lập trình điều khiển , giám sát cho lò nhiệt trong nhà máy bia sử dụng s7-300 ( hệ thống scada )

1
Mục lục
Mục lục 1
Phần mở đầu 8
1. Lý do chọn đề tài 8
2. Mục đích 9
3. Nội dung thực hiện 9
Chơng 1: Giới thiệu về quy trình công nghệ sản xuất
Bia 9
Chơng 2: Tổng quan về thiết bị điều khiển PLC 9
Các bớc thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC 9
Chơng 3 : Khái quát về hệ SCADA và phần mềm WinCC 9
Chơng 4: Chơng trình lập trình điều khiển, giám sát
cho lò nhiệt trong nhà máy bia sử dụng PLCS7-300 9
4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn 9
5. Hớng phát triển của đề tài 10
6. Phơng pháp thực hiện 10
PHầN NộI DUNG 11
Chơng 1 11
Giới thiệu Về QUI TRìNH CÔNG NGHệ SảN XUấT BIA 11
1.1. Thành phần 11
1.1.1. Gạo 11
1.1.2. Malt 11
1.1.3. Men 12
1.1.4. Hoa Hupblon 12
1.1.5. Nớc 12
1.2. Quy trình công nghệ sản xuất Bia 13
Hình 1.1: Quy trình công nghệ sản xuất Bia 13
2
1.3. Sơ đồ khối công nghệ sản xuất bia 15
Hình 1.2: Sơ đồ khối công nghệ sản xuất Bia 15

1.3.1. Nhà nghiền 15
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị nhà nghiền 16
a) Nghiền gạo (Van V2, V7 đóng) 17
b) Nghiền malt (Van V1, V6 đóng) 17
c) Làm vệ sinh 17
1.3.2. Nhà nấu 18
Hình 1.4: Quá trình trao đổi nhiệt ở Tank nấu gạo 18
Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Tank nấu 19
Hình 1.6 : Nguyên lý hoạt động của khâu trộn 22
1.3.3. Nhà lên men và lọc bia 23
Hình 1.7 : Quá trình hạ nhiệt 23
Hình 1.8 : Nguyên lý hoạt động 23
1.3.4. Nhà chiết 25
Hình 1.9: Nguyên lý hoạt động nhà chiết 25
a) Máy rửa chai 26
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy rửa chai 26
b) Máy chiết 26
Hình 1.11: Hoạt động của cơ cấu nâng chai bằng cam và con lăn 27
Hình 1.12: Hoạt động của máy chiết bia 28
c) Máy đóng nắp chai 28
Hình 1.13: Nguyên lý hoạt động máy đóng nắp 29
Hình 1.14: Hình chiếu bằng hoạt động máy đóng nắp chai 29
d) Máy thanh trùng 30
Hình 1.15: Sơ đồ hoạt động máy thanh trùng 30
Hình 1.16: Bố trí nhiệt độ trong các ngăn 31
e) Máy dán nhãn 32
Hình 1.17: Nguyên lý hoạt động của máy dán nhãn 32
f) Máy in ngày sản xuất 33
Hình 1.18: Nguyên lý hoạt động của máy in ngày sản xuất 33
3

g) Máy bốc chai 33
Chơng 2 34
tổng quan về thiết bị điều khiển PLC S7-300 34
2.1. Giới thiệu chung 34
Hình 2.1: Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC 35
2.2. Các modul PLC S7-300 37
Hình 2.2 : Cấu hình một thanh rack các modul của một trạm PLC S7-300 37
2.2.1. Modul CPU 37
Hình 2.3: Một số CPU của PLC S7-300 38
2.2.2. Modul mở rộng 38
Hình 2.4 : Một số modul mở rộng của PLC S7-300 40
2.3. Ngôn ngữ lập trình 41
2.4. Tập lệnh 42
2.4.1. Nhóm lệnh logic tiếp điểm 42
2.5. Bộ nhớ 49
2.5.1. Vùng nhớ chơng trình 49
2.5.2. Vùng nhớ hệ thống 49
2.5.3. Vùng nhớ dữ liệu 50
Hình 2.5: Phân chia các vùng ô nhớ trong CPU 51
2.6. Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các modul mở rộng 51
Hình 2.6: Nguyên lý trao đổi dữ liệu giữa CPU và các modul mở rộng 52
2.7. Bộ thời gian (Timer) 52
2.8. Bộ đếm (Counter) 53
2.9. Các bớc thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC 54
2.9.1. Xác định quy trình công nghệ 54
2.9.2. Xác định ngõ vào, ngõ ra 54
2.9.3. Viết chơng trình 54
2.9.4. Nạp chơng trình vào bộ nhớ 54
2.9.5. Chạy chơng trình 55
2.10. Truyền thông giữa PLC và PC 55

