关于发酵罐的控制系统

关于发酵罐的控制系统

一参数控制

1温度控制

a 信号输入为4-20mA电流,对应输出为0-150℃温度

b 输出温度需通过校对调整，可编在程序内，也可以做个人机界面，使用人调整（a+bx）

c 工作温度设定，通过人机界面由使用人输入

d 控制温度设定，分上限和下限，可采用工作温度加偏差温度（如0.5℃、1℃等）由使用人设定，也可以采用直接的温度值由使用人设定，也可以以0.5℃的偏差直接写入程序

e 控制方式：低于下限温度自动启动加热，高于上限温度自动启动冷却；加热和冷却过程需分别由使用人通过人机界面设定参数，参数为：加热时间（热水阀开启的时间，范围0-5分钟）和加热间隔时间（可设置为两次加热的间隔时间，也可以设置为热水阀关闭的时间，可以0-10分钟，由于加热过程中，热水进入发酵罐夹套后，发酵罐的温度上升要滞后一段时间，所以，关闭热水阀后要等一段时间，避免频繁启动而温度波动过大；同理，冷却过程也需要设置“冷却时间”和“冷却间隔时间”

2 酸碱度（pH）控制

a 信号输入为4-20mA电流,对应输出为0-14的pH值

b 输出pH需通过校对调整，需通过人机界面，使用人调整（a+bx）

c pH值设定，通过人机界面由使用人输入

d 控制pH值设定，分上限和下限，可采用工作pH值加偏差pH值（如0.1、0.2等）由使用人设定，也可以采用直接的pH值由使用人设定，

e 控制方式：低于下限pH值自动启动加碱，高于上限温度自动启动加酸；加碱和加酸过程需分别由使用人通过人机界面设定参数，参数为：加碱时间（加碱蠕动泵开启的时间，范围0-5分钟）和加碱间隔时间（可设置为两次加碱的间隔时间，也可以设置为加碱蠕动泵关闭的时间，可以0-10分钟，由于加碱过程中，氨水进入发酵罐后，发酵罐的pH值上升要滞后一段时间，所以，关闭加碱蠕动泵后要等一段时间，避免频繁启动而pH值波动过大；同理，加酸过程也需要设置“加酸时间”和“加酸间隔时间”

3 溶氧值（Do）控制

a 信号输入为4-20mA电流,对应输出为0-100的Do值

b 输出Do需通过校对调整，需通过人机界面，使用人调整（a+bx）

c Do值设定，通过人机界面由使用人输入

d 控制Do值设定，分上限和下限，可以采用直接的Do值由使用人设定，

e 搅拌电机的转速可设定为手动和自动，手动时由使用人通过人机界面直接输入，自动时则需要设定一个初始值和最低值，然后与溶氧（Do）相关联

f 控制方式：低于下限Do值自动启动搅拌电机加速，高于上限Do值自动启动搅拌电机减速；加速和减速过程需分别由使用人通过人机界面设定参数，参数

为：加速的速度值（范围可50转/分钟）和加速间隔时间（可设置为0-5分钟，由于加速过后，溶氧的提高要滞后一段时间，所以，关闭加速后要等一段时间，如Do值符合要求则维持在调整后的转速工作，如Do值仍偏低，则继续提高一档转速，直至达到最高转速，避免频繁启动而Do值波动过大）；同理，减速过程也需要设置“减速的速度值”（也可以50转/分钟一档）和“减速间隔时间”，转速减到最低值就不再减速

4 消泡控制

a 信号为开关量

b 控制参数为自动状态下的消泡剂添加量（以毫升显示，实际对应为1毫升/秒种）和间隔时间（0-5分钟）

c 控制方式为手动/自动切换，手动时钮子开关人工确定添加量，自动时控制蠕动泵的添加时间（添加量）和间隔时间，考虑消泡剂作用的滞后时间

5 补料控制

补料控制全部为人工设定，设定参数两个：补料的时间（按绝对时间，即×月×日×时×分）和补料量（以毫升显示，按1毫升/秒种控制），每次可设定3个时间点（即每次进入补料的人机界面可预设定3次补料）

二报警

报警可以直接写入报警值，每个参数设一个报警上限值和一个报警下限值

三记录

采用表格和曲线两种方式，查询和输出的时间段由使用人选择，表格的输出还需要使用人确定时间间隔，默认时间间隔为10分钟，消泡和补料控制不需要曲线输出

发酵罐安全检修及维护操作规程

仅供参考[整理] 安全管理文书 发酵罐安全检修及维护操作规程 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共8 页

