白酒规模化勾调智能控制系统开发.pdf

酿酒科技2011年第4期（总第202期） LIQUORMAKING SCIENCE TECHNOLOGY2011 No4(Tol202) 白酒规模化勾调智能控制系统开发 收稿日期：20110307 作者简介：张煜行（1967-），男，副总经理，教授级高工，长期从事酿酒技术研究工作。 张煜行， 孟庆才， 李泽霞 （河北衡水老白干酒业股份有限公司，河北衡水053000） 摘要： 白酒勾兑技术已经在行业内得到成熟应用， 通过建立白酒勾调智能控制系统， 保证了规模化勾兑的准确 度， 促进了企业信息化水平的提高， 适应 “两化” 融合的发展要求。 关键词： 白酒勾调； 智能控制； 规模化 中图分类号：TS262.3；TS261.4；TP27文献标识码：B文章编号：10019286（2011）04011203 Development of Intelligent Large-scale Liquor Blending System ZHANG Yu-hang, MENG Qing-cai and LI Ze-xia （Hebei Hengshui Laobaigan Liquor Co.Ltd., Hengshui, Hebei 053000,China） Abstract: Liquor blending techniques have already been applied proficiently in liquor-making industry. The development of intelligent large-scale liquor blending system could ensure the accuracy of large-scale liquor blending and improve the informatization level for liquor-making enter- prises. Key words: liquor blending; intelligent control; large-scale 1白酒勾调技术应用现状 白酒勾兑是随着白酒生产技术的进步而逐渐形成的 白酒关键技术之一。特别是在20世纪7080年代，降度 酒与低度酒的出现及其后来逐渐成为白酒的主流产品， 极大地促进了白酒勾调技术的进步， 形成了其调度、调 香、调味和保持单品固有风格的重要作用。一名优秀的品 酒师可以将有不同特色（甚至于有缺陷）的基酒，勾调在 一起形成一款优秀的产品。 “勾兑是一门技术，也是一门 艺术”，这是业内对勾调作用的认同与概括，因此，白酒勾 调环节也是各企业特别重视保密的地方。 品酒师从勾调定型的小样到正式灌装前的放大过程 很重要，少则几千升多则几百千升，控制不好就和小样不 符，经常会有“面多了加水，水多了加面”的反复勾兑局面 出现，不但效率低，还会造成基酒浪费，品酒师辛辛苦苦 勾调定型酒样的效果会被打折扣。随着白酒行业的发展， 产量的增加，新型白酒出现，调味酒、调味液的大量采用， 这些问题就更加突出， 成为行业内关注度很高的共性难 题， 多年来一些有技术实力的厂家都根据自身的具体情 况利用多种计量方法试图解决好这一问题。 衡水老白干 酿酒集团自20世纪90年代初开始利用计算机技术，实 验对传统的勾调操作环节进行升级，但限于软件、硬件等 诸多制约，未能取得重大进展，直到2005年才获得成功， 之后经过不断完善，形成了一套有自身特色、经济实用的 智能勾兑系统。 2规模化勾调智能控制系统的总体设计要求 在规模化勾调智能控制系统的总体设计时要考虑以 下几方面的要求： 以计算机控制技术集成为核心部件， 选配适宜的 计量器具和信号传递设备， 实现白酒大样勾兑的自动控 制。 根据白酒勾兑工艺特点， 编写勾兑过程中所需的 软件。在编写软件及选择数据采集设备时，充分考虑一年 四季不同温度下酒液体积的较大变化， 硬件设施要选择 耐较恶劣气候条件的。 