Brauprozessautomatisierung

Einleitung

Brauprozessautomatisierung behandelt die computergestützte Steuerung des Brauprozesses. Als Steuerungssystem kann sowohl ein normaler PC mit entsprechender Software oder eine spezieller Automat dienen. Das Steuerungssystem greift auf Sensoren (z.B. Temperaturfühler) zurück, um den aktuellen Zustand des Brauprozesses zu ermitteln, und steuert entsprechend den Brauprozess über Aktoren (z.B. Relais für das Ein/Aus-Schalten einer Heizplatte). Zur Kommunikation mit den Sensoren und Aktoren benötigt die Steuerung ein Kommunikationsprotokoll, mittels dessen die Sensoren ausgelesen und die Aktoren angesteuert werden können.

Im Folgenden finden sich sowohl Informationen zu einzelnen Hardware- und Software-Komponenten für die Brauprozessautomatisierung als auch Beschreibungen für das Aufsetzen von Komplettlösungen anhand von Beispielen.

Hardware

Die für die Brauprozessautomatisierung benötigte Hardware unterteilt sich im wesentlichen in Sensoren, Aktoren und Steuerung. Es gibt unterschiedliche Kommunikationsprotokolle zur Ansteuerung der Sensoren und Aktoren seitens der Steuerung. Da die Protokolle stark an die verwendete Hardware gebunden sind, werden diese ebenfalls in diesem Abschnitt behandelt.

Sensoren

Temperatursensoren

  • Dallas DS1820 (1-Wire):
  • PT100
    In Industriesteuerungen weit verbreitetes Kaltleiter-Widerstandsthermometer mit einem Nennwiderstand von 100 Ω bei 0 °C.
    Analog auch als Pt500 und Pt1000 mit 500 Ohm bzw. 1 KOhm Nennwiderstand verfügbar.
    Zwischen 0 und 100 °C ist die Widerstandskennlinie linear mit 0,385 Ohm/°C (Pt100).
    Konfektioniert als Temperaturfühler mit Zwei-, Drei- oder Vierleiteranschluß erhältlich.
    • Ausführlicher Artikel zu Pt100 bei Wikipedia

Aktoren

Steuerung

Kommunikationsprotokolle

Die Kommunikationsprotokolle lesen die Meßwerte von den Sensoren oder senden Kommandos an die Aktoren. Da jeder Sensor/Aktor nur ein bestimmtes Protokoll versteht, müssen oftmals unterschiedliche Protokolle gleichzeitig verwendet werden. Installiert werden die Protokolle zumeist über so genannte Treiber, die ihrerseits über eine |Serielle Schnittstelle (RS-232, USB, etc.) mit den Sensoren/Aktoren kommunizieren.

1-Wire

Software

FreeMash

  • FreeMash - ughi's open-source Brausoftware. Noch nicht fertig, bisher im Beta-Stadium. - Webseite outdated… Bei Interesse PM an ughi!

Mash It

  • Mash It - Dunkelbrauers Brausoftware mit diversen Hardware-Treibern

Web 2.0 Mash

  • Web 2.0 Mash Die Bierbrausteuerungssoftware von Fangobräu.de zur Steuerung des Maischeprozesses über Webbrowser

CraftBeerPI

  • http://http://craftbeerpi.com/ Steuerungssoftware von Manuel83 auf Basis des RaspberryPI zur Steuerung des gesamten Brauprozesses (v.a. Heizung und Rührwerk) über Webbrowser oder im Kioskmodus
    • Features:
      1. Flexible Sudwerkkonfigurierung
      2. Importmöglichkeit von Rezepten des „Kleinen Brauhelfer“
      3. verschiedene Regleroptionen (PID, Overshoot)
      4. Aufzeichnung von Temperaturverläufen

Arduino All in One (AiO)

  • Brausteuerung von Franz (fg100) und weiterentwickelt von Lothar (Bitter) und Sebastian (Borsti84). Mittlerweile existieren Versionen für NANO, UNO und MEGA. Alle Versionen beherrschen die manuelle und vollautomatische Maischesteuerung, Nachgussbereitung und Sudkochen incl. Hopfengaben. Die Version für den MEGA importiert Rezepte aus dem „Kleinen Brauhelfer“ und das JSON-Format aus MMuM über WLAN (UDP-Protokoll) oder Bluetooth. Die Version für die AiO-Mega beherrscht auch die automatische Gärführung über vier Gärrasten. Alle Versionen können den Temperaturverlauf visualisieren (verschiedene Loggingoptionen). Auf der Basis des Arduino-NANO/UNO gibt es eine Funk- und eine Relaisversion, während der Arduino-MEGA beides beinhalten kann.

Brauerei

  • http://www.schopfschoppe.de/Brauerei.html Steuerungssoftware von emilio für Windows zur Steuerung des gesamten Brauprozesses (v.a. Heizung und Rührwerk)
    • Die Maische- so wie die Gärführung kann mit dem Programm automatisiert werden. Der Temperaturverlauf wird visualisiert. Rezepte können direkt aus dem kleinen Brauhelfer importiert werden.
    • Es kann eine ganze Reihe unterschiedlicher Hardware verwendet werden. Für jeden was dabei, Plug and Play oder Elektrobastler.
    • Für die Temperaturmessung diverse USB- und COM-Port-Anbindungen des DS18B20 Sensors, ebenfalls ist die Messung über eine WEMOS oder Arduino per USB, LAN oder WLAN möglich.
    • Geschaltet kann über LPT-Port- und USB-Port-Relaiskarten oder WIFI-Steckdosen werden. Auch hier kann ein WEMOS oder Arduino per USB, LAN oder WLAN angebunden verwendet werden.
    • Import der Rezepte aus dem kleinen Brauhelfer

Komplettlösungen anhand von Beispielen

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