发酵罐安全检修及维护操作规程 1．目的通过建立发酵罐安全检修及维护操作规程并严格执行，确保发酵罐安全检修及维护操作。2．适用范围本规程用于机械搅拌（皮带轮减速装置）和无机械搅拌钢制发酵罐的维护、检修操作。3．职责3．1生产部负责本规程的组织制定。3．2操作人员负责本规程的实施。4．内容4．1检修类别及间隔期4．1．1检修类别发酵罐的检修类别分小修、中修和大修。4．1．2检修间隔期A．小修：每2个月进行一次。B．中修：每10个月进行一次。C．大修：每30个月进行一次。D．发酵罐在定期检修间隔期内，还应根据其实际运转情况，确定检修类别、内容和期限。4．2检修内容4．2．1小修A．检查紧固各部件连接螺栓。B．检查、调整机械密封端面的压力。C．检查、消除人孔、视镜、接管口、阀门等处的泄漏点，更换老化的密封垫。D．检查、检修转动部件的磨损件。E．检查、调整传动皮带的松紧度。F．检查附属的仪器仪表和电控装置。G．检查润滑部位，并按规定加注或更换润滑油。H．检查并局部修补保温层，对油漆脱落处涂漆。4．2．2中修A．包括小修内容；B．检查、清洗、修理机封装置，必要时更换磨损部件；C．检查、调整传动皮带轮的运转情况，必要时更换传动皮带、轴承等易损件；D．检查、修理、调整搅拌系统，更换损坏的联轴器、轴瓦、搅拌器轴承；E．按劳动部《在用压力容器检验规程》检测罐壁厚、裂纹、变形和焊缝质量，必要时进行局部修补，更换或修理损坏的人孔、视镜、接管、档板等附件；F．对降温盘管及空气管件进行试漏检查，并修补泄漏点；G．检查、修理各仪表及控制装置；H．整体修补保温层及涂漆。4．2．3大修（包括中修内容）A．检查、修理减速装置，更换轴承；B．检查、修理或更换搅拌系统的主轴、联轴器轴瓦、拉杆、搅拌器、轴承等附件；C．调 第 2 页共 8 页

发酵罐温度串级控制系统概述

一、被控对象工作原理及结构特点等 发酵工程是应用生物（主要是微生物）为工业大规模生产服务的一门工程技术，也称微生物工程。发酵工程是包括微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 现代发酵工程不但应用于生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且还可以生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。 发酵反应器（发酵罐）是发酵企业中最重要的设备。发酵罐式必须具有适宜于微生物生长和形成产物的各种条件，促进微生物的新陈代谢，使之能在低消耗下获得较高产量。例如，发酵罐的结构应尽可能简单，便于灭菌和清洗；循环冷却装置维持适宜的培养温度；由于发酵时采用的菌种不同、产物不同或发酵类型不同，培养或发酵条件又各有不同，还要根据发酵工程的特点和要求来设计和选择发酵罐的类型和结构。 通风发酵设备要将空气不断通入发酵液中，供给微生物所需的氧，气泡越小，气泡的表面积越大，氧的溶解速率越快，氧的利用率也越高，产品的产率就越高。通风发酵罐有鼓泡式、气升式、机械搅拌式、溢流喷射自吸式等多种类型。 机械搅拌通风发酵罐是发酵工厂常用的类型之一，它是利用机械搅拌器的作用，使空气和賿液充分混合促使氧在賿液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气，同时强化热量传递。无论是微生物发酵、酶催化或动物植物细胞培养的微生物工程工厂都应用此类设备，占目前发酵罐总数的70%～80%，常用语抗生素、氨基酸、有机酸和酶的发酵生产。机械搅拌通风发酵罐是属于一种搅拌釜式反应器，除用作化学反应和生物反应器外搅拌反应器还大量用于混合、分散、溶解、结晶、萃取、吸收或解吸传热等操作。搅拌反应器由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。加班容器包括筒体、换热原件及内构件、搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。 1.1温度对发酵的影响 微生物药品发酵所用的菌体绝大多数十中温菌，如丝状真菌、放线菌和一般细菌。它们的最适生长温度一般在20～40摄氏度。在发酵过程中，应维持适当温度，以使微生物生长代谢顺利进行。由于微生物的种类不同，所具有的酶系及其性质也不同，因此所要求的温度也不同，如细菌的生长温度大多比霉菌高。有些微生物在生长、繁殖和合成代谢产物等各个阶

精馏塔温度控制系统设计.doc

辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔温度控制系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化093 学号： 090302074 学生姓名：杨昌宝 指导教师：（签字） 起止时间：

课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要 随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标，它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以，在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时，常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约，鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求，设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。 精馏塔的大多数前馈信号采用进料量。当进料量来自上一工序时，除了多塔组成的塔系中可采用均匀控制或串级均匀控制外，还有用于克服进料扰动影响的控制方法前馈—反馈控制。 前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的，并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对象的模型如何，也不管外界的干扰如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰。 前馈反馈综合控制在结合二者的优点后，可以提高系统响应速度 关键词：提馏段温度前馈-反馈串级控制

发酵罐使用注意事项

发酵罐使用注意事项： 1)在操作工程中严格遵循发酵罐使用说明书进行操作，不得私自更改操作规范。 2)罐体灭菌前务必检查其中液面高度，要求所有的电极都没于液面以下。 3)打开发酵罐电源前务必检查冷却水、压缩空气是否已打开，温度探头是否已插入槽中，否则会烧坏加热电路。 4)发酵过程中一定要保持工作台的清洁，用过的培养瓶及其它物品及时清理，因故溅出的酸碱液或水应立即擦干。 5)对罐体安装，拆卸和灭菌时要特别小心pH电极和罐体的易损又昂贵部件；谨防锐利零部件造成人身损伤；谨防高温烫伤。 6)必须确保所有单件设备能正常运行时使用本系统。 7) 在空消及实消时，尽量排空管道内冷凝水，防止其进入夹层对罐体造成损伤。 8)在实消过程中，夹套通蒸汽预热时，必须控制进汽压力在设备的工作压力范围内(不应超过0.15MPa)，否则会引起发酵罐的损坏。 9)在空消及实消时，一定要排尽发酵罐夹套内的余水。否则可能会导致发酵罐内筒体压扁，造成设备损坏;在实消时，还会造成冷凝水过多导致培养液被稀释，从而无法达到工艺要求。 10)在空消、实消结束后冷却过程中，严禁发酵罐内产生负压，以免造成污染，甚至损坏设备。 11)在发酵过程中，罐压应维持在0.2～0.3bar之间，以免引起污染。 12)在各操作过程中，必须保持空气管道中的压力大于发酵罐的罐压，否则会引起发酵罐中的液体倒流进入过滤器中，堵塞过滤器滤芯或使过滤器失效。 13)在空消过程中，及时打开底阀向罐内进入蒸汽，防止空消过程中因内壁干燥损伤罐体。 14)发酵罐在日常清洁过程中应双人进行，发酵罐盖再升起或下降过程中严谨将身体任何部位置于发酵罐盖下方，防止因设备失灵造成人身损伤。 15)如果遇到自己解决不了的问题请直接与公司售后服务部门联系。请勿强行拆卸或维修。