4
Hình 2.7: Mô tả PC đọc thông tin về bộ nhớ và trạng thái hoạt động của PLC 56
Hình 2.8: PC ghi dữ liệu về bộ nhớ và trạng thái hoạt động của PLC 56
Hình 2.9: PC gửi dữ liệu đến máy tính 57
2.11. Soạn thảo một Project 57
2.11.1. Cài đặt phần mềm 57
2.11.2. Lập trình 57
Hình 2.10 : Cách mở một dự án 58
Hình 2.11 : Chọn Next màn hình để mở một dự án 58
Hình 2.12 : Chọn CPU dùng trong dự án 59
Hình 2.13 : Chọn khối, ngôn ngữ dùng trong dự án 59
Hình 2.14 : Đặt tên cho dự án 60
Hình 2.15 : Khai báo cấu hình phần cứng 60
Hình 2.16 : Chọn Install HW Updates trong hộp thoại Options 61
Hình 2.17 : Chọn Install trong hộp thoại Install Hardware 61
Hình 2.18 : Chọn loại CPU, IO Modul, dùng trong dự án 62
Hình 2.19: Mở cửa sổ để viết chơng trình 62
2.11.3. Download và mô phỏng 63
Hình 2.20 : Thực hiện download chơng trình 63
2.12. Truyền thông trên MPI 63
2.12.1. Công dụng 63
Hình 2.21: Cấu trúc mạng MPI 63
Hình 2.21 : Các lựa chọn địa chỉ truyền thông 64
Hình 2.22 : Màn hình sau khi chọn địa chỉ truyền thông 65
Hình 2.23 : Chọn địa chỉ truyền thông 65
Hình 2.24 : Download địa chỉ truyền thông xuống PLC 66
2.12.2. Tính năng 66
Chơng 3 67
KHáI QUáT Về Hệ SCADA Và PHầN MềM WinCC 67
3.1.Tổng quan về hệ SCADA 67

Hình 3.1: Cấu hình của một hệ SCADA điển hình 68
5
3.2. Tổng quan v ph n m m thiết kế WinCC 68
3.2.1. Giới thiệu chung 68
Hình 3.2: Đặc tính mở của phần mềm WinCC 69
3.2.2. Các đặc điểm chính 70
3.2.3. Các cấu hình hệ thống cơ bản 71
3.2.4. Các chức năng SCADA cơ bản 72
3.2.5. Các chức năng cơ bản 73
3.3. Truyền thông trong môi trờng WinCC 76
3.3.1. Bản chất truyền thông giữa máy tính (PC) và PLC 76
Hình 3.3: Bản chất của quá trình truyền thông trong WinCC 76
3.3.2. Hàm truyền thông cơ bản 78
3.4. Cài đặt phần mềm 79
3.5. Thiết kế giao diện 79
Hình 3.4: Biêủ tợng của WinCC 79
Hình 3.5: Tạo một Project mới 80
Hình 3.6: Các cách kết nối giữa PC và PLC 80
Hình 3.7: Chọn kết nối giữa một PC và một PLC 81
Hình 3.8: Đa các th viện vào dự án 81
Hình 3.9: Chọn kiểu màn hình HMI 82
Hình 3.10: Lựa chọn thiết bị cần lập trình 82
Hình 3.11: Màn hình giao diện của WinCC 83
Hình 3.12: Cửa sổ khai báo các trờng của Project 84
Hình 3.13: Cách lấy thanh công cụ 84
Hình 3.14: Thanh công cụ 85
Hình 3.15: Các cách kết nối 85
Hình 3.16: Thông tin kết nối 86
Chơng 4 87
CHƯƠNG TRìNH LậP TRìNH ĐIềU KHIểN, GIáM SáT CHO Lò

NHIệT TRONG NHà MáY BIA Sử DụNG PLC S7- 300 87
4.1. Lập trình điều khiển nhiệt độ Tank nấu gạo 87
6
4.1.1. Quy trình công nghệ 87
Hình 4.1: Sơ đồ thuật toán điều khiển nhiệt độ của Tank nấu gạo 87
4.1.2. Lựa chọn thiết bị 88
Hình 4.2: Giao diện giám sát nhiệt độ, thời gian 88
Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý Thermocouple 88
Bảng 4.1: Một số loại cặp nhiệt thông dụng 89
Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý Thermocouple khi nối với dụng cụ đo 89
4.1.3. Xác định địa chỉ vào, ra cho PLC 91
Bảng 4.2: Định địa chỉ đầu vào 91
Bảng 4.3: Định địa chỉ đầu ra 92
4.1.4. Chơng trình điều khiển 92
4.2. Thiết kế giao diện điều khiển sử dụng phần mềm WinCC 98
4.2.1. Giao diện điều khiển hệ thống 98
Hình 4.5: Giao diện khởi động hệ thống 98
Hình 4.6: Đặt tên cho Button_2 98
Hình 4.7: Chọn màn hình khi nhấn nút Start 99
Hình 4.8: Đặt tên cho Button_4 99
Hình 4.9: Thoát khỏi màn hình khi nhấn nút Exit 99
Hình 4.10: Viết chữ vào Text Field 100
Hình 4.11: Giao diện điều khiển của hệ thống 100
4.2.2. Xây dựng chơng trình liên kết giữa WinCC và PLC 100
Hình 4.12: Đặt tên vào Tag, chọn kiểu Mode cho cảm biến nhiệt độ PT100 101
Hình 4.13: Tạo Tag cho cảm biến nhiệt 102
Hình 4.14: : Đặt tên vào Tag, chọn kiểu Mode cho nhiệt độ đặt ngỡng dới 102
Hình 4.15: Tạo Tag cho nhiệt độ đặt ngỡng dới 102
Hình 4.16: Đặt tên vào Tag, chọn kiểu Mode cho nhiệt độ đặt ngỡng trên 103
Hình 4.17: Tạo Tag cho nhiệt độ đặt ngỡng trên 103

