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基于DCS的维生素B12发酵过程控制系统设计

发布时间:2018-06-15 04:03

  本文选题:维生素B12发酵过程 + DCS系统 ; 参考:《河北科技大学》2016年硕士论文


【摘要】:维生素B12发酵过程是一个极其复杂的生化反应过程,具有非线性、时变性和不确定性的特点,其自动控制系统的性能直接影响生产效率和产品的质量。本文以维生素B12发酵过程为研究对象,利用和利时DCS系统,完成了基于DCS的发酵过程自动控制系统的设计和研究。首先,在详细分析了行业内发酵控制工艺的基础上,对传统维生素B12发酵工程自动控制系统方案进行了调查研究,给出了基于和利时DCS系统的自控系统设计方案。然后从硬件设计和软件设计方面详细分析了DCS系统的功能,包括数据站、现场控制站、工程师站、操作员站以及通讯控制站。软件设计主要包括组态运行画面和控制逻辑的设计,数据站软件、操作员站软件、控制站软件以及组态软件是该系统的主要组成部分。系统自动完成发酵过程温度、压力、流量等参数的实时采集、处理及交换,操作员利用组态运行画面可对大罐参数系统、中罐参数系统、补料罐系统、报警系统及历史曲线等进行操作和监视。最后,针对B12生产过程中大罐发酵过程受影响因素多,温度控制难的问题,在对大罐发酵过程温度产生原因及各因素间相互关系研究的基础上,提出了基于模糊控制理论的模糊PID控制方法,实现对发酵温度的优化控制。利用MATLAB软件对算法进行了设计和仿真,仿真结果表明:模糊PID控制器较传统PID控制器对发酵温度的控制更具有优势,实现了发酵过程中温度的优化控制。通过现场测试验证,缩短了温度调节时间,提高了发酵过程的稳定性,保证了发酵过程高效的生产效率。该设计研究可对同类型发酵控制的设计提供有意义的借鉴和参考。
[Abstract]:Vitamin B12 fermentation process is an extremely complex biochemical reaction process with nonlinear, time-varying and uncertain characteristics. The performance of the automatic control system directly affects the production efficiency and product quality. In this paper, the fermentation process of vitamin B12 was studied, and the design and research of the automatic control system of fermentation process based on DCS was completed by using Hutchison DCS system. Firstly, based on the detailed analysis of the fermentation control technology in the industry, the scheme of automatic control system of traditional vitamin B12 fermentation engineering is investigated and studied, and the design scheme of automatic control system based on Hutchison DCS system is presented. Then, the functions of DCS system are analyzed in detail from hardware design and software design, including data station, field control station, engineer station, operator station and communication control station. The software design mainly includes the design of configuration running screen and control logic. Data station software, operator station software, control station software and configuration software are the main components of the system. The system can automatically collect, process and exchange the parameters of fermentation process, such as temperature, pressure, flow rate and so on. The operator can make use of the configuration running screen to make use of the large tank parameter system, the middle tank parameter system, the feeding tank system, etc. Alarm system and history curve are operated and monitored. Finally, in view of the problem that there are many factors that affect the fermentation process of large tank in B12 production process and the temperature control is difficult to control, based on the research of the reason of producing temperature and the relationship between various factors in the fermentation process of large tank, A fuzzy pid control method based on fuzzy control theory is proposed to realize the optimal control of fermentation temperature. MATLAB software is used to design and simulate the algorithm. The simulation results show that the fuzzy pid controller has more advantages than the traditional pid controller to control the fermentation temperature and realizes the optimal control of the temperature in the fermentation process. Through field test, the temperature adjustment time is shortened, the stability of fermentation process is improved, and the efficient production efficiency of fermentation process is guaranteed. The design research can be used for reference and reference for the design of the same type fermentation control.
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ920.1;TP273

【参考文献】

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本文编号:2020537

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