发酵罐操作说明书

-- - 发酵系统操作规程 一、发酵前准备工作 （1）检查电源是否正常，空压机、蒸汽发生器和循环水系统是否正常工作。 （2）检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉是否拧紧。 （3）开动空压机，用0.15Mpa压力，检查发酵罐、过滤器、管路、阀门等密封性是否良好，有无泄漏。罐体夹套与罐内是否密封（换季时应重 点检测），确保所有阀门处于关闭状态。 （4）检查冷却水压、电压、气（汽）压能否正常供应。进水压维持在0.12Mpa，允许在0.15-0.2MpaX围变动，不能超过0.2Mpa，温度应低于发酵温 度10℃以上；电源AC220V±10%，零地分开，频率50Hz，罐体可靠接 地；输入蒸汽压力应维持在0.4Mpa，进入系统后通过阀门控制压力为 0.12-0.13MPa；空压机压力值0.7Mpa，空气进入压力应控制在 0.25-0.30MP（空气初级过滤器的压力值）。 （5）检查电机能否正常运转。电磁阀能否正常吸合。 二、灭菌 1.发酵系统安装好后的初次清洗 罐内的清洗：种子罐可将罐体上方的法兰卸开，由操作工采用洁净布手动清洗，结束后排尽罐内的污水，在多冲洗几遍即可。发酵罐的清洗可采用自来水管通过手孔向罐体内壁冲洗，当水位上升到搅拌轴的第二片叶轮时停止冲洗，开动电机搅拌清洗。各管路的清洗，可以先采用清水冲洗，再根据

相应功能采用相应的清洗介质（清洗管路时应以保护管路中的各种元件为前提），具体步骤可参考“空气管路的灭菌”。如果发酵系统长时间不用或培养的菌体与上一批次的不相同时，可采用2%NaOH清洗，清洗结束后应对发酵系统灭菌。 2.发酵罐空消 （1）空气精过滤器的空消：将所有阀门均关闭，然后微开J3、J4、J5、打开Q9，通过调节J3、J4、J5阀门的开启度保持空气精过滤器上端压 力表读数为0.12-0.125Mpa，维持30分钟，空气经过滤器消毒完成。 （2）发酵罐空消：打开G2、J2、G3、J1、J9、Q6、Q7及Q9，通过调节G2和J1阀门的开启度调节发酵罐压力控制在0.12-0.125Mpa，温度121 度-125度。维持30分钟，发酵罐空消结束。 （3）当空消时间达到30分钟后，关闭J2、J3、J5，然后迅速打开Q2、Q3，通空气吹扫空气精过滤器，待J4阀门出口空气干燥后关闭J2、J3、J4、 J5，保持空气精过滤器压力表读数为0.1Mpa。 3.发酵罐实消 实消是当罐内加入培养基后，用蒸汽对培养基进行灭菌的过程。 (1)空消结束后，将校正好的PH电极装好，尽快将配好的培养基从加料口加入罐内。 (2)培养基在进罐之前，应先糊化，一般培养基的配方量应根据工艺要求确定，发酵液的最终容积为罐体全容积的70％左右计算(泡沫多的培养基为60％左右，泡沫少的培养基可达75～80％)，考虑到冷凝水和接种量因素，以及是否流加，