Hình 4.18: Đặt tên vào Tag, chọn kiểu Mode cho Timer 104
Hình 4.19: Tạo Tag cho Timer 104
Hình 4.20: Đặt tên cho Button_6 104
Hình 4.21: Đặt tên cho Button_6 105
7
4.3. Thử nghiệm hệ thống điều khiển, giám sát 105
Kết luận 106
Tài liệu tham khảo 107
Danh mục bảng
Bảng 4.1: Một số loại cặp nhiệt thông dụng Error: Reference source not found
8
Phần mở đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá, tự động hoá là không thể
thiếu trong mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo ra sản phẩm có
chất lợng cao cho xã hội và khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trờng.
Ngay từ khi mới ra đời PLC đã trở thành cơ sở trong công nghiệp tự động
hoá, đặc trng của PLC là sử dụng vi xử lý để xử lý thông tin, các nối ghép logic
cần thiết trong quá trình điều khiển đợc xử lý bằng phần mềm do ngời sử dụng
lập nên và cài vào. Do đó, ngời ta có thể giải quyết nhiều bài toán về tự động hoá
khác nhau trên cùng một bộ điều khiển mà hầu nh không cần phải biến đổi gì
ngoài việc nạp chơng trình khác nhau. PLC giám sát thờng xuyên các trạng thái
của hệ thống thông qua tín hiệu báo về của các thiết bị vào, tiếp theo PLC sẽ căn
cứ trên chơng trình logic để quyết định tiến hành hoạt động các đầu ra. Việc
trao đổi thông tin và dữ liệu giữa trung tâm điều khiển với thế giới bên ngoài đợc
thực hiện thông qua hệ thống giao diện, ngoài ra bộ điều khiển trung tâm còn có
thể trao đổi thông tin với các máy tính khác. So sánh với các hệ thống điều
khiển thế hệ cũ dùng rơle thì kỹ thuật PLC có u thế tuyệt đối về khả năng linh
động và khả năng giải quyết những bài toán tự động hoá phức tạp .

Nền kinh tế nớc ta đang ngày càng phát triển, nhu cầu về tự động hoá
ngày càng cao để có thể đáp ứng đợc đòi hỏi của quá trình công nghiệp hoá- hiện
đại hoá. Cũng nh để đáp ứng nhu cầu về đời sống tinh thần của con ngời thì nhà
máy Bia đã ra đời. Chính vì vậy em chọn đề tài này nhằm giúp em đánh giá đợc
khả năng tích luỹ kiến thức bấy lâu trong nhà trờng, cũng từ đó mà nắm vững đ-
ợc kiến thức chuyên ngành, áp dụng tốt linh hoạt vào thực tiễn.
9

Trong quá trình thực hiện đồ án em phải tìm tòi, trao đổi, tổng hợp kiến
thức để vận dụng vào thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát lò nhiệt trong nhà
máy Bia cho phù hợp với yêu cầu của thực tế.

Chơng 1: Giới thiệu về quy trình công nghệ sản xuất Bia.
Nội dung chính của chơng này là tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất
bia nói chung.
Chơng 2: Tổng quan về thiết bị điều khiển PLC.
Tìm hiểu cấu trúc chung của một bộ PLC; PLCS7- 300 : các modul; ngôn
ngữ lập trình ; tập lệnh, bộ nhớ, bộ thời gian (Timer), bộ đếm (Counter).
Các bớc thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC
Soạn thảo một Project.
Truyền thông giữa PLC và PC.
Chơng 3Khái quát về hệ SCADA và phần mềm WinCC.
Tìm hiểu về hệ SCADA; phần mền WinCC: Đặc tính mở, các đặc điểm
chính, các chức năng, các cấu hình hệ thống cơ bản Thiết kế giao diện.
Chơng 4: Chơng trình lập trình điều khiển, giám sát cho lò nhiệt trong nhà
máy bia sử dụng PLCS7-300.
Hiểu đợc quy trình công nghệ; xác định địa chỉ vào, ra cho PLC; chơng
trình điều khiển; thiết kế giao diện sử dụng phần mềm WinCC; xây dựng chơng
trình liên kết giữa WinCC và PLC.
ý !"

