[發(fā)明專利]一種生物發(fā)酵過程控制裝置

在審

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• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108681297A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯占軍;蔣鵬程;劉萍蘭;洪錕;黃宏彬;陸鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種生物發(fā)酵過程控制裝置，其特征在于：包括觸摸屏(13)、PLC控制器(12)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、傳感器和執(zhí)行機構(gòu)；

所述傳感器連接于A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換模塊連接于PLC控制器(12)，PLC控制器(12)連接于觸摸屏(13)，PLC控制器(12)連接D/A轉(zhuǎn)換模塊用于控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)工作，所述執(zhí)行機構(gòu)用于對發(fā)酵時、壓力、氧濃度、PH參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)；

所述傳感器用于檢測得到發(fā)酵時的溫度、壓力、氧濃度、PH參數(shù)的模擬信號，這些模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號后送入PLC控制器(12)中與設(shè)定值相比較，經(jīng)PLC控制器的控制算法后的控制信號通過D/A轉(zhuǎn)換模塊變成模擬信號去控制執(zhí)行機構(gòu)工作，從而調(diào)節(jié)發(fā)酵時的溫度、壓力、氧濃度、PH參數(shù)，并同時通過觸摸屏顯示發(fā)酵時的上述相關(guān)參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過程控制裝置，其特征在于：所述傳感器包括溫度傳感器(1)、壓力傳感器(2)、氧濃度傳感器(3)、PH傳感器(4)；溫度傳感器(1)、壓力傳感器(2)、氧濃度傳感器(3)、PH傳感器(4)分別用于檢測培養(yǎng)罐(14)內(nèi)的溫度、壓力、溶氧濃度、PH參數(shù)；

所述執(zhí)行機構(gòu)包括排水口(5)、燃料閥(6)、加熱裝置、進(jìn)氣閥(7)、供氧閥(8)、PH調(diào)節(jié)液閥(9)、攪拌器(10)、排氣閥(11)、培養(yǎng)罐夾套(15)；用于生物發(fā)酵的培養(yǎng)罐(14)外面設(shè)有培養(yǎng)罐夾套(15)，培養(yǎng)罐夾套(15)上設(shè)有排水口(5)，培養(yǎng)罐夾套(15)的進(jìn)水管上設(shè)有加熱裝置，加熱裝置的進(jìn)料管上設(shè)有燃料閥(6)，培養(yǎng)罐(14)的進(jìn)氣管、排氣管、供氧管、PH調(diào)節(jié)液管上分別設(shè)有進(jìn)氣閥(7)、排氣閥(11)、供氧閥(8)、PH調(diào)節(jié)液閥(9)，培養(yǎng)罐(14)內(nèi)設(shè)有攪拌器(10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過程控制裝置，其特征在于：所述溫度傳感器(1)選擇VIVO40MF，采用了二線制4～20mA DC輸出，具有冷端、溫漂、非線形自動補償，其溫度范圍：0-1000℃、最小量程：80℃、絕對誤差：±1℃、基本誤差：±0.2％；

當(dāng)溫度傳感器(1)檢測出培養(yǎng)罐內(nèi)溫度高于設(shè)定值時，PLC控制器發(fā)出信號，控制燃料閥(6)的開度變小，使進(jìn)入加熱裝置的燃料變少進(jìn)而使得進(jìn)入培養(yǎng)罐夾套15的水的溫度降低，以降低罐內(nèi)溫度；當(dāng)溫度傳感器(1)檢測出培養(yǎng)罐內(nèi)溫度過低時，PLC控制器發(fā)出信號，控制燃料閥(6)的開度變大，使加熱裝置的燃料變多進(jìn)而使得進(jìn)入培養(yǎng)罐夾套的水的溫度升高，以提高罐內(nèi)溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過程控制裝置，其特征在于：所述PH傳感器(4)選擇InPro3030，采用4-20mA二線制輸出，用于生物工藝場合下的在線測量，其測量范圍：0-14PH、測量精度：0.01、工作溫度：0-140℃；

當(dāng)PH傳感器(4)檢測出培養(yǎng)罐(14)內(nèi)PH值高于設(shè)定值時，PLC控制器發(fā)出信號，控制PH調(diào)節(jié)液閥(9)開度變大，以降低罐內(nèi)PH值；當(dāng)PH傳感器(4)檢測出培養(yǎng)罐內(nèi)PH值過低時，PLC控制器發(fā)出信號，控制PH調(diào)節(jié)液的閥門(9)開度變小，以提高罐內(nèi)PH值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵過程控制裝置，其特征在于：

所述氧濃度傳感器(3)選擇InPro6800，輸出4-20mA的直流電壓，其測量范圍：6ppb-飽和、精度：0.01、工作溫度：0-160℃；

所述壓力傳感器(2)選擇YY-YL100，采用4-20mA二線制輸出，其量程范圍：0-600KPa、精確度：±0.1％F.S；

發(fā)酵時氧濃度傳感器(3)檢測出培養(yǎng)罐內(nèi)的融氧濃度信號，該融氧濃度信號為4-20mA的直流信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸入PLC控制器，PLC控制器檢測該融氧濃度信號與設(shè)定的融氧濃度對比，輸出相應(yīng)的供氧閥(8)的控制信號；

發(fā)酵時壓力傳感器(2)檢測出培養(yǎng)罐內(nèi)的壓力信號，該壓力信號為4-20mA的直流信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸入PLC控制器，PLC控制器檢測該壓力信號與設(shè)定的壓力對比，輸出相應(yīng)的進(jìn)氣閥(7)和排氣閥(11)的控制信號。