关于发酵罐的控制系统

关于发酵罐的控制系统 一参数控制 1温度控制 a 信号输入为4-20mA电流,对应输出为0-150℃温度 b 输出温度需通过校对调整，可编在程序内，也可以做个人机界面，使用人调整（a+bx） c 工作温度设定，通过人机界面由使用人输入 d 控制温度设定，分上限和下限，可采用工作温度加偏差温度（如0.5℃、1℃等）由使用人设定，也可以采用直接的温度值由使用人设定，也可以以0.5℃的偏差直接写入程序 e 控制方式：低于下限温度自动启动加热，高于上限温度自动启动冷却；加热和冷却过程需分别由使用人通过人机界面设定参数，参数为：加热时间（热水阀开启的时间，范围0-5分钟）和加热间隔时间（可设置为两次加热的间隔时间，也可以设置为热水阀关闭的时间，可以0-10分钟，由于加热过程中，热水进入发酵罐夹套后，发酵罐的温度上升要滞后一段时间，所以，关闭热水阀后要等一段时间，避免频繁启动而温度波动过大；同理，冷却过程也需要设置“冷却时间”和“冷却间隔时间” 2 酸碱度（pH）控制 a 信号输入为4-20mA电流,对应输出为0-14的pH值 b 输出pH需通过校对调整，需通过人机界面，使用人调整（a+bx） c pH值设定，通过人机界面由使用人输入 d 控制pH值设定，分上限和下限，可采用工作pH值加偏差pH值（如0.1、0.2等）由使用人设定，也可以采用直接的pH值由使用人设定， e 控制方式：低于下限pH值自动启动加碱，高于上限温度自动启动加酸；加碱和加酸过程需分别由使用人通过人机界面设定参数，参数为：加碱时间（加碱蠕动泵开启的时间，范围0-5分钟）和加碱间隔时间（可设置为两次加碱的间隔时间，也可以设置为加碱蠕动泵关闭的时间，可以0-10分钟，由于加碱过程中，氨水进入发酵罐后，发酵罐的pH值上升要滞后一段时间，所以，关闭加碱蠕动泵后要等一段时间，避免频繁启动而pH值波动过大；同理，加酸过程也需要设置“加酸时间”和“加酸间隔时间” 3 溶氧值（Do）控制 a 信号输入为4-20mA电流,对应输出为0-100的Do值 b 输出Do需通过校对调整，需通过人机界面，使用人调整（a+bx） c Do值设定，通过人机界面由使用人输入 d 控制Do值设定，分上限和下限，可以采用直接的Do值由使用人设定， e 搅拌电机的转速可设定为手动和自动，手动时由使用人通过人机界面直接输入，自动时则需要设定一个初始值和最低值，然后与溶氧（Do）相关联 f 控制方式：低于下限Do值自动启动搅拌电机加速，高于上限Do值自动启动搅拌电机减速；加速和减速过程需分别由使用人通过人机界面设定参数，参数

小型温度控制系统

电子工程设计报告 题目：温度测量系统/闭环温度控制系统设计 专业：电子科学与技术 小组：第8小组 姓名学号：王丹阳11023224 覃业泰 11023226 李赉龙 11023228 指导教师：高新 完成日期：2013.12.15

中文摘要 本电子工程设计的任务是完成一套小型的温度测量与控制系统。这个系统需要完成非电量到电量信号转换、信号处理、数据采集、数据处理、人机交互、数据通信、控制等设计工作，几乎覆盖一般电子系统的所有设计环节。其中包含有三个阶段。本报告为第二阶段内容，在第一阶段电源模块、变送器模块，驱动器模块的基础上，又包含： 单片机模块的设计与实现； 数模转换模块的设计与实现； 模数转换模块的设计与实现； 键盘显示模块的设计与实现。 在上述七个模块的基础上，通过软件设计完成环境温度的显示与闭环温度控制两大功能。并通过键盘很方便的进行两大功能的自由切换和目标控制温度的设定。 本报告针对以上模块分别详细给出了设计要求、方案设计、电路设计、原理分析、电路调试、电路故障等方面的内容，以完整反映实验过程。 【关键词】单片机；温度；闭环控制

目录 中文摘要 (1) 1 课题背景 (4) 1.1 课题背景 (4) 1.2 设计概述 (4) 2 简单电路的模块化设计与实现 (5) 2.1 单片机应用电路设计与实现 (5) 2.1.1基本要求 (5) 2.1.2设计方案 (6) 2.1.3单片机系统的调试 (8) 2.1.4调试中遇到的问题 (9) 2.2模/数转换电路设计与实现 (9) 2.2.1实验要求 (9) 2.2.2设计方案 (10) 2.2.3电路主要参数计算 (11) 2.2.4 模数转换电路模块的调试 (12) 2.3显示与键盘控制电路设计与实现 (13) 2.3.1基本要求 (14) 2.3.2设计方案 (14) 2.3.3显示模块模块的调试 (15) 2.3.4键盘模块的调试 (17) 2.4数/模(D/A)转换电路设计与实现 (18) 2.4.1基本要求 (18)

发酵罐安全操作流程

发酵罐安全操作流程 Prepared on 24 November 2020

发酵罐安全操作流程 一、准备工作 1、检查蒸汽发生器，确保已开启； 2、检查空气源，保证供气压力在~之间，相对湿度应小于60%；再调节空 气减压阀，使其出口压力在~之间； 3、检查各管道、阀门是否有泄漏，进料口、补料口硅胶垫是否需要更换， 如有请及时修整； 4、检查各压力表是否归零，不能归零的予以更换； 5、检查罐内是否清洗干净； 6、查看控制系统、传动系统是否良好； 7、检查完毕进行打压试漏：压力保持30min，如果出现压力下降，请用肥 皂水查找泄漏点，并进行修复； 8、安装已标定的PH电极、溶氧电极等其他检测设备，确保已安装到位、螺母旋紧； 9、检查一切无问题，如实填写记录并签字； 二、空气过滤器消毒 1、首先关闭空气过滤器前的进蒸汽阀，缓慢卸掉空气过滤器内压力； 2、打开蒸汽过滤器下端的排污阀（排净冷凝水后微开），缓缓开启蒸汽 阀，排净管道内冷凝水后调整蒸汽阀大小，保证蒸汽压力以上； 3、打开空气过滤器下端的排污阀，慢慢打开过滤器前的蒸汽阀，待排尽冷 凝水后排污阀微开；