Ngày nay lĩnh vực tự động hoá và tin học công nghiệp là mũi nhọn của kỹ
thuật hiện đại, nhiều hệ thống điều khiển tự động đã ra đời nhằm phục vụ nhiều nhu
cầu khác nhau của đời sống và đợc ứng dụng rất thành công đem lại hiệu quả công
10
việc rất cao. Một trong những phơng án tốt nhất và đợc sử dụng rộng rãi hiện nay là
thay thế hệ thống đó bằng bộ điều khiển PLC. Vì vậy thiết kế, điều khiển, giám sát
lò nhiệt sử dụng thiết bị lập trình điều khiển PLC làm nâng cao năng suất, chất lợng
của dây truyền sản xuất Bia là một điều tất yếu hiện nay.
#$%&'()*
Đề tài này cho ta nắm khái quát một hệ thống tự động, tuy nhiên trên thực
tế có nhiều cách điều khiển, giám sát khác nhau tuỳ theo nhu cầu công nghệ mà
ta thiết kế cho hợp lý. Từ những kiến thức tiếp thu đợc qua đề tài này ta có thể
phát triển thành điều khiển, giám sát cho lò nhiệt trong các hệ thống điều khiển
công nghiệp khác có quy mô lớn và rộng hơn.
+,-&'&
Trong quá trình làm đồ án sử dụng những phơng pháp sau:
Phơng pháp nghiên cứu lý luận
Phơng pháp nghiên cứu thực tiễn
Phơng pháp thống kê toán học
Phơng pháp chuyên gia
Phơng pháp thực nghiệm
Tuy nhiên, PLC là một lĩnh vực mới đối với sinh viên đang còn ngồi trên
ghế nhà trờng cũng nh thời gian nghiên cứu tơng đối ngắn, nên mặc dù đợc thầy
giáo hớng dẫn tận tình và sự nỗ lực của bản thân nhng không thể tránh khỏi
những sai sót.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo.(/$0cùng các thầy
trong bộ môn đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Sinh viên thực hiện
,12.3$4
11

PHầN NộI DUNG
5-
Giới thiệu Về QUI TRìNH CÔNG NGHệ SảN XUấT BIA
.&/
Nguyên liệu dùng để sản xuất bia bao gồm: gạo, malt, H
2
0, men, hoa
hupblon. Trong đó malt và hoa hupblon là hai nguyên liệu chính dùng để sản
xuất bia, nó có chất lợng cao của các hãng cung cấp hàng đầu thế giới. Việc sản
xuất dựa trên nền tảng công nghệ tiên tiến và tuân thủ nghiêm ngặt theo đúng
các quy trình công nghệ cũng nh các tiêu chuẩn của Việt Nam -Thế giới. Ngoài
ra có thể thay thế malt bằng nguyên liệu phụ nh bột mì, gạo ngô hay malt cha
nảy mầm. Tuy vậy cho đến nay bia trên thế giới đợc sản xuất chủ yếu với công
thức cổ điển:
BIA = MALT + HOA HUPBLON + NƯớC
ở các cơ sở sản xuất bia lớn trong nớc ta hầu hết các nguyên liệu đợc nhập
từ nớc ngoài chủ yếu là malt và hoa hupblon .
1.1.1. Gạo
Chỉ là nguyên liệu phụ (chiếm 30% thành phần nguyên liệu sản xuất bia),
nguyên liệu dùng để thay thế nhằm giảm giá thành sản phẩm. Gạo đợc mua từ
gạo ăn bình thờng, đem nghiền nát sau đó say mịn ở dạng tấm và đợc đa vào nồi
gạo. ở nồi gạo, gạo dạng tấm đợc hoà tan bằng nớc ở 77
0
C và hỗn hợp đó đợc hồ
hoá ở 100
0
C. Trong quá trình hồ hoá có bổ sung thêm một số hoá chất nh: CaCl
2
,
CaSO