结合现有基酒组合方法和勾兑罐区的具体情况， 分析预测未来一段时间的发展，设计适宜的管道网络、计 量器具和控制器定位及数据传输的方式。 鉴于小样勾兑及成品酒灌装均以体积单位计量， 所有的计量器具和酒水的计算均以体积单位计量， 避免 增加工作量和折算误差。 勾兑时，调味和降度要同时进行，不同品种酒可以 同时勾调。 勾兑过程实现远程监控以数据资源共享。 规模化勾调智能控制系统的网络拓扑图见图1。 3规模化勾调智能控制系统的技术特点 白酒勾调规模化生产最根本的是实现白酒勾调小样 与大样勾兑的精确对应， 理化指标和感官品评的稳定一 致。 勾调自动控制生产系统性能越优良， 生产效率就越 112 图 2控制系统软件组成 图 1白酒勾调控制系统网络拓扑图 高，指标重合率也越高。在规模化勾调智能控制系统过程 的关键控制点有以下几方面。 3.1硬件结构 勾调智能控制系统采用了以Profibus-DP现场总线 为基础的控制系统。该系统由操作站、工程师站、下位机、 现场仪表、执行器、控制器组成。 下位机采用西门子S7- 300 PLC系统。 3.2软件部分 控制系统软件分为：上位机软件、数据库管理软件、 PLC软件3个部分，见图2。 3.2.1上位机软件 上位机软件采用组态软件设计，通过OPC服务器与 下位机PLC进行通讯，实现人机交互、监视、控制下位机 运行、储存、记录运行数据、参数报警等功能。通过调取数 据库内配方编号，按配方数据设定各组分流量，流量是标 准状态流量（1个标准大气压、温度20 的流量），系统 自动将白酒实际流量换算成标准流量， 并记录在数据库 中。 勾兑过程完成后，自动生成报表。 3.2.2数据库软件 数据库采用SQL Server设计， 用于储存数据记录、 生成勾调配方、打印报表功能。 通过勾兑控制界面的“数 据处理”可登陆管理数据库。 3.2.3PLC软件 PLC软件完成数据的采集、控制运算、控制输出功 能，接受上位机的控制命令，反馈控制信息，上通下达。 3.3技术难点 设计白酒勾调自动控制生产系统一个难点是要考虑 基酒温度随环境温度改变，随着基酒温度的变化，基酒的 密度也变化。由于变化规律是非线性的，无法保证计算机 准确勾调。 即使采用复杂的质量流量计， 在不同的温度 下，不同酒度的基酒存在密度重合的问题，因此单纯提高 设备档次无法从根本上解决该问题，另外，也增加了反复 换算次数，易出误差。 采用查表法和数据插入法，虽然可 以近似解决，但需要数据库支持和上位机查询支持。在勾 调生产中一般采用下位机如PLC系统控制进行数据采 集和设备控制，PLC运算速度非常快，数据库查询由上位 机将查询结果通过通讯方式传到下位机， 对于复杂的查 表运算PLC控制站也很难做到，这种方式影响了下位机 性能的发挥。因此，设计时将探究温度与酒度的变化规律 作为重点。 以OIML（国际法制计量组织）的国际酒精表为基础 数据，采用MATLAB软件系统为工具总结其变化规律。 该软件运行界面见图3。 使用软件建模过程如下： 将要用于建模的数据保存 成Excel文件，数据格式要求每列数据为一个变量，每行 数据为对应的一组值，仅最后一列数据是因变量。 打开数据文件，导入数据，并根据数据绘制图形，使 得能直观的看到数据所表现出的模型形态。 将变量按区 域分块：对每个自变量进行调整及确定分区域的个数，可 以通过滑动条和输入框两种方式进行修改。点击“数据分 块”按钮进行数据分块，同时在图形中用红线画出区域分 界线，如图1中所示，对X1分4个区域，对X2分5个区 域， 根据给定的标准差上限计算各区域适用的幂函数模 图 3MATLAB 软件系统运行界面 张煜行， 孟庆才， 李泽霞 白酒规模化勾调智能控制系统开发 113 酿酒科技2011年第4期（总第202期） LIQUORMAKING SCIENCE TECHNOLOGY2011 No4(Tol202) ? ? ? ? 型阶次，在输入框中输入给定的标准差上限，点击“计算 所需阶次”按钮进行建模预计算，根据标准差上限等规则 推荐的阶次显示在分区的下拉列表右侧。 同时在图形中 绘制不同阶次的标准差和最大误差曲线。 