[实用新型]一种海洋溶菌酶发酵过程控制装置

说明书

本实用新型是一种海洋溶菌酶发酵过程控制装置，该装置包括发酵罐（1）、参数测量装置、单片机（32）、PLC控制模块（33）、光耦驱动电路（35）、执行机构以及上位机（36）。所述单片机嵌入了海洋溶菌酶发酵关键参数软测量算法，能够预测发酵过程底物浓度、菌体浓度和相对酶活，并且通过算法进行解耦，计算出所需调节的环境参数的变化量，送入PLC控制模块中。所述PLC控制器采用模糊PID对温度和pH值进行控制，通过常规PID控制搅拌转速、罐内压力和补料速率。实现了对发酵过程环境参量的多点采集、关键参量的解耦控制，提高了系统的可靠性，使控制更加精确可靠。

技术领域

本实用新型是一种用于解决海洋溶菌酶发酵过程中关键参量(基质浓度、菌体浓度以及相对酶活)难以实时测量及控制，属于海洋溶菌酶生产装置的技术领域。

背景技术

海洋溶菌酶具有抗氧化及溶菌谱广的特点，能专一性地作用于细菌细胞壁肽聚糖分子，使细菌细胞壁变得松驰而达到溶解细菌的效果，其产品应用在医学治疗、食品工业、畜禽养殖与生物工程等众多领域中。随着抗生素生产的迅速发展和广泛应用，在临床上引起了两个突出问题：一是细菌的耐药性逐年增加，致使一些抗生素的疗效降低，甚至无效；二是一些不致病的细菌成为条件致病菌。因此，对于溶菌酶的需求量越来越大，现存的溶菌酶数量很难解决市场供需矛盾。而对海洋溶菌酶发酵过程关键参数软测量及控制，可以掌控发酵过程进展程度，利于各种基质补料以及控制微生物的代谢，控制发酵产品质量，对于海洋溶菌酶的工业化生产具有重要的实际意义。

在传统的控制方式中，常采用的是单一的单片机或者单一的PLC控制方法。单片机具有集成度高、体积小、控制功能强、易扩展、低功耗等优点，性价比较高，常用于数据采集系统；但用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，对环境依赖性强，开发周期长。而PLC是经过几十年实际应用中检验过的控制器，其抗干扰能力强、故障率低、易于设备的扩展、便于维护、高可靠性和稳定性、开发周期短；但PLC的体系结构是封闭的，需要特定的控制规程，并且学习特定的编程语言。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种海洋溶菌酶发酵过程控制装置，采用PLC与单片机联动控制，传感器将采集到的数据经过处理后通过数据线传送给单片机，在单片机中嵌入智能算法，可以实现对发酵过程环境参量的多点采集、关键参量的解耦控制，可以较大范围对各类参数进行采集控制。PLC的应用越来越广泛，现如今已经逐步取代其它能耗高、体积庞大、可靠性差的控制系统，与单片机联动控制的优势在于避免了单片机控制的不稳定及抗干扰能力差，提高了系统的可靠性，使控制更加精确可靠。

技术方案：本实用新型的一种海洋溶菌酶发酵过程控制装置，包括发酵罐、参数测量装置、模拟信号调整器、多路选择开关CD4051、可变增益放大器AD526、单片机、 PLC控制模块、8255并口扩展口、光耦驱动电路、执行机构以及上位机；

所述参数测量装置中的各类传感器通过模拟信号调整器、多路选择开关CD4051以及可变增益放大器AD526连接于A/D转换模块，A/D转换转换模块连接于单片机，单片机经由GPIO模块连接与PLC控制模块，PLC控制模块连接8255并口扩展口，将信号发送至光耦驱动电路用于控制执行机构工作，所述执行机构用于对发酵时的温度、压力、搅拌转速、溶解氧浓度、pH参数进行调节并显示在上位机中。

其中：

在所述发酵罐上安装有温度传感器T1(Pt100)、第一流量仪、DO传感器、pH传感器、压力仪、光电编码器、温度传感器T2(Pt100)、第二流量仪分别用于海洋溶菌酶发酵罐内温度、空气流量、溶解氧浓度、pH值、压力、电机转速等参数的检测。