4、开启过滤器后的排气阀门，通过调整其与蒸汽阀的大小，维持压力~消毒 30min； 5、消毒结束调小排气阀与排污阀的开度，迅速关闭蒸汽阀同时打开进空气 阀（换气过程中保证压力不掉零），调整空气阀大小保持压力在~，以便吹干空气过滤器； 6、约20~30min过滤器吹干后（过滤器外壁温度降至常温，手试吹出的空气 干燥、细腻、滑润），关闭过滤器下端的排污阀及排气阀，保持正压； 三、罐空消 1、首先打开夹套下端的排水阀，排尽夹套中的水； 2、依次打开取样阀、蒸汽阀，排尽管道内冷凝水后将取样阀转为微开；稍 开罐排气阀，再缓慢开启罐底隔膜阀使蒸汽徐徐进入发酵罐； 3、在灭菌过程中时刻注意并控制罐压在~内，罐压的控制通过蒸汽阀和排气 阀来实现； 4、空消30~50min后，关闭蒸汽阀和罐底隔膜阀，关闭后压力会迅速下降， 为防止罐内产生负压，需将进空气阀打开，维持罐压~或者压力下降至零时将排气阀打开自然冷却；待温度降至80℃以下时排尽罐内冷凝水； 四、实消 1、将标定好的PH电极、溶氧电极等检测设备安装，检查确保安装到位，旋紧螺母； 2、关闭罐底隔膜阀，微通风、开低转速，按工艺要求将配制好的培养基加 入罐内，检查无漏加原料后将加料口螺母适度拧紧；

发酵罐温度控制系统讲解

题目：发酵罐温度控制系统设计

课程设计（论文）任务及评语院（系）：教研室：Array 注：成绩：平时40% 论文质量40% 答辩20% 以百分制计算

摘要 本题要设计的是温度控制系统，发酵是放热反应的过程。随着反应的进行，罐内的温度会逐渐升高。而温度对发酵过程具有多方面的影响。因此，对发酵过程中的温度进行检测和控制就显得十分重要。 本课题设计了发酵罐温度控制系统，选择的传感器为Cu100，由于信号很小，所以就需要通过差动放大电路进行放大并且经过了滤波电路滤波，然后将处理后的电压信号经过V/I转换，输出4~20mA的电流信号，最后进行仿真分析以及参数的计算，以达到通过对冷水阀开度的控制对发酵罐温度控制的目的。 本系统应用温度控制系统，有助于提高发酵效率，有助于提高工厂产值，并且可以使资源得到更充分的作用。 关键词：温度控制；PID控制器；V/I转换；比较机构

目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1 概述 (2) 2.2 系统组成总体结构 (2) 2.3 传感器选择 (2) 第3章电路设计 (4) 3.1 传感器电路 (4) 3.2 比较机构电路 (7) 3.3 PID调节器并联实现电路 (7) 3.4 V/I转换电路 (8) 3.5 直流稳压电源电路 (9) 第4章仿真与分析 (10) 4.1 传感器电路仿真 (10) 4.2 PID控制器电路 (11) 4.3 V/I转换电路 (12) 第5章课程设计总结 (14) 参考文献 (15) 附录Ⅰ (16) 附录Ⅱ (18) 附录Ⅲ (20)

第1章绪论 在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉、发酵罐和锅炉中的温度进行检测和控制。 本次课设要求设计发酵罐的温度控制系统。发酵是放热反应的过程。随着反应的进行，罐内的温度会逐渐升高。而温度对发酵过程具有多方面的影响：它会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制，除这些直接影响外；温度还对发酵液的理化性质产生影响，如发酵液的粘度；基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率。某些基质的分解和吸收速率等，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。 并且现代发酵工程不但应用于生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且还可以生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子等。而发酵过程是酵母在一定的条件下，利用可发酵性物质而进行的正常生命活动。 发酵工程是应用生物（主要是微生物）为工业大规模生产服务的一门工程技术，也称微生物工程。发酵工程是包括微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 在发酵罐温度控制系统中应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器是工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，控制理论的其他技术也难以采用，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定时，应用PID控制技术最为方便。采用PID算法进行温度控制，它具有控制精度高，能够克服容量滞后的特点，特别适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。 本次课设要求自行设计模拟式PID控制器，通过与前面传感器测定的发酵罐温度产生的电压信号进行比较，转换为输出时的4~20mA电流信号来对冷水阀门开度进行控制，采用冷水法对发酵罐进行降温，以达到对发酵罐温度进行控制的目的。参数要求测定范围是30℃~50℃，测量精度为±0.5℃，以此作为对温度传感器的选择依据。