4
nhằm mục đích cung cấp Ca
2+
để phục vụ cho quá trình đờng hoá sau này
và có bổ sung thêm 1 loại enzym chống cháy có tên thơng mại là Termamyl để
pha loãng dung dịch, chống trờng hợp cháy nồi và enzym này phải là enzym chịu
nhiệt cao.
1.1.2. Malt
Là loại hạt ngũ cốc hay thờng gọi là lúa mạch (chiếm 70% thành phần
nguyên liệu sản xuất bia). Nó đợc nhập từ các nớc Anh, úc, Đan Mạch. Chất l-
12
ợng malt đợc đảm bảo theo tiêu chuẩn quy định đối với nguyên liệu sản xuất bia.
Malt dạng hạt sau khi xay đợc hoà tan bằng nớc ở 37
0
C và cho vào nồi malt (tank
nấu malt). Đối với việc hoà tan malt khác với hoà tan gạo vì malt dễ bị hiện tợng
đóng cục hơn do đó malt đợc khuấy trộn dới dạng phun nớc trớc khi cho vào nồi
phun.
Malt còn đợc dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thờng không đủ độ
màu vì thế ngời ta thêm malt đen để tăng độ màu cho Bia.
1.1.3. Men
Là chất xúc tác có nguồn gốc prôtêin, đó là những phân tử có cấu tạo từ
axit amin và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptit. Tác dụng xúc
tác là nhờ các quá trình lên men. Đó là những quá trình trong đó xảy ra sự thay
đổi thành phần hoá học của chất gây ra do kết quả hoạt động của các vi sinh vật
nào đó (ví dụ: men rợu, nấm hoặc vi khuẩn).Trong những trờng hợp này, những
chất men do vi sinh vật tạo ra là những yếu tố xúc tác. Chất men vẫn giữ đợc khả
năng hoạt động và tác dụng của nó khi lấy nó ra khỏi vi sinh vật. Mỗi loại men
có một hơng vị riêng.
1.1.4. Hoa Hupblon

Dùng để tạo vị đắng cho bia. Cây hupblon là một loại dây leo, thích hợp
khí hậu ôn đới, đợc trồng nhiều ở Anh, Mỹ. Có 2 loại hupblon là: hupblon
bittermiss và hupblon Aroma. Cả 2 loại này đều phải đợc bảo quản ở nhiệt độ dới
10
0
C để giảm độ mất mát của axit. Trên cây hupblon ngời ta thờng dùng hoa của
cây để tạo vị đắng cho bia vì hoa của cây hupblon có vị đắng nhiều hơn.
1.1.5. Nớc
Nguồn nớc sử dụng của bia đợc lấy từ nhà máy nớc, phải đảm bảo các chỉ
số kỹ thuật phù hợp cho việc sản xuất bia.
Chất lợng sản phẩm phải thoả mãn với các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về vệ
sinh an toàn thực phẩm, chất lợng ổn định.
Malt Gạo
6%
7389h:8
Đường hóa
Nghi(
Dịch đường 11
0

P
Termany
l
(10g)
Nghi;<
Lên men chính
Lạnh nhanh
Tách cặn
Lọc Bia
Nấu hoa (90 phút)


Lên men phụ
CO
2
Men
sữa
Bão hòa CO
2
Nấm men
sữa
Rửa bã
Nước
Bia
hơi
CO
2
13
=>(?@ABCDE
H×nh 1.1: Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt Bia.
14
Trên thực tế, sản xuất bia có thể điều khiển theo một trong 3 hình thức nh sau:
+ Bằng tay
+ Bán tự động
+ Tự động hoàn toàn
Khi nền kinh tế phát triển dẫn tới đời sống ngời dân ngày càng phát triển,
cũng từ đó các yêu cầu của ngời tiêu thụ càng khắt khe hơn, không những yêu
cầu về giá cả mà còn cả về chất lợng sản phẩm. Chất lợng sản phẩm bia phụ
thuộc rất lớn vào chế độ điều khiển. Chẳng hạn nếu điều khiển ở chế độ tự động,
không những giảm đáng kể thời gian, giảm bớt số lợng công nhân mà còn đảm
bảo hệ thống làm việc chính xác với các yêu cầu về thời gian, nhiệt độ một

cách đồng bộ theo đúng quy trình công nghệ.
Từ quy trình công nghệ sản xuất bia để đơn giản ta khái quát thành sơ đồ
khối.
15
F-: G@ABCD;
Hình 1.2: Sơ đồ khối công nghệ sản xuất Bia
Trong đồ án này sẽ trình bày quy trình công nghệ sản xuất bia ở chế độ tự
động hoàn toàn từ khâu đa nguyên liệu vào, nghiền, nấu, trộn, lên men, cho tới
khâu hoàn thiện.
1.3.1. Nhà nghiền
Nhà nghiền thực hiện hai công đoạn nghiền gạo và malt, nó bao gồm hai
tank lớn dự trữ nguyên liệu và hai vít tải đứng. Nghiền gạo là dùng nghiền búa
đập nát gạo. Nghiền malt thì dùng lulo với kích cỡ có thể chỉnh đợc để điều
chỉnh độ mịn của malt ở đầu ra.
HI
2J!H

