[发明专利]一种生物发酵过程控制装置

权利要求书

1.一种生物发酵过程控制装置，其特征在于：包括触摸屏(13)、PLC控制器(12)、A/D转换模块、D/A转换模块、传感器和执行机构；

所述传感器连接于A/D转换模块，A/D转换转换模块连接于PLC控制器(12)，PLC控制器(12)连接于触摸屏(13)，PLC控制器(12)连接D/A转换模块用于控制执行结构工作，所述执行机构用于对发酵时、压力、氧浓度、PH参数进行调节；

所述传感器用于检测得到发酵时的温度、压力、氧浓度、PH参数的模拟信号，这些模拟信号经A/D转换模块转换变成数字信号后送入PLC控制器(12)中与设定值相比较，经PLC控制器的控制算法后的控制信号通过D/A转换模块变成模拟信号去控制执行机构工作，从而调节发酵时的温度、压力、氧浓度、PH参数，并同时通过触摸屏显示发酵时的上述相关参数。

2.根据权利要求1所述的生物发酵过程控制装置，其特征在于：所述传感器包括温度传感器(1)、压力传感器(2)、氧浓度传感器(3)、PH传感器(4)；温度传感器(1)、压力传感器(2)、氧浓度传感器(3)、PH传感器(4)分别用于检测培养罐(14)内的温度、压力、溶氧浓度、PH参数；

所述执行机构包括排水口(5)、燃料阀(6)、加热装置、进气阀(7)、供氧阀(8)、PH调节液阀(9)、搅拌器(10)、排气阀(11)、培养罐夹套(15)；用于生物发酵的培养罐(14)外面设有培养罐夹套(15)，培养罐夹套(15)上设有排水口(5)，培养罐夹套(15)的进水管上设有加热装置，加热装置的进料管上设有燃料阀(6)，培养罐(14)的进气管、排气管、供氧管、PH调节液管上分别设有进气阀(7)、排气阀(11)、供氧阀(8)、PH调节液阀(9)，培养罐(14)内设有搅拌器(10)。

3.根据权利要求1所述的生物发酵过程控制装置，其特征在于：所述温度传感器(1)选择VIVO40MF，采用了二线制4～20mA DC输出，具有冷端、温漂、非线形自动补偿，其温度范围：0-1000℃、最小量程：80℃、绝对误差：±1℃、基本误差：±0.2％；

当温度传感器(1)检测出培养罐内温度高于设定值时，PLC控制器发出信号，控制燃料阀(6)的开度变小，使进入加热装置的燃料变少进而使得进入培养罐夹套15的水的温度降低，以降低罐内温度；当温度传感器(1)检测出培养罐内温度过低时，PLC控制器发出信号，控制燃料阀(6)的开度变大，使加热装置的燃料变多进而使得进入培养罐夹套的水的温度升高，以提高罐内温度。

4.根据权利要求1所述的生物发酵过程控制装置，其特征在于：所述PH传感器(4)选择InPro3030，采用4-20mA二线制输出，用于生物工艺场合下的在线测量，其测量范围：0-14PH、测量精度：0.01、工作温度：0-140℃；

当PH传感器(4)检测出培养罐(14)内PH值高于设定值时，PLC控制器发出信号，控制PH调节液阀(9)开度变大，以降低罐内PH值；当PH传感器(4)检测出培养罐内PH值过低时，PLC控制器发出信号，控制PH调节液的阀门(9)开度变小，以提高罐内PH值。

5.根据权利要求1所述的生物发酵过程控制装置，其特征在于：

所述氧浓度传感器(3)选择InPro6800，输出4-20mA的直流电压，其测量范围：6ppb-饱和、精度：0.01、工作温度：0-160℃；

所述压力传感器(2)选择YY-YL100，采用4-20mA二线制输出，其量程范围：0-600KPa、精确度：±0.1％F.S；

发酵时氧浓度传感器(3)检测出培养罐内的融氧浓度信号，该融氧浓度信号为4-20mA的直流信号，经A/D转换模块数模转换，输入PLC控制器，PLC控制器检测该融氧浓度信号与设定的融氧浓度对比，输出相应的供氧阀(8)的控制信号；

发酵时压力传感器(2)检测出培养罐内的压力信号，该压力信号为4-20mA的直流信号，经A/D转换模块数模转换，输入PLC控制器，PLC控制器检测该压力信号与设定的压力对比，输出相应的进气阀(7)和排气阀(11)的控制信号。