发酵罐制作、安装的说明

一、工程简介： 工程内容为4只480 M3不锈钢发酵罐制作、安装。480 M3不锈钢发酵罐直径为Φ5700 mm,总高度达23m,总重量约为38.5吨，不但体积庞大，且单重重，运输困难。为此，总体上考虑封头、锥体、夹套等部件成型安排在厂内制造，分件运至建设单位厂内罐区现场组焊，筒体在建设单位现场卷制。 二、施工依据及技术质量标准： 1、合同； 2、设计图纸； 3、《压力容器安全技术监察规程》; 4、GB150-98《钢制压力容器》； 5、HG20584-98《钢制化工容器制造技术规定》； 6、GB3274-88《碳素钢和低全金钢热轧中厚钢板和钢带》； 7、JB4729-95《旋转压封头》； 8、GB/T14976-94《流体输送用不锈钢无缝钢管》； 9、JISG4303《不锈钢热轧钢板》； 10、GB/14957-94《熔化焊用钢丝》； 11、GB4242-84《焊接用不锈钢丝》； 12、GB/T983-95《不锈钢焊条》； 13、GB4842-84《氩气》； 14、JB3223-83《焊条质量管理规程》； 15、《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》（国质检锅（2002）109号）； 16、JB4730-94《压力容器无损检测》； 三、施工工艺技术措施和质量控制： 1、投产前准备工作： 1.1、组织工艺技术人员认真阅读，分析其结构特点，召开技术交底会，充分理解设计意图，做到心中有数，并做好审图记录。 1.2、编制指导生产的制造工艺和焊接工艺，重点交待清楚夹套蜂窝塞焊焊缝的焊接工艺. 1.3、采购质量可靠的SUS304钢板等主材，并选择合格的钢材供应商。 1.4、选择技术过硬的专业施工队伍，配备足够数量的技术熟练的工人，焊工必须是经考试合格的并具有相应资格的有效持证焊工。 2、制造工序流程： 3、工艺过程及质量控制： 3.1、编制指导生产的工艺：技术工艺人员根据设计图纸、技术标准及现场情况编制指导生产的专业制造、焊接工艺过程卡及检验工艺文件。 3.2、检验人员对钢板和焊材进行入库前的检验和标志移植，确认合格后方可投放生产使用。 3.3、划线下料：对筒节用料钢板进行四边直线度和垂直度检查，若边与边不垂直必须划垂线切割，保证边与边的相互垂直。并严格掌握筒节坯板的下料长度准确以利环焊缝组装错边量的控制。 3.4、成型：封头坯板下料后，拼接焊缝采用埋弧自动焊。焊缝检验合格后压制之前，对处于压制面焊缝的余高，应打磨至母材齐平，并对外圆周切割边缘的棱角打磨成过渡小圆弧，防止压制过程中撕裂。采用先进的旋压成型工艺使封头旋压成型、平边，对拼接焊缝进行1 00%RT检查并应符合III级要求，合格后运送至现场。 锥体采用分片成型后拼接成整体的工艺方法，但与筒节结合的上部轴向过渡园弧，也要旋压成型，以保证质量，工艺上预先安排锥体分为三部分，需旋压部分高度掌握在1m左右（旋

厌氧发酵罐操作说明(供参考)

一、电控箱面板上按钮和指示灯说明 电控柜面板图 在电控箱面板上有以下按钮和指示灯：进料阀开、进料阀关、排料阀开，排料阀关，系统运行和系统停止以及急停。具体的使用说明如下： 1、进料阀开/关：当按下进料阀开按钮时，进料电动阀打开，当阀门全部打开后， 进料阀开的按钮上的绿色指示灯亮，同时进料泵自动启动，当按下进料阀关时，进料阀关闭，同时进料泵停，当进料阀完全关闭后，进料阀关的按钮上的红色指示灯亮。 2、排料阀开/关：当按下排料阀开按钮时，排料电动阀打开，当阀门全部打开后， 排料阀开的按钮上的绿色指示灯亮；当按下排料阀关时，排料阀关闭，当排料阀完全关闭后，排料阀关的按钮上的红色指示灯亮。

3、排料阀开/关：当按下系统运行按钮后，整个系统按照设定的参数自动运行， 同时系统运行指示灯亮；当按系统停止按钮后，系统停止运行，同时系统停止运行指示灯亮。 4、急停按钮：出现紧急情况时可以按下急停按钮，使整个系统停机。 二、触摸屏上相应的参数设定说明 主画面 1、系统上电后，触摸屏自动进入主画面，此画面中显示发酵罐内 当前的温度，压力以及搅拌的转速和热水罐的温度以及液位状态；进出料状态也在此画面中显示。按下参数设定键进入参数设定画面。

参数设定一 2、在此画面中设定热水罐和发酵罐的工作参数，说明如下：（参数 都在系统运行时生效） 1）热水罐加热器启动/停止温度：当热水管内温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，电加热器自动启动，加热到设定的停止温度后，电加热器自动停止运行。注意：停 止温度应大于启动温度。 2）发酵罐加热泵启动/停止温度：当发酵罐内的温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，加热泵启动循环， 给发酵罐加热，当温度到停止温度时，加热泵停止。注意：停 止温度应大于启动温度。 3）发酵罐排气阀开/关压力：当发酵罐内的压力大于开阀压力时，排气电磁阀自动打开，当发酵罐内压力降到关阀压力时，排气 电磁阀自动关闭。注意：开阀压力应大于关阀压力。 4）搅拌器转速设定：通过此参数来设定变频器的频率。从而设定发酵罐搅拌器的转速。 按下一页进入参数设定二画面，按返回，回到主画面。

发酵罐温度控制系统的设计

洛阳理工学院 计算机控制技术与应用课程设计 题目：发酵培养基温度控制系统设计 学生姓名： 学号： 班级： 专业：

摘要 本题要设计的是发酵培养基温度控制系统，发酵是放热反应的过程。随着反应的进行，罐内的温度会逐渐升高。而温度对发酵过程具有多方面的影响。因此，对发酵过程中的温度进行检测和控制就显得十分重要。 本课题设计了发酵罐温度控制系统，选择的传感器为Cu100，由于信号很小，所以就需要通过差动放大电路进行放大并且经过了滤波电路滤波，然后将处理后的电压信号经过V/I转换，输出4~20mA的电流信号，最后进行仿真分析以及参数的计算，以达到通过对冷水阀开度的控制对发酵罐温度控制的目的。 本系统应用温度控制系统，有助于提高发酵效率，有助于提高工厂产值，并且可以使资源得到更充分的作用。 关键词：温度控制,PID控制器,V/I转换,比较机构