在分区的下拉 列表中，可以选择不同分区域，同时右侧显示对应的阶次 推荐值，阶次曲线也相应改变显示。根据最终确定的模型 阶次进行拟合计算， 同时绘制对应分区域的原始数据与 拟合计算数据图形和误差图形。 同样，在分区的下拉列表中选择不同分区域后，原始 数据与拟合计算数据图形和误差图形也相应改变显示。 并将结果保存为csv文件，格式见图4。 结果文件的第一行为自变量阶次，按整体升幂排列， 之后2行为1组，前一行为适用范围，后一行为对应范围 内的模型系数。 在勾兑生产控制中可以根据该变化规律， 形成在不 同标准酒度范围的表达多项式， 系统实时对体积流量计 量和温度测量，由PLC根据表达多项式直接将实时流量 转换成标准体积流量， 实现了白酒在不同环境温度下的 快捷、准确计量问题。 4规模化勾调智能控制系统的应用效果 白酒勾调智能控制系统将硬件结构和软件功能融为 一体，该系统控制精确度高、稳定性好、生产效率高，实现 了小样与大样感官品评和理化指标的稳定一致， 保证了 成品酒的风格和质量要求。 实现了： 将酒水瞬时体积流量依据表达多项式直接折合成 标准状态的流量，是目前最简便、快捷、准确的白酒勾兑 计量方式。 白酒规模化勾调智能控制系统安装以来生产效率 较以前提高了5倍以上，2010年我公司成品酒勾兑一次 成功率达到100 %。 白酒勾调智能控制系统不仅计量准确、稳定可靠， 而且系统投资少、经济实用。 本公司开发的勾调控制软件获得了国家版权局计 算机软件著作权保护。 5结束语 规模化勾调智能控制系统消除了大样勾兑的偏差， 确保了成品酒勾兑批次间的稳定性， 使成品酒中微量成 分的数据积累、分析其与酒体风格的对应关系成为可能。 同时也对基酒的信息化管理提出了更高的要求。 具备了 利用计算机强大的存储和数据处理能力建立酒水管理信 息化平台的基础条件。 图 4结果 csv 文件保存格式图 2011 年贵州省新闻出版 （版权 ） 工作会议在贵阳召开 本刊讯： 2011 年 3 月 2 日至 3 日， 贵州省新闻出版 （版权 ） 工作会议在贵阳南天酒店召开， 各市 （州、 地 ） 、 县 （市、 区 ） 新闻出版 （版 权 ） 局局长， 贵州出版集团公司， 贵州日报报业集团以及当代贵州杂志社， 贵阳日报传媒集团， 贵州大学出版社， 部分图书、 报刊、 音 像、 出版、 印刷、 发行、 互联网出版单位负责人等 260 多人参加了会议。会议传达了 2011 年全国新闻出版工作会议和贵州省宣传部 长会议精神， 总结了 “十一五” 时期工作及 2010 年贵州省新闻出版 （版权 ） 工作， 对 2011 年贵州省新闻出版 （版权 ） 工作进行了部署。 “十一五” 期间， 贵州省新闻出版事业产业双丰收。 全省新闻出版业资产总额达 294.97 亿元， 同比增加 30 亿元， 行业不含税销售 收入(主营业务收入)219.65 亿元， 同比增加 18 亿元， 增长 8%， 全行业产业增加值增长 68 亿元， 同比增加 5 亿元， 增长 7 %， 同比增 幅明显。 共出版图书 6000 余种， 贵州省出版的 中国信息化丛书 、四大发明及西传东渐 、黔南丛书 、边地建筑丛书 4 种图书列 入国家 “十一五” 重点出版项目， 并把出版优秀黔版图书作为抓手， 出版的 民族民间艺术瑰宝 系列画册、中国侗族 、中国面具 史 等一批文化底蕴丰厚、 民族历史渊源的精版图书已入选国家新闻出版总署 “经典中国国际出版工程” 项目， 并有多种图书荣获国 家有关奖项。 文史天地 、南风窗 、新报 等一批报刊在打造 “一个品牌工程” 中， 质量逐年提升。 文史天地 在全国同类期刊中发行量位 居前列， 2010 年期发数近 10 万册， 入选 “全国百佳期刊进连队” 优秀期刊。有 19 种期刊荣获第一届贵州省优秀期刊奖。 贵州省新闻出版体制改革取得阶段性成果， 贵州日报报业集团公司积极推进经营实体剥离转制， 形成了 “8 报 1 刊 1 网” 的报业 新格局； 贵州出版集团公司的转企改制促进了贵州省出版产业集团化规模的