基于RSLogix 5000的生物发酵过程控制系统的设计

发布时间：2017-07-16 19:22

  本文关键词：基于RSLogix 5000的生物发酵过程控制系统的设计

  更多相关文章： 温度 PH值 模糊PID RSLogix 5000

【摘要】：生物发酵过程是生物工程的一个重要组成部分,主要应用于医药工业、食品工业、能源工业和化学工业等方面,具有良好的发展前景和巨大的市场潜力。但是生物发酵过程是一种复杂的生化反应过程,其控制变量众多且相互关联度较大,不易控制。本文选取其中两个重要的因素来控制,温度和PH是影响其产物优劣的两个重要因素,建立发酵过程的温度和PH控制对提高产品质量尤为重要。本文将模糊PID控制应用到发酵过程的温度和PH值控制系统中,在MATLAB中进行仿真,仿真结果表明,模糊PID控制在发酵过程控制中具有良好的响应速度、较小的超调和较快到达稳定状态。还将常规PID和模糊PID进行比较,结果表明模糊PID控制方式对于发酵过程中温度和PH值控制效果有明显的改进。本次设计以河北大学生命科学学院SY-3000型发酵罐装置为基础,采用罗克韦尔仿真PLC作为控制器,使用RSLogix 5000软件编写温度和PH值控制系统程序,使用MATLAB中的Simulink软件搭建被控对象的数学模型,使用RSView SE软件编写监控界面显示运行结果,四者通过RSLinx软件实现基于OPC的通讯,构成完整的控制系统。根据发酵过程的要求,采取模糊PID控制方法让发酵罐内部温度和发酵液PH基本稳定在微生物发酵过程的最适值,曲线可在监控界面上清晰的显示。本课题实现了生物发酵与PLC控制的结合,并且对基于Logix的发酵过程控制系统进行了仿真,摆脱了针对实物设计的局限性,既可以使得调试程序更加的便捷,又可以很好的应用于过程控制的教学。
【关键词】：温度 PH值 模糊PID RSLogix 5000
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ920.6;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外发展状况11-12
• 1.2.1 国内外研究现状11-12
• 1.2.2 生物发酵过程的发展趋势12
• 1.3 本文的主要工作和内容12-14
• 第2章 微生物发酵过程的数学模型14-22
• 2.1 生物发酵过程的温度动态模型14-18
• 2.1.1 生物发酵过程温度动态建模14-18
• 2.2 生物发酵过程PH值动态模型18-21
• 2.2.1 PH值的测量和变送18-19
• 2.2.2 生物发酵过程中PH值的控制19-20
• 2.2.3 生物发酵罐PH值动态建模20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 生物发酵系统的控制器设计22-39
• 3.1 模糊控制概论22-24
• 3.2 模糊控制器24-25
• 3.3 模糊PID控制器25-33
• 3.4 模糊PID在温度控制中的应用33-35
• 3.5 模糊PID在PH值控制中的应用35-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 发酵过程控制系统在RSLogix 5000中的应用39-56
• 4.1 微生物发酵仿真控制系统架构简介39
• 4.2 本系统所用软件简介39-41
• 4.2.1 编程软件RSLogix 500039-40
• 4.2.2 通信软件RSLinx40
• 4.2.3 仿真PLC软件RSLogix Emulate 500040-41
• 4.2.4 监控软件RSView SE41
• 4.2.5 建模软件MATLAB/Simulink41
• 4.3 发酵过程控制系统程序设计41-55
• 4.3.1 发酵过程控制程序架构41-42
• 4.3.2 发酵过程控制程序42-52
• 4.3.3 发酵过程控制仿真监控设计52-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 总结与展望56-57
• 5.1 总结56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 附录60-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间发表论文情况66

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本文编号：550193