D
0
K1
H
16
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị nhà nghiền
Bên trong mỗi tank đều có hai cảm biến để báo mức nguyên liệu (mức cao
nhất và thấp nhất ). Máy nghiền gạo gồm có một động cơ xoay chiều (trạng thái
hoạt động của động cơ đợc giám sát bằng cảm biến). Máy nghiền malt gồm một
động cơ điều khiển hai lô nghiền. Các van trong hình vẽ đóng mở đợc điều
khiển bằng tín hiệu điện.
Trớc khi thực hiện công đoạn nghiền, gạo và malt đợc sàng kỹ bằng máy
sàng trớc khi cho vào hai tank dự trữ, nhằm loại bỏ các vật liệu cứng nh cát,

sạn
Quy trình thực hiện tại nhà nghiền nh sau (thực hiện khi nguyên liệu đầy
đủ trong các thùng):
17
a) Nghiền gạo (Van V2, V7 đóng)
Cảm biến mức trong thùng chứa gạo sẽ báo mức gạo, nếu mức gạo trong
thùng nằm trong phạm vi cho phép thì hệ thống làm việc (nếu không đủ lợng gạo
băng tải liệu hoạt động để cấp liệu)
Van V3 đóng van V1 mở, gạo sẽ vào cân nếu khối lợng gạo đạt mức yêu
cầu thì van V1 đóng van V3 mở máy nghiền hoạt động. Đồng thời van V4 mở
để cho nớc trộn cùng với gạo
Van V6 mở (van V7 đóng) máy bơm M2 sẽ đẩy nguyên liệu sang nồi nấu
gạo
b) Nghiền malt (Van V1, V6 đóng)
Cảm biến mức trong thùng chứa malt sẽ báo mức malt, nếu mức malt
trong thùng nằm trong phạm vi cho phép thì hệ thống làm việc (nếu không đủ l-
ợng malt băng tải liệu hoạt động để cấp liệu)
Van V3 đóng van V2 mở, malt sẽ vào cân nếu khối lợng malt đạt mức yêu
cầu thì van V1 đóng van V3 mở máy nghiền hoạt động. Đồng thời van V4 mở
để cho nớc trộn cùng với malt
Van V7 mở (van V6 đóng) máy bơm M2 sẽ đẩy nguyên liệu sang nồi nấu
malt
c) Làm vệ sinh
Quá trình làm vệ sinh máy thực hiện khi kết thúc một mẻ nấu, công đoạn
làm vệ sinh đợc tiến hành nh sau:
Máy ngừng hoạt động, các van V1, V2, V3, V4 đóng
Van V5 mở để cho dịch CIP vào trong máy nghiền (hai lô nghiền) làm vệ
sinh. Dịch CIP chính là dung dịch sút (NaOH) nồng độ loãng có tác dụng tẩy
rửa.
Van V6, V 7 mở và bơm M2 hoạt động để bơm dịch CIP sang hai tank

nấu gạo và malt, thực hiện làm vệ sinh nhà nấu.
Quá trình nghiền gạo và malt đợc thực hiện riêng biệt, sau khi nghiền gạo
hoàn thành thì mới nghiền malt hay ngợc lại.
18
1.3.2. Nhà nấu
Nhà nấu gồm có hai tank lớn, trong đó một tank để nấu gạo và một tank
để nấu malt. Gạo và malt từ nhà nghiền sẽ đợc đa đến hai tank này có pha trộn
với nớc nhờ bơm M2, quá trình bơm nhiên liệu kết thúc khi cảm biến báo mức
đầy trong tank có tín hiệu. Nhiệt để cung cấp cho nhà nấu là hơi nớc nóng đợc
gia nhiệt tại khu vực cung cấp nhiệt và CO
2
.
Quy trình nấu đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật về thông số nhiệt độ là rất cao, độ
chính xác nhiệt độ trong tank nấu là yếu tố góp phần quyết định chất lợng sản
phẩm bia.
Quá trình trao đổi nhiệt nhờ hệ thống ống dẫn hơi nớc nóng, nguyên liệu
đi từ trên xuống và hơi nớc nóng đi theo chiều ngợc lại từ dới lên.
Hình 1.4: Quá trình trao đổi nhiệt ở Tank nấu gạo
Hơi nớc
nóng vào
Hơi n
ớc ra
Nguyên
liệu vào
Nguyên
liệu ra
19
*) Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nh sau:
Nguyên liệu từ nhà nghiền đa sang tank nấu nhờ bơm M2. Nguyên liệu đi
từ trên xuống, hơi nớc nóng ( nh hình vẽ ) cung cấp nhiệt cho nguyên liệu.

