基于PLC和组态软件的微生物发酵控制系统研究
发布时间：2020-12-17 07:25
针对目前发酵行业的现状,在研究了微生物发酵工艺和发酵特点的基础上,设计了一套功能完善、结构简单、控制效果突出的微生物发酵控制系统。根据系统的控制要求,设计了一套基于PLC、WinCC、自动化检测仪表和以太网通信的微生物发酵自动控制系统。该系统采用S7-200 Smart PLC作为整个系统的控制单元,主机采用SR60模块,搭配DR08模块进行数字量扩展,采用AM06模块完成对模拟量输入输出的扩展,并结合传感器、变送器、变频器、蠕动泵等完成对温度、溶氧、PH、压力以及搅拌电机转速等参数的采集和执行部件的控制。采用PC机结合西门子WinCC V7.3软件进行人机界面的组态,完成对发酵参数的设定与显示、发酵状态转换、手自动转换、报警输出等功能。通过以太网接口实现PLC与PLC之间、PLC与PC机之间的通信,不断调整发酵过程中的各个参数,使发酵过程始终处于有利于微生物生长的最佳环境。该控制系统已成功运用到微生物发酵设备上并投入使用,使用结果表明,该控制系统运行稳定、操作方便,在很大程度上代替了传统人工手动操作,能够很好的对各发酵参数进行控制,在微生物产量和控制精度方面都有明显提高,能够达到设计...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统发酵与现代发酵过程对比图
传统发酵过程与现代发酵过程如图 1.1 所示。图 1.1 传统发酵与现代发酵过程对比图1.2.2 研究意义近年来，随着微生物发酵技术的不断发展，以生物发酵技术和发酵设备为基础，建立的微生物发酵系统应用范围进一步扩大，发酵的新产品也越来越多，微生物发酵产业呈现出了非常广阔的发展前景。如今，生物发酵技术已经被普遍应用到新型农业生产、食品医疗卫生和环境保护等众多领域，不仅加快了对传统产业技术的升级改造，而且在一定程度上也促进了新兴产业的诞生，给当今社会生产力的发展带来了无限的潜力和可能，对人类社会生活产生了深远影响。图 1.2 是几种常见的微生物发酵产品。图 1.2 几种常见的微生物发酵产品
.1 发酵罐整体结构在工业发酵过程中，一次完整的发酵过程通常会经历三个阶段[26]，首先是实验究阶段，它一般是在实验室的生化培养箱或者小型发酵罐中进行。这个阶段的主的有两个，一个是对菌种进行筛选和保藏；另一个是找出适合微生物生长的培养组分和生长条件，为后续的发酵提供基本的发酵工艺参数。第二个阶段是中试放大个阶段的规模大小不一，小到几升的发酵罐，大到成百上千升的发酵罐，通常被认可的范围在 100-1000L。中试放大的作用是：对实验室的研究结果加以验证，以加清楚的掌握发酵条件；另外，中试放大过程并非是将小试阶段的实验数据等比线性放大，需要综合考虑罐体温度、溶解氧、PH 值、扩散动力学等多方面的因些因素都会造成发酵结果与试验阶段大不相同，可能在不同的发酵时期，各个参控制方法也不近相同，这些都是在实验室研究阶段没有办法做到的。中试放大的是为以后的工业化批量生产做准备，并提供适合微生物生长的环境参数及其控制。本文研究的微生物发酵系统包含以上三个部分，每一个部分又都是一个独立的系统，其控制系统的组成基本相同。本文主要以中试试验中用到的 200L 发酵罐为行说明，其罐体工艺流程图和实物图如图 2.1 和图 2.2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用软件编程实现PLC输入点的扩展[J]. 武杰. 包钢科技. 2016(05)
[2]PLC在机械手控制中的应用[J]. 刘斌,田睿,尹社会. 黑龙江科技信息. 2016(19)
[3]基于OPC通讯的小型上位机HMI程序开发[J]. 周忠光. 有色冶金设计与研究. 2016(03)
[4]解淀粉芽孢杆菌发酵技术在生物防治领域的研究进展[J]. 赵晓宇,王佳龙,孟利强,张淑梅,沙长青. 黑龙江科学. 2015(04)
[5]信号隔离器在控制系统中的选择与应用[J]. 李喜东,邓广龙,朱明清. 自动化技术与应用. 2013(04)
[6]PLCS7-200在湿法脱硫PH控制中的应用[J]. 邹平. 科技与企业. 2013(03)
[7]浅谈微生物在食品发酵上的应用[J]. 张丹. 科技创新与应用. 2012(30)
[8]微生物制药研究进展与展望[J]. 陶阿丽,苏诚,余大群,郭乔乔,曹玲玲,曹殿洁,冯学花. 广州化工. 2012(16)
[9]谈电气自动化PCL的扫描技术[J]. 王建农. 黑龙江科技信息. 2012(21)
[10]浅谈PLC原理及应用[J]. 崔雅嵩. 才智. 2011(36)
硕士论文
[1]基于RSLogix 5000的生物发酵过程控制系统的设计[D]. 张道更.河北大学 2016
[2]汽车门锁耐久试验系统的设计与实现[D]. 秦佳得.大连理工大学 2015
[3]枯草芽孢杆菌发酵过程的在线检测研究[D]. 徐猛.东北大学 2014
