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基于P L C 的微生物通用式发酵装置控制系统设计 Desi gn of c on t r oI s y st em f or uni v er s al m i cr obi aI f er m ent at i on uni t b ased on PL C 陆兵，薄翠梅，杨世品，黄庆庆，牛超 L U Bi n g ，BO Cu i me i ，Y ANG Sh i p i n ，HUANG Qi n g - q i n g，NI U Ch a o 南京工业大学 电气工程与控制科学学院，南京 2 1 1 8 1 6 摘要；根据微生物发酵过程控制的要求，提出基于西门子P L C 和Wi n c e 的控制系统设计方案。该控制 系统采用西门子S 7 - 3 0 0 系列模块作为下位机 ，西门子工控机和Wi n O C 软件作为上位机，并将 数据与客户机共享，对现场对象进行数据采集存档 ，自动控制，故障报警和实时监控。实践 表明，该控制系统能够较好的实现微生物发酵反应过程的参数控制，保证微生物发酵反应的 有效进行，提高微生物发酵反应过程的自动化水平。 关键词；微生物发酵；P L C；Wi n O C；控制系统 中图分类号T P 2 7 7 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 5 1 1 下 一0 0 4 0 0 3 Oo i 1 0． 3 9 6 9 ／i ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4． 2 0 1 5 ． 2 2． 1 3 0 引言 微生物反应发酵过程是一种典型的间歇过程 ，利 用微生物发酵技术的生产规模也随着科技的发展不断扩 大。 目前生物发酵技术己经在卫生医药 、农林牧渔、轻 工食品、新型能源等多个重要领域发挥着举足轻重的作 用，例如医学上所使用的各种抗生素、生物酶制剂等， 这些都是跟微生物的发酵工程紧密相关的 。本文对微 生物发酵过程进行学习和研究，从而设计出合理的控制 方案 以提高该方面的工艺水平 ，促进微生物反应发酵技 术的发展 。 考虑到生产要求和微生物发酵 的特殊性，结合当下 计算机软硬件技术，智能仪器仪表 ，决定采用基于西门 子P L C和Wi n c c 的综合 自动化控制系统 。 1 微生物发酵过程 微生物发酵工艺流程如下首先配制糖盐原料 ，并 进行连续消毒，然后向其中加入热辅材料和碱液配置成 发酵所需要 的营养原液。最后，营养液和种子液～起加 入到发酵罐 中进行设定时间的发酵过程 。其中，糖盐原 料的消毒过程需要严格控制温度范围，确保其液体完全 达到无菌的环境要求 ，并且还要确保调节罐 中的p H 值 稳定在规定范围内，避免营养液失效口 】 。 碱混合 I 【 发 酵 罐1 ‘ i ， 4 _ 糯 d 调 节 一 。 罐 礼萎 鎏 1 种 子 罐 图1 发酵工艺 简易不意图 如图1 所示，该生物发酵过程中主要 由标准碱液的 自动配制、热敏辅料标准液的 自动配制、糖／ 盐液 的消 毒与供应、调节罐及发酵罐 的发酵环境 自动稳定系统四 大部分组成 。该系统具有通用性 ，符合多种菌类发酵的 条件。 2 P L C 控制系统设计【6 】 P L C 控制系统主要对各个对象参数进行测量，同时 对一些关键变量进行稳定控制，确保微生物发酵反应 的 顺利进行，并且配合组态软件进行数据的界面显示和实 时监控 ，控制系统网络 图如图2 所示。本文使用西 门子 C P U3 1 5 2 D P 作为系统的主控制器，通过S M3 2 2 数字量 输出模块对电机和水泵进行起停控制，利用S M3 2 1 数字 收稿日期2 0 1 5 - 0 3 -1 0 基金项目国家 自然科学基金 6 1 2 0 3 0 2 0 ；江苏省自然科学基金 B K2 0 1 4 1 4 6 1 作者简介陆兵 1 9 9 0一 ，男，江苏张家港人，硕士研究生， 研究方向为微生物反应发酵过程的综合自 动化控制。 [ 4 0 1 第3 7 卷第1 1 期2 0 1 5 -1 1 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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