Nguyên liệu sẽ đợc duy trì ở mức nhiệt độ không đổi trong thời gian nhất
định và sau đó sẽ tháo ở đờng nguyên liệu ra.
Hơi nớc nóng sau khi trao đổi nhiệt sẽ ngng tụ và đợc đa trả về nơi gia
nhiệt.
Sau khi tháo hết nguyên liệu, tank nấu sẽ đợc làm sạch.
a) Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tank nấu
Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Tank nấu
Các thiết bị trong tank nấu :
Hai cảm biến báo mức L1, L2 ( mức thấp và mức cao)
Một cảm biến nhiệt độ của Siemens L3
Có 5 van điện V8, V9, V10, V11 , V12
Hai môtơ bơm M3, M

2
Một đồng hồ báo nhiệt độ hơi nớc nóng.
Van 11
20
b) Nguyên lý hoạt động tank nấu nh sau:
Hoạt động đồng bộ cùng với quá trình nghiền, khi bắt đầu nghiền lò sẽ đ-
ợc gia nhiệt. Nguyên liệu từ nhà nghiền sẽ đợc bơm M2 chuyển sang, khi
nguyên liệu vợt quá mức thấp thì động cơ M

2

bắt đầu hoạt động. Van V8 mở để
tăng lợng nớc vào tank lợng nớc và nguyên liệu sẽ đợc pha trộn theo đúng tỷ lệ
đã quy định.Thì van V12 mở hơi nớc nóng theo hệ thống ống đi vào tank, quá
trình gia nhiệt bắt đầu. Cho đến khi nguyên liệu vào đầy tank, cảm biến báo mức
cao L1 có tín hiệu thì động cơ M

2

ngừng hoạt động đồng thời sẽ tạm dừng hoạt
động nghiền nguyên liệu cần nấu và sẽ chuyển sang nghiền nguyên liệu khác,
bơm M2 (bơm nguyên liệu từ nhà nghiền ) dừng hoạt động đồng thời van V9
đóng. Quá trình nấu bắt đầu, hơi nớc nóng cung cấp nhiệt cho nhà nấu. Các cảm
biến nhiệt độ có nhiệm vụ đo (các thông số nhiệt độ và khối lợng đợc thể hiện
trên panel điều khiển ).
Nhiệt độ trong tank nấu, có cảm biến nhiệt độ để theo dõi nhiệt độ từ tank
nấu nhằm tăng sự đồng đều nhiệt độ trong tank. Quá trình nấu kết thúc, van V12
đóng, van V10 mở đồng thời bơm M3 hoạt động để tháo nguyên liệu.
c) Quá trình làm vệ sinh tank nấu tiến hành nh sau:
Khi kết thúc quá trình tháo nguyên liệu, tất cả các van sẽ đóng. Quá trình
làm vệ sinh này tiến hành cùng với nhà nghiền, dịch CIP từ nhà nghiền theo van
V9 chảy vào tank để làm vệ sinh tank. Đồng thời van V11 mở để tháo dịch CIP
ra khỏi tank. Sau đó, van V8 mở để cho nớc sạch chảy vào làm sạch dịch CIP
còn lại trong tank. Van V11 mở để tháo sạch các chất còn lại trong tank.
Tại nhà nấu có ba tank nấu, trong đó có hai tank nấu hoạt động giống hệt
nhau là tank nấu gạo và malt. Một tank còn lại là nấu hupblon để cung cấp dịch
cho nhà lọc và đồng thời trộn với nguyên liệu sau khi nấu nhằm tạo hơng vị và
màu cho bia. Nguyên lý hoạt động của tank này cũng tơng tự nh trên. Tuy nhiên
kích thớc của tank này là không lớn, cho nên nó chỉ sử dụng một cảm biến đo
nhiệt độ.
21
Sau khi nấu xong, nguyên liệu gạo và malt sẽ đợc các bơm chuyển sang bộ
phận lọc để loại bỏ bã nguyên liệu. Bộ phận lọc này có nhiệm xới trộn hai
nguyên liệu trên lại với nhau trớc khi lọc. Kết thúc quá trình lọc sẽ đợc dịch gạo
và malt. Dịch gạo và malt tiếp tục chuyển đến tank trộn cùng với hupblon để tạo
hơng vị bia chuẩn bị lên men. Ngoài ra khu vực nấu còn có một tank trung gian
phòng khi sự cố nồi nấu thì có thể nồi còn lại nấu xong chuyển đến nồi trung

gian chứa. Sau đó cho nguyên liệu còn lại vào tank để nấu tiếp. Nấu xong thì
trộn hai nguyên liệu vào nồi lọc để tiến hành lọc bả và nớc dịch.
22
d) Sơ đồ hoạt động của khâu trộn gạo, malt và hupblon nh sau:
Hình 1.6 : Nguyên lý hoạt động của khâu trộn
*) Các thiết bị tank trộn
Các van V13, V14, V15
Bơm M4, M5
Cảm biến báo mức L

