海洋生物酶發(fā)酵過程自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、海洋生物酶項目是中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所承擔(dān)的一項國家863計劃海洋技術(shù)領(lǐng)域的重大課題。海洋生物酶作為一種新型的魚類飼料添加劑已經(jīng)取得了突破性的進展，并已經(jīng)完成了實驗室到中試生產(chǎn)的過度。生物學(xué)綜合評定結(jié)果表明“海洋生物酶添加劑”對海水魚的促生長效果顯著，具有良好的市場前景<'[1]>。但是，與之配套設(shè)備的自動化水平太低已經(jīng)成為海洋生物酶產(chǎn)業(yè)化過程中的瓶頸。 本課題主要研究海洋生物酶發(fā)酵過程自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。自動控制系統(tǒng)

2、采用西門子公司的PLC S7-315-2DP作為一類主站，處于核心控制地位，處理系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)和工藝動作流程；三個操作員面板OP270作為系統(tǒng)的二類主站，操作人員可以用操作員面板進行監(jiān)控生產(chǎn)過程：遠程分布式I/O模塊ET200M實現(xiàn)了現(xiàn)場信號就近采集，便于接線以及調(diào)試；全數(shù)字交流調(diào)速器MM440具有完善的通訊功能，通過PROFIBUS模板的連接可作為PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)上的從站，實時響應(yīng)主站發(fā)出的各種命令，直接控制現(xiàn)場設(shè)備，同時實時

3、檢測和返回電機運行狀態(tài)；通信模塊CP342-5作為PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)站，減輕了主站的通信任務(wù)，縮短了系統(tǒng)的響應(yīng)時間。 發(fā)酵過程中，發(fā)酵液的溶解氧濃度是一個非常重要的發(fā)酵參數(shù)，既影響細胞的生長，也影響產(chǎn)物的生成。由于與其他多個變量的相互影響，我們很難建立一個精確的數(shù)學(xué)模型。傳統(tǒng)的控制方法很難在溶解氧控制系統(tǒng)中達到好的效果，所以我們引入了模糊控制。通過對相關(guān)參數(shù)的分析，我們選用空氣流量和攪拌速度作為控制量。以現(xiàn)場調(diào)試過

4、程中數(shù)據(jù)記錄為基礎(chǔ)，選出一定量的數(shù)據(jù)組成數(shù)據(jù)對，利用查表法構(gòu)造一個二維輸入二維輸出的模糊控制系統(tǒng)。本文詳細的介紹了控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，主要包括三個方面：硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和程序調(diào)試。硬件方面包括方案確定、硬件選型、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；軟件方面包括程序結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分子程序設(shè)計：調(diào)試方面簡單介紹了調(diào)試的過程及經(jīng)常遇到的問題。另外，文中還介紹了：PROFIBUS概況以及PROFIBUS-DP的基本特征，并分別詳細介紹了主站和ET200M從站、