，按下停止按钮是不起作用的。同时在自动过程当中可随时打到手动状态，鼠标单击电磁阀打开或关闭来调节温度后再打到自动，温度照样按设定曲线保温。
图5-4 发酵罐温度设定与操作界面
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