3
23
*) Nguyên lý hoạt động
Van V13, V14 ( van V15 đóng ) đồng thời mở cảm biến báo mức thấp L3
có tín hiệu, động cơ M4 quay tốc độ chậm cho đến khi nguyên liệu vào đầy.
Cảm biến báo mức cao L4 có tín hiệu van V13, V14 đóng đồng thời động cơ M4
chuyển sang chế độ quay nhanh sau thời gian định trớc. Sau thời gian này, động
cơ M4 chuyển sang chế độ quay chậm van V15 mở, bơm M5 hoạt động chuyển
dịch sang nhà lên men. Kết thúc chu kỳ trộn.
1.3.3. Nhà lên men và lọc bia
a) Khâu hạ nhiệt
Dịch từ khâu trộn đợc bơm M5 chuyển đến nhà lên men. Trớc khi đa vào
tank lên men thì dịch phải hạ nhiêt độ xuống còn 10
0
C nhờ có bộ phận hạ nhiệt.
Hình 1.7 : Quá trình hạ nhiệt
Bộ phận hạ nhiệt bao gồm :
Cánh tản nhiệt có nhiệm vụ thoát nhiệt.
ống dẫn nớc lạnh (nớc đợc làm lạnh xuống 2
0

C).
ống dẫn dịch.
b) Nguyên lý hoạt động
Hình 1.8 : Nguyên lý hoạt động
Nớc
Dịch
Cánh tản nhiệt
Nớc
Van 18
Van 16
Van 17
24
Dựa trên nguyên lý trao đổi năng lợng, nhiệt trong dịch sẽ truyền qua nớc
lạnh, cánh tản nhiệt ra ngoài môi trờng. Lu lợng dịch và nớc lạnh sẽ đợc điều
khiển bằng van lu lợng V16, V17 đảm bảo dịch ra khỏi bộ phận hạ nhiệt đạt
10
0
C.
Dịch sau khi đợc hạ nhiệt độ, sẽ đợc chuyển đến một tank để trộn men.
Sau khi quá trình trộn men kết thúc sẽ đợc đa vào tank lên men. Trong nhà lên
men có tổng cộng 12 tank lên men. Mỗi tank đều có cảm biến nhiệt độ (cặp
nhiệt độ) để đo nhiệt độ, thiết bị điều khiển nhiệt độ.
c) Quá trình lên men
Quá trìnhlên men bia đợc tóm tắt thành bốn giai đoạn chính :
Giai đoạn đầu: Tạo bọt trắng và mịn ở xung quanh bề mặt dịch lên men,
nấm men nẩy chồi và phát triển, giai đoạn này kéo dài từ 1-5 ngày.
Giai đoạn hai: Giai đoạn bọt thấp có rất nhiều bọt đặc trắng, chật, bồng
lên một lớp trên bề mặt dịch trong thời gian 1-2 ngày.
Giai đoạn ba : Giai đoạn bọt cao, quá trình lên men diễn ra mạnh mẽ nhất,
bọt xốp và bồng lên rất cao, bề mặt bọt từ trắng chuyển sang màu nâu. Giai đoạn

này kéo dài 3-4 ngày.
Giai đoạn cuối: Bọt bệp xuống, bề mặt bọt lên men phủ lớp màu nâu. Tế
bào nấm men tạo thành lớp bông và lắng xuống đáy thùng. Sản phẩm thu đợc là
bia non tiến hành tiếp quá trình ủ bia từ 6-10 ngày để nồng độ CO
2
, hàm lợng
cồn diaxentin, độ axit đạt chỉ tiêu yêu cầu.
d) Làm trong bia
Để đợc bia có độ trong cần thiết phải tiến hành lọc và làm trong. Có thể sử
dụng nhiều thiết bị khác nhau và nhiều chất trợ lọc khác nhau. Lọc tách triệt để
các phần tử rắn lóng, khuyếch tán trong bia, lọc loại bỏ hầu hết các vi sinh vật,
kể cả nấm men, làm cho bia có độ trong sáng đúng yêu cầu chất lợng làm ổn
định và gia tăng độ bền vững sinh học, hoá học, nên bia sau khi lọc tinh có thể
để một tháng không cần thanh trùng.
25
e) Các quá trình khác
Ngoài ra trong nhà lên men còn có các tank chứa NaOH để làm vệ sinh
cho các tank lên men sau khi kết thúc quá trình lên men. Kết thúc quá trình hoạt
động tại nhà lên men và lọc, dịch sẽ chuyển thành bia. Sau đó bia đợc chuyển
đến nhà chiết.
1.3.4. Nhà chiết
Quá trình hoạt động của nhà chiết có thể đợc mô tả bằng sơ đồ sau:
Hình 1.9: Nguyên lý hoạt động nhà chiết

Máy bốc
chai vào két
Chai
Máy rửa
chai
Chai Bia

thành
phẩm
Máy in
ngày SX
Đèn soi
Máy dán
nhãnMáy chiết
chai
Máy đóng
nắp chai
Máy thanh
trùng