丙酮-丁醇发酵过程软测量系统.pdf

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1、第11期焦敏等．丙酮一丁醇发酵过程软测量系统丙酮一丁醇发酵过程软测量系统焦敏8张浞8姜岷“孙佰军“杜远超。陈凯8(南京工业大学a．自动化与电气工程学院；b．生物与制药工程学院，南京211816)摘要在丙酮一丁醇发酵过程动力学模型的基础上，通过动态数据交换技术，结合组态王和VB软件开发了丙酮一丁醇发酵过程在线软测量系统。仿真结果表明，该系统能够对丙酮一丁醇发酵过程中的关键生物参数实现在线软测量，测量精度为0．2218。关键词丙酮一丁醇发酵动态数据交换技术组态王软件VB软件软测量系统中图分类号TP391．9文献标识码A

2、文章编号1000—3932(2011)11-1337-04丙酮、丁醇是重要的化工原料，可作为优良的有机溶剂使用，被广泛应用于医药、化工、制药及有机合成等领域。丁醇作为一种新型生物燃料具有许多优势，如提高车辆的燃油效率和行驶里程，燃烧时不产生SO，或NO。等温室气体，还能与汽油以任何比例混合使用。随着石油资源的日益减少，丁醇逐渐显示出了在能源方面的应用价值。丙酮一丁醇发酵(Acetone—ButanolFermenta-tion，ABE)是高度非线性的复杂动态过程¨。，而发酵过程中的一些关键生物参数，如基质浓度、菌体

3、浓度及产物浓度等，因检测仪表价格、维护费用较高以及离线分析时间滞后等原因，一直没有实现在线测量，这使得发酵过程的优化和控制只停留在理论探讨层面，很难在工业生产中应用嵋o。ABE发酵的实际过程需要耗费大量的人力、物力和财力，如果首先着眼于发酵过程的仿真，通过仿真验证后再投入实际发酵过程中，就可以降低开发成本。笔者基于前期已经建立的ABE发酵过’程动力学模型"1，通过动态数据交换(DynamicDataExchange，DDE)技术将组态王软件与VB软件相结合开发了ABE发酵过程的软测量系统。1设计目标ABE发酵软铡量

4、系统首先要实现关键生物量的在线软测量功能，其次要实现实时曲线、报表生成及数据报表查询等功能。2软测量系统基于组态王的ABE发酵过程软测量系统的具体开发步骤如下：a．打开组态王软件，新建一幅画面并命名为“ABE发酵过程的监控系统”，此画面为用户操控的主界面；b．先将发酵罐、测量仪表及相关装置等进行组态，以模拟ABE发酵过程，然后设计一块面板显示发酵过程的软测量参数值，最后设计5个按钮分别实现实时曲线、报表生成、数据报表查询、DDE链接和退出功能；C．新建一幅画面并命名为“实时趋势曲线”，双击进入画面，运用工具箱建立实

5、时趋势曲线，并组态相关属性；d．在组态王工具箱中找到报表窗口，双击报表空白处对报表进行设计，将报表控件名改为“实时报表”，本设计中的报表主要显示ABE发酵过程的时间、氧化还原电位(OxidationReductionPotential，ORP)、菌体浓度、基质浓度、丁醇浓度和丙酮浓度；o．与建立实时报表类似，建立一个报表并命名为“历史报表查询”，然后创建一个下拉式组合框，并设置其相关属性，该下拉式组合框在系统运行时可以查看文件夹中已保存的历史报表，最后在历史报表查询界面中新建“刷新”和“查询”两个按钮。为了实现历史

6、报表查询，需将每次发酵的数据报表保存到用户指定的文件夹中，这就需要在画面中新建一个按钮来实现报表保存功能。保存数据的命令语言为：stringfilename；收稿日期：2011-094)9(修改稿)基金项目：国家重点基础研究发展“973”计划项目资助(2011CB707405)1338化工自动化及仪表第38卷fihname=InfoAppDir()+”、历史报表”+strFromint(、本站点、$年，10)+”一”+strFromint(、本站点、$月．10)+”一”+strFromint(、本站点、$日，10)

7、+”一”+8tr_Fromint(、本站点、$时，lO)+“一”+strFmmint(、本站点、$分，10)+“一”+strFromint(、本站点、$秒．10)+”一”+“．rtl”；ReportSaveAs(”实时报表”．filename)；其中，InfoAppDir()函数将当前路径返回到组态王程序中；strFromint函数将数据词典中的整型时间变量转换成字符串变量；ReportSaveAs函数将文件以“年月日时分秒”的名称保存至组态王程序下的历史报表文件夹中，保存文件的格式为．rtl，为下一步历史数据查询

8、做好准备。历史报表中刷新按钮是在每次运行系统时，刷新目标文件夹中所有的．rtl型报表文件。刷新命令语言为：．StringUpdate；Update=InfoAppDir()+”历史报表[rtl”；listClear(”List”)；ListLoadFileName(”List”．Update)；查询按钮将下拉组合框中选中的报表文件显示出来。查询命令语言如下：