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小型微生物发酵自动控制系统的设计与实现开题报告

 2020-06-07 21:12:54  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1.选题的意义与目的

随着我国社会主义市场经济的发展,轻工发酵行业在我国也得到了很大的发展,我国是轻工发酵工业大国,但是由于控制技术的落后,导致我国目前大多是使用人工控制,采用计算机技术起步晚,普及率低。目前轻工发酵行业正面临着日益激烈的全球竞争,因此对以计算机为核心的自动控制技术有着强烈的需求。根据微生物发酵过程控制的要求,设计一整套基于西门子plc和wincc的控制方案。要求采用西门子s7-300系列模块作为下位机,西门子工控机和win cc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。

选题的意义:微生物发酵即是指利用菌体通过新陈代谢的生命现象,在适宜的条件下,建立一系列的物质能量相互转换基础上的生命过程[15]。早在2000年前,我国的酿酒,制醋行业就是早期的发酵过程,随着后来的青霉素的发现以及味精的使用,微生物发酵已经在农业,医学,生物工程,能源,食品等行业得到广泛的应用,发酵行业与我们息息相关,但是我国的发酵行业的自动控制技术相对于欧美等大国还是很落后。因此如何提高微生物发酵的自动控制技术具有很重要的意义。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

研究及解决的问题:

1.满足微生物发酵的工艺要求

2.传感器与阀门的选型

3. 采用西门子200进行控制系统的设计,运用Step-7编写PLC编程梯形图

4.自动控制柜体CAD图 设计

5.完成I/O点的分配,设计I/O接线图

6.设计MCGS监控界面

研究手段:

通过查阅资料了解相关的知识,微生物发酵过程比较复杂,且每种微生物发酵影响的因素不一致,很难确定某一个数学模型来模拟。将主要影响微生物发酵的因素设置为温度。使用传感器对发酵罐内上,中,下三个方向的温度进行检测。本次使用西门子S7-200进行温度的控制,将发酵罐中各个位置的温度的模拟量输入信号,与工艺曲线设定的温度值进行比较,计算出偏差,并通过PID调节。发酵罐中的温度通过Wincc系统监控,实时监测发酵罐内情况,紧急状况报警,并将现场数据进行采集,存档。

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