试析微生物发酵过程计算机监控系统开发与研究

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1、华中农业大学硕士学位论文微生物发酵过程计算机监控系统开发与研究姓名：陈卫华申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：文友先2002.6.1摘要田内在发酵过程的测控方而，还处在较为落后的状况。仅凭经验或实验测得数据已远远不能适应研究和生产控制的需要，这与迅速发展的计算机控制技术是不相适应的。闪此，对发酵过程计算机控制系统的研制、实现、推J。和国产化，会大大提高我国发酵行_k生产的自动化水平，提高生产率，降低成本，具有显著的经济和社会效益。利用多线程技术，成功地丌发出微生物发酵过程计算机检测与控制的集敞控制系统(DCS)。系统由硬件与软件两部打印机、PCI。一

2、818tl数据采集。V-、分组成。颇件部分包括工业控制用计算机、多媒体音箱，PCL一74船通讯卡、变频器、温度控制器、PH仪、D0仪、双绞通讯电缆和外部执行机构。工控机是上位机，通过过程总线与各下位机进行通讯联络，PCL818}{采集PII与DO，PCL745B采集搅拌速度与温度。变频器、温度控制器、P}l仪、D0仪是下位机，具有给上位机发送即时数据、参数设定值的功能；能接收上位机对没定值的修改：即使不与上位机联机也可对各参数进行自动控制、记录：控制参数超上(F)限时，报警。系统软件由五大功能模块即五个线程组成：主线程、采样线程、控制线程、报警线程和储存线程。其

3、中主线程负责用户界面的创建和显示；采样线程按采样频率从输入模块采集数据；控制线程按控制频率对过程实施控制：报警线程根据异常情况启动报警服务服务程序进行多媒体报警：储存线程则负责把在线数据和异常事件储存到数据库，以便于查询和分析。五个线程的执行优先权有高低之分，采样线程和控制线程具有高优先权，主线程是普通的优先权，而报警线程和储存线程则是较低的优先权。、“系统控剑线猩采用了模糊控制算法监控发酵罐的工作温度。设计了一个模糊控制器，建立了模糊隶书函数、模糊控制规则表、模糊控制查询表，按照表中规则对发酵罐中的温度进行检测与控制。控制系统上位机可从下位机接收数据，并能通过

4、表格、动态曲线等形式对发酵罐的监控参数进行动态显示。系统还具有用户登陆管理、系统FI志存储显示、参数设置、报警存储显示、数据库转储等功能。上位机通过呼叫、传送命令／数据帧可对下位机的控制参数进行设定。-现场中试表明，系统对发酵罐搅拌速度、温度、Pl{、D0能实时检测，参数检测精度达0．01；模糊控制器设计J下确，超调量小，降低了振荡的可能，提高了系统的稳定性，其控制精度能达到±0．1。参数数据库运行稳定、安全，设计合理。系统硬件信号统一，通用性好：系统不仅能用在生物过程，对其他如化工、机械、电子等行业的控制系统的设计，也有很好的借鉴作用。关键词t发酵过程，多线程

5、，模糊控制，工控软件√)，。，v．AbstractNowadavscontrolontheprocessoffermenthangsbehindinourcountry．TheexperlenceanddatabvexperimentcannotadapttotherequirementoftheresearchandproducecontroJ，whichisnotfitwiththerapiddevelopmentofthecomputertechnology．SoitISve‘Yimoortanttosearchintheautocontrolsystem

6、offermentprocess，whid、wouldbenefitusinmanvnelds，suchasimprovingthecontrollevelofourfermentindustry,advancingtheproductivity,reducingthecost．etcTheDCSisexploitedtodetectandcontroltheprocessofmicrobefermentwithmultiplethreads．Thesystemiscomposedofhardwareandsoftware．Thehardwareincludes

7、industrycontrolcomputer．multimedia，printer，datacollectjnstrumentofPCL一8l8H，communicationinstrumentofPCL一745B．transducer,temperaturecontrolinstrument，pHinstrument，Doinstrument．doublecommunicationcableandexteriorexecutemechanism．Thecomputeriscommunicatedwiththeeachinstrumentbythebus—ma

8、stering．PCL-