微生物發(fā)酵過程的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來，生物技術(shù)工業(yè)發(fā)展迅速，生物發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵裝置作為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，已引起人們廣泛的關(guān)注。微生物發(fā)酵過程，機(jī)理十分復(fù)雜，影響因素錯綜復(fù)雜，很難用確定的數(shù)學(xué)模型來描述，加之缺乏在線檢測發(fā)酵生物量參數(shù)的傳感器，給生物發(fā)酵自動化帶來了困難，因此開發(fā)一個能有效監(jiān)控系統(tǒng)十分必要的。 本實驗室根據(jù)微生物發(fā)酵過程的實際需要，開發(fā)了一套基于工業(yè)以太網(wǎng)先進(jìn)控制結(jié)構(gòu)、采用最新嵌入式系統(tǒng)控制技術(shù)、具有完備功能的監(jiān)控系統(tǒng)、采用先進(jìn)控制技術(shù)并具

2、備高級算法擴(kuò)展功能的微生物發(fā)酵監(jiān)控系統(tǒng)。它代表了發(fā)酵裝置發(fā)展的最新方向。 本文總結(jié)了在研發(fā)微生物發(fā)酵過程的監(jiān)控系統(tǒng)所作的工作。首先介紹了微生物發(fā)酵原理和過程，明確控制參數(shù)和控制對象模型；然后介紹了工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；文中還介紹了針對微生物發(fā)酵過程控制的重要參數(shù)，溫度，對象具有的時滯、非線性等特性，實施了積分分離PID控制，創(chuàng)新性地提出了指數(shù)積分PID控制和模糊PID控制算法，并在實際應(yīng)用中得到了良好得控制效果；文中還介紹了微

3、生物發(fā)酵過程的監(jiān)控軟件設(shè)計方法，利用Lab Windows/CVI開發(fā)環(huán)境開發(fā)了具有流程圖顯示、實時和歷史趨勢圖顯示、歷史數(shù)據(jù)保存、Excel格式報表、工業(yè)以太網(wǎng)通訊、自定義高級算法接口等完備功能的監(jiān)控軟件；最后針對使用Rabbit2000作為嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的不足，設(shè)計了基于ARM9高級嵌入式微處理器和嵌入式Linux強大的嵌入式一體化機(jī)，并利用MSP430微控制器設(shè)計了具有高抗干擾性、隔離的、能應(yīng)用于惡劣工業(yè)環(huán)境的數(shù)據(jù)采集器，然后將