[4]基于PLC的饲料生产线自动化控制系统研究与设计[D]. 朱王何.苏州大学 2013
[5]发酵过程参数检测及系统控制[D]. 刘建峰.南昌大学 2012
[6]诺西肽发酵过程建模与优化研究[D]. 林笑.东北大学 2011
[7]基于ARM9的生物发酵过程数字控制系统研究[D]. 孙雪蕾.江苏大学 2010
[8]基于嵌入式技术的微生物发酵罐控制系统研究及实现[D]. 赵煜.西北农林科技大学 2007
[9]微生物发酵传热特性研究及温度场模拟[D]. 徐永松.重庆大学 2006
本文编号：2921643
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统发酵与现代发酵过程对比图
传统发酵过程与现代发酵过程如图 1.1 所示。图 1.1 传统发酵与现代发酵过程对比图1.2.2 研究意义近年来，随着微生物发酵技术的不断发展，以生物发酵技术和发酵设备为基础，建立的微生物发酵系统应用范围进一步扩大，发酵的新产品也越来越多，微生物发酵产业呈现出了非常广阔的发展前景。如今，生物发酵技术已经被普遍应用到新型农业生产、食品医疗卫生和环境保护等众多领域，不仅加快了对传统产业技术的升级改造，而且在一定程度上也促进了新兴产业的诞生，给当今社会生产力的发展带来了无限的潜力和可能，对人类社会生活产生了深远影响。图 1.2 是几种常见的微生物发酵产品。图 1.2 几种常见的微生物发酵产品
.1 发酵罐整体结构在工业发酵过程中，一次完整的发酵过程通常会经历三个阶段[26]，首先是实验究阶段，它一般是在实验室的生化培养箱或者小型发酵罐中进行。这个阶段的主的有两个，一个是对菌种进行筛选和保藏；另一个是找出适合微生物生长的培养组分和生长条件，为后续的发酵提供基本的发酵工艺参数。第二个阶段是中试放大个阶段的规模大小不一，小到几升的发酵罐，大到成百上千升的发酵罐，通常被认可的范围在 100-1000L。中试放大的作用是：对实验室的研究结果加以验证，以加清楚的掌握发酵条件；另外，中试放大过程并非是将小试阶段的实验数据等比线性放大，需要综合考虑罐体温度、溶解氧、PH 值、扩散动力学等多方面的因些因素都会造成发酵结果与试验阶段大不相同，可能在不同的发酵时期，各个参控制方法也不近相同，这些都是在实验室研究阶段没有办法做到的。中试放大的是为以后的工业化批量生产做准备，并提供适合微生物生长的环境参数及其控制。本文研究的微生物发酵系统包含以上三个部分，每一个部分又都是一个独立的系统，其控制系统的组成基本相同。本文主要以中试试验中用到的 200L 发酵罐为行说明，其罐体工艺流程图和实物图如图 2.1 和图 2.2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用软件编程实现PLC输入点的扩展[J]. 武杰. 包钢科技. 2016(05)
[2]PLC在机械手控制中的应用[J]. 刘斌,田睿,尹社会. 黑龙江科技信息. 2016(19)
[3]基于OPC通讯的小型上位机HMI程序开发[J]. 周忠光. 有色冶金设计与研究. 2016(03)
[4]解淀粉芽孢杆菌发酵技术在生物防治领域的研究进展[J]. 赵晓宇,王佳龙,孟利强,张淑梅,沙长青. 黑龙江科学. 2015(04)
[5]信号隔离器在控制系统中的选择与应用[J]. 李喜东,邓广龙,朱明清. 自动化技术与应用. 2013(04)
[6]PLCS7-200在湿法脱硫PH控制中的应用[J]. 邹平. 科技与企业. 2013(03)
[7]浅谈微生物在食品发酵上的应用[J]. 张丹. 科技创新与应用. 2012(30)
[8]微生物制药研究进展与展望[J]. 陶阿丽,苏诚,余大群,郭乔乔,曹玲玲,曹殿洁,冯学花. 广州化工. 2012(16)
[9]谈电气自动化PCL的扫描技术[J]. 王建农. 黑龙江科技信息. 2012(21)
[10]浅谈PLC原理及应用[J]. 崔雅嵩. 才智. 2011(36)
硕士论文
[1]基于RSLogix 5000的生物发酵过程控制系统的设计[D]. 张道更.河北大学 2016
[2]汽车门锁耐久试验系统的设计与实现[D]. 秦佳得.大连理工大学 2015
[3]枯草芽孢杆菌发酵过程的在线检测研究[D]. 徐猛.东北大学 2014
[4]基于PLC的饲料生产线自动化控制系统研究与设计[D]. 朱王何.苏州大学 2013
[5]发酵过程参数检测及系统控制[D]. 刘建峰.南昌大学 2012
[6]诺西肽发酵过程建模与优化研究[D]. 林笑.东北大学 2011
[7]基于ARM9的生物发酵过程数字控制系统研究[D]. 孙雪蕾.江苏大学 2010
[8]基于嵌入式技术的微生物发酵罐控制系统研究及实现[D]. 赵煜.西北农林科技大学 2007
[9]微生物发酵传热特性研究及温度场模拟[D]. 徐永松.重庆大学 2006
本文编号：2921643
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