[實用新型]用于北蟲草液體發酵過程的溫度智能控制裝置

無效

• 申請號: 201020271491.0
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN201785393U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 張瑞青;耿麗微;陳文杰;趙春輝;劉淑霞;王輝
• 申請（專利權）人: 河北農業大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于北蟲草液體發酵過程的溫度智能控制裝置。

背景技術

在北蟲草液體菌種發酵生產的過程中，發酵罐內的溫度一個非常重要的控制參數，傳統的控制方法是通過II型調節儀表來控制液體發酵罐內的發酵溫度，然而對于液體發酵這樣的非線性、大滯后系統而言，此控制方法存在著控溫效果差、自動化程度低、可靠性不高等諸多缺點。近年來雖開發了一些相應的用于發酵罐溫度控制的計算機控制系統(主要采用PID控制技術)，但存在著操作系統繁瑣、運行不穩定、維護費用高等缺點，實際使用的效果并不理想。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：在北蟲草液體菌種發酵生產的過程中，由于發酵罐內的溫度難以實時、準確控制，而目前的計算機控制系統對其應用的效果也不盡人意，為解決該問題，特公開了一種用于北蟲草液體發酵過程的溫度智能控制裝置，該裝置能夠實時、準確、自動地控制液體菌種發酵罐內的溫度。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于北蟲草液體發酵過程的溫度智能控制裝置，包括有液體發酵罐、溫度傳感器、計算機、數據采集板、控制繼電器、水泵和電動調節閥，發酵罐具有循環冷卻水夾層，溫度傳感器設置在液體發酵罐內，數據采集板插置在計算機內對應的插槽中，計算機內設置有模糊PID控制算法模塊與工程測控模塊，數據采集板具有模擬輸入A/I通道、數字I/O通道及模擬輸出A/O通道，其中模擬輸入A/I通道連接溫度傳感器，數字I/O通道連接控制繼電器，模擬輸出A/O通道連接電動調節閥，控制繼電器另與電動調節閥電聯，水泵出水口通過水管及電動調節閥連接發酵罐的循環冷卻水夾層入口。

該套裝置的工作原理是：傳感器采集發酵罐內的溫度，并將檢測信號通過數據采集板傳送給計算機，計算機將采集到的信息處理后與預先標定好的設定值進行比較，當超過預定值時進行報警，同時輸出控制信號，輸出的控制信號作用于電動調節閥，控制電動調節閥的開口大小，從而控制發酵罐循環冷卻水夾層內冷卻水的循環流量，達到調節發酵罐內發酵溫度的目的。計算機在建立上述設定值和輸出控制信號時通過所設的模糊PID控制算法模塊進行運作，模糊PID控制算法模塊的運行流程為：a.微機經中斷采樣獲取被控量的精確值，與設定值比較，得到誤差和誤差變化率作為模糊控制器輸入；b.利用專家經驗知識，經過對輸入輸出量的模糊化、模糊控制規則的確定和模糊量的反模糊化處理，得到PID控制器的比例系數K_P、微分系數K_D和積分系數K_I的在線整定；c.利用在線整定得到的比例、微分和積分系數，經PID控制器得到精確的數字控制量；d.數字控制量再經數模轉換為精確的模擬量傳送給執行機構，以對被控對象進行控制。上述的模糊控制器為兩輸入三輸出的結構形式，輸入為發酵罐溫度誤差e和誤差變化量ec，輸出為K_P、K_I、K_D，并作為PID控制器的輸入，經PID控制器得到控制輸出，控制電動調節閥的開口增量_Δu(k)。

工程測控模塊提供人機交互界面，并對系統全局的運作進行控制。

計算機內還設置有虛擬儀器模塊，以代替傳統的組合儀表進行運作，在屏幕上動態地顯示檢測參數的變化，并以表格等形式記錄、存儲數據，以及進行歷史存儲數據的查詢和統計分析等。

本實用新型的有益效果是：該用于北蟲草液體發酵過程的溫度智能控制裝置，能夠實時、準確、自動地監控液體發酵罐內的溫度，使液體發酵溫度始終保持在適當的范圍，從而為菌絲生長提供良好的發酵環境，滿足菌絲發酵過程對溫度的要求，有效提高發酵產物的產量和質量。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型的結構組成框圖；

圖2為本實用新型的控制流程原理框圖；

圖3為本實用新型中所述模糊PID控制算法模塊的工作原理框圖。

具體實施方式