目录 前言........................................................................................ 错误！未定义书签。 1.1.1 发酵培养基简介 3 1.1.2工艺背景：................................................................ 错误！未定义书签。 1．2温度对发酵的影响...................................................... 错误！未定义书签。 1.2.1温度影响微生物细胞生长................................. 错误！未定义书签。 1.2.2温度影响产物的生成量..................................... 错误！未定义书签。 1.2.3温度影响生物合成的方向................................. 错误！未定义书签。 1.2.4温度影响发酵液的物理性质............................. 错误！未定义书签。 1.3、影响发酵温度变化的因素：..................................... 错误！未定义书签。 1.4发酵热的测定................................................................ 错误！未定义书签。 1.5最适温度的选择与发酵温度的控制............................ 错误！未定义书签。 1.5.1温度的选择....................................................................................... VII 2 培养基温度控制系统的设计.................................................. 错误！未定义书签。 2.1总体设计方案.............................................................................................. VII 2.1.1 系统总框图...................................................................................... VII 2．2硬件设计................................................................................................... V III 2.2.1温度采集电路.................................................................................. V III 2.2.2 PLC与计算机的通信......................................................................... I X 2.3软件部分......................................................................................................... X 3总结........................................................................................................................ X III 参考文献：............................................................................................................... X III

发酵罐设计说明书

目录 前言 (1) 第一章、概述 (2) 1.1、柠檬酸 (2) 1.2、柠檬酸的生产工艺 (2) 1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3) 1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例 (3) 1.3.2、罐体 (3) 1.3.3、搅拌器和挡板 (3) 1.3.4、消泡器 (4) 1.3.5、联轴器及轴承 (4) 1.2.6、变速装置 (4) 1.3.7、通气装置 (4) 1.3.8、轴封 (5) 1.3.9、附属设备 (5) 第二章、设备的设计计算与选型 (5) 2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (5) 2.1.1、圆筒体的内径、高度与封头的高度 (5) 2.1.2、圆筒体的壁厚 (7) 2.1.3、封头的壁厚 (7) 2.2、搅拌装置设计 (8) 2.2.1、搅拌器 (8) 2.2.2、搅拌轴设计 (8) 2.2.3、电机功率 (10) 2.3、冷却装置设计 (10) 2.3.1、冷却方式 (10) 2.3.2、冷却水耗量 (10) 2.3.3、冷却管组数和管径 (12) 2.4零部件 (13) 2.4.1 人孔和视镜 (13) 2.4.2 接管口 (13) 2.4.3、梯子 (15) 2.5发酵罐体重 (15) 2.6支座的选型 (16) 第三章、计算结果的总结 (16) 设计总结 (17) 附录 (18) 符号的总结 (18) 参考文献 (19)

生物工程设备课程设计任务书 一、课程设计题目 “1000m3的机械搅拌发酵罐”的设计。 二、课程设计内容 1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。 2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。 3、动力消耗、设备结构的工艺设计。 三、课程设计的要求 课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下： 1、工艺设计和计算 根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。主要包括： （1）工艺设计 ①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，H L ，V，V L ，Di等） ②通风量的计算 ③搅拌功率计算及电机选择 ④传热面积及冷却水用量的计算 （2）设备设计 ①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套） ②搅拌器及搅拌轴的设计 ③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等） ④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等) 2、设计说明书的编制 设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。 3、绘制设备图一张 4、设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。

发酵罐安全操作规程

发酵罐安全操作规程 1．目的 通过建立发酵罐安全操作规程并严格执行，确保发酵罐安全运行。 2．适用范围 本规程用于机械搅拌（皮带轮减速装置）和无机械搅拌钢制发酵罐的维护、检修操作。 3．职责 3．1生产部负责本规程的组织制定。 3．2操作人员负责本规程的实施。 4．内容 4．1检修类别及间隔期 4．1．1 检修类别 发酵罐的检修类别分小修、中修和大修。 4．1．2 检修间隔期 A．小修：每2个月进行一次。 B．中修：每10个月进行一次。 C．大修：每30个月进行一次。 D．发酵罐在定期检修间隔期内，还应根据其实际运转情况，确定检修类别、内容和期限。 4．2检修内容 4．2．1小修 A．检查紧固各部件连接螺栓。 B．检查、调整机械密封端面的压力。 C．检查、消除人孔、视镜、接管口、阀门等处的泄漏点，更换老化的密封垫。 D．检查、检修转动部件的磨损件。 E．检查、调整传动皮带的松紧度。 F．检查附属的仪器仪表和电控装置。 G．检查润滑部位，并按规定加注或更换润滑油。

