[发明专利]一种生物发酵过程控制装置

说明书

本发明涉及一种生物发酵过程控制装置，属于过程控制技术领域。本发明包括触摸屏、PLC控制器、A/D转换模块、D/A转换模块、传感器和执行机构；通过对生物发酵时培养罐中的温度、PH值、罐内压力、融氧浓度、搅拌速率等参数的控制，来得到发酵不同阶段的最优发酵环境，达到发酵产物的最大化。本发明利用过程控制算法对发酵环境中的各个参数进行控制，克服传统人工发酵控制的复杂且效率低的缺点，实现各个发酵阶段所需参数的最优化自动调节，来达到发酵产物的最大化，同时在线监测生物发酵过程的相关参数，将实时测量的监控数据保存在电脑内，根据实时数据对发酵过程进行在线监控。

技术领域

本发明涉及一种生物发酵过程控制装置，具体涉及生物发酵培养罐中温度等相关参数的控制、监测及显示，属于过程控制技术领域。

背景技术

生物发酵是一个复杂的生物化学的反应过程，为了使最终产物有较高的的获得率，所以需要保证在整个发酵的过程中有一个适宜的微生物生存及代谢的环境，在这个基础上对发酵系统进行控制和优化。采用PLC与触摸屏联动控制，可实现对发酵过程各个参数的在线实时检测和记录、变化趋势曲线的显示、参数的自动控制、历史数据的自动存储，等等。

生物发酵系统的意义在于:生物发酵技术和发酵装置作为生物技术产业化的基础，已引起人们广泛的关注。十分繁杂的机理和影响因素使得，生物发酵过程很难用确定的数学模型来描述，同时缺乏在线检测发酵生物量参数的系统，给生物发酵的产率优化带来了困难，因此开发一个能有效监控的系统尤为必要。

随着计算机技术、自动控制技术的发展及现代工业生产过程的需求，越来越多的计算机监控系统正在广泛应用于各种工业生产过程。计算机监控系统是集控制和管理于一身，形成顺序生产过程的集成控制系统。此外，随着可编程控制器(PLC)的发展和应用，已逐步取代能耗高、体积庞大、可靠性差的其他控制系统。可编程控制器(PLC)在工控领域的应用已变得越来越广泛，以触摸屏与PLC结合的控制系统的应用最为突出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种生物发酵过程控制装置，用于克服传统人工发酵控制的复杂且效率低的缺点，本发明的优点在于对生物发酵各个阶段影响发酵的参数的最优控制，来达到发酵产物的最大化。

本发明技术方案是：一种生物发酵过程控制装置，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。

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。