H．检查并局部修补保温层，对油漆脱落处涂漆。 4．2．2中修 A．包括小修内容； B．检查、清洗、修理机封装置，必要时更换磨损部件； C．检查、调整传动皮带轮的运转情况，必要时更换传动皮带、轴承等易损件； D．检查、修理、调整搅拌系统，更换损坏的联轴器、轴瓦、搅拌器轴承； E．按劳动部《在用压力容器检验规程》检测罐壁厚、裂纹、变形和焊缝质量，必要时进行局部修补，更换或修理损坏的人孔、视镜、接管、档板等附件； F．对降温盘管及空气管件进行试漏检查，并修补泄漏点； G．检查、修理各仪表及控制装置； H．整体修补保温层及涂漆。 4．2．3大修（包括中修内容） A．检查、修理减速装置，更换轴承； B．检查、修理或更换搅拌系统的主轴、联轴器轴瓦、拉杆、搅拌器、轴承等附件； C．调整罐体、减速装置、搅拌轴的位置偏差和间隔； D．换热系统和空气系统的管件试漏，更换腐蚀严重的管道、管件及阀门； E．检查、修理筒体、封头。 4．3检修前的准备 4．3．1技术准备 A．设备使用说明书，图纸、有关标准、检修记录； B．设备运行时间、缺陷、隐患、事故等状况记录。 4．3．2物资准备 A．检修用的材料、备件； B．检测仪器、拆装工具和起重设施； C．切断发酵罐电机总电源，并设有禁止启动的警示牌； D．清洗发酵罐，隔断与其它设备各连接管路，并悬挂标志牌； E．进罐前，应彻底将罐内气体排除，人员在罐内作业过程中，应不断换进新鲜空气，必要时检修人员应配带防毒呼吸器，罐外必须设人监护；

发酵温度控制系统的数学模型及仿真

2 发酵罐温度控制系统的数学模型 发酵罐温度控制系统实验平台是以一个7L 发酵罐为主体，罐壁设置有冷却套,相应的设立测温点和调节阀,通过阀门调节冷却套内冷却液的流量来实现对发酵罐内温度的控制，发酵罐示意图如图1所示。 图1 发酵罐示意图 在白酒发酵的过程中，发酵罐内由于酵母的作用，在发酵过程中会产生生化反应热，热量的逐渐释放导致发酵温度逐渐上升。在整个发酵过程中，发酵温度必须根据具体的生产工艺进行严格控制，罐内温度通过控制冷却夹套内的冷却水的流量进行降温，整套系统没有外部加热措施。罐内发酵反应热有一部分使罐内温度升高，一部分热量散失到罐壁和冷媒中，在此不考虑发酵体与罐壁之间的热量传递，罐内的热平衡方程为： ? =-Tdt mC Q Q 21 （2-1） 式中 1Q ：发酵过程产生的热量；2Q :发酵过程散失的热量；m ：反应物质量 C ：发酵罐内反应物的比热容；T 发酵罐温度。 公式1-1可以写成： ? =?Tdt MC Q （2-2） 式中 21Q Q Q -=? 对公式1-2求拉普拉斯变换得： s m C T Q S S )()(=? （2-3） 即可由罐内的热平衡方程式可以得到发酵罐内的传递函数为: m C s Q T G S S S 1 ) ()()(= ?= （2-4） 考虑到在实际的过程中的干扰因素,所以被控对象的数学模型中添加一个滞后环节。因此,用一阶惯性加纯滞后环节来表示,其传递函数为 mCs e Q T G s S S S τ-= ?= ) ()()( （2-5）

3 模糊预测控制器的设计及仿真结果 针对发酵罐中发酵对象大时滞、大时变、严格的非线性、多变量耦合等特点。采用了将模糊控制与预测控制结合的方法，利用模糊建模方法建立对象预测模型。将设定值与预测输入值之间的预测误差值及预测误差值的变化率作为模糊控制器的输入，模糊控制器再根据模糊规则来推理得到控制量，通过执行机构控制被控对象。其结构图如图2所示。 图2模糊控制系统结构图 3.1预测控制部分 预测控制算法与动态矩阵控制算法类似, 主要通过预测模型,利用系统的输入输出数据预测未来时刻系统输出,作为糊控制器的输入。 3.1.1预测模型 假设被控对象基于阶跃响应的预测模型向量为T N a a a a ],...,,[21=，N 为建模时域。则在k 时刻对系统施加一个控制增量Δu(k)时,即可算出在其作用下未来时刻N 个输出值的向量形式： )()()(k u a k y k y po m ??+= （3-1） 式中)(k y po 为k 时刻未加Δu(k)时的初始预测值,)(k y m 为k 时刻在Δu(k)作用下的模型预测值。 3.1.2在线校正 当k 时刻对系统施加控制u(k)时，利用预测模型即可得出未来时刻的输出预测值 )(k y m 。但是，由于实际存在的模型时变、非线性、环境干扰等因素的影响，预测值会偏离 实际值，故在k+l 时刻要利用系统的实际输出y (k+1)进行在线校正： )]|1()1([)()(k k y k y h k y k y m m p +-++= （3-2） 式中h 为N 维误差校正向量,这里取0.11=h ，9.0=i h ，i=2,3...,N 。)(k y p 为校正后的预测值，经过移位后即可作为k+1时刻的初始预测值，用向量形式可表示为： )()1(k y S k y p po ?=+ （3-3） 式中S 为位移阵。

温度控制系统

目录 第一章设计背景及设计意义 (2) 第二章系统方案设计 (3) 第三章硬件 (5) 3.1 温度检测和变送器 (5) 3.2 温度控制电路 (6) 3.3 A/D转换电路 (7) 3.4 报警电路 (8) 3.5 看门狗电路 (8) 3.6 显示电路 (10) 3.7 电源电路 (12) 第四章软件设计 (14) 4.1软件实现方法 (14) 4.2总体程序流程图 (15) 4.3程序清单 (19) 第五章设计感想 (29) 第六章参考文献 (30) 第七章附录 (31) 7.1硬件清单 (31) 7.2硬件布线图 (31)

第一章设计背景及研究意义 机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 ，