一章  技術(shù)指標

1.1概述

具有溫度、轉(zhuǎn)速、空氣流量、O₂、CO₂、PH、DO、材料、消泡現(xiàn)實及控制功能，并配有機械消泡漿。

環(huán)境溫度： 5~38℃

冷卻水壓力:0.1 ~ 0.3 MPa

冷卻水溫度：5~30℃（自來水）

輸入空氣壓力： 0.2~0.4 MPa（須經(jīng)干燥、預過濾）

電源電壓及容量：AC 220V±10%、50Hz±2%；

功率：1 KW；（不含空氣壓縮機的消耗功率）

1.2指標

1.2.1溫度：自動控制范圍：冷卻水溫+5～50℃（±0.2℃）

            顯示范圍：0～150℃

1.2.2攪拌轉(zhuǎn)速：變頻調(diào)速范圍50～1000（±5）rpm

1.2.3空氣流量：顯示控制范圍1～10 L/MIN   

1.2.4 pH顯示控制：2.00～12.00pH±0.05,進口電極（兼容國產(chǎn)電極），蠕動泵雙向開關控制

1.2.5溶解氧：0～150±2%,進口電極（兼容國產(chǎn)電極），可與轉(zhuǎn)速聯(lián)動控制

1.2.6消泡：電極檢測，一臺蠕動泵時間比例控制

1.2.7補料：一臺蠕動泵時間比例控制

1.2.8罐體：設計壓力0.05Mpa，設計滅菌溫度131℃

1.2.9滅菌方法：離位滅菌鍋消毒滅菌

1.2.10功率：電機：0.2 KW，單相220V

1.2.11氣源：2～4㎏/㎝²

 

第二章  

管路說明

 

發(fā)酵罐主視圖

 

 

2.1空氣及其凈化

壓縮空氣經(jīng)凈化器（外接）進入氣源接口、減壓閥穩(wěn)壓器、空氣轉(zhuǎn)子流量計、空氣出口進入空氣過濾器到達反應器內(nèi)，經(jīng)特質(zhì)的空氣分布器分散后，進入培養(yǎng)基，尾氣經(jīng)冷凝器、排氣過濾器后排口排出，本管路具減壓、計量、凈化作用。

 

 控制系統(tǒng)箱正面圖及空氣控制系統(tǒng)

2.2自來水

2.2.1水進夾套：自來水經(jīng)電磁閥夾套進水口、進入夾套、由夾套出水口排出。

2.2.2水進冷凝器：自來水經(jīng)針閥調(diào)節(jié)、冷凝器下部進水口進入冷凝器，冷凝器上部出口排出。

 

 

 

 

 

冷卻系統(tǒng)控制管路圖

2.3發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)簡圖

 

 

 

 

發(fā)酵罐主視圖

 

 

發(fā)酵罐俯視圖

 

 

攪拌系統(tǒng)

2.4其他

2.3.1取樣閥平衡口與發(fā)酵罐平衡口用硅膠管連通、取樣閥出口用硅膠管連接并加彈簧夾。

2.3.2補料管路連接用硅膠管將補料針與補料口連通，補料瓶平衡口與補料過濾器連通（消毒過程中必須用彈簧夾補料硅膠管，防止消毒時逃料）

   補料瓶管件安裝圖

 

 

取樣管路圖

第三章  發(fā)酵罐的使用說明

3.1實罐滅菌

1、將冷凝水管路斷開，拔下電極，打開罐蓋，將培養(yǎng)基裝入發(fā)酵罐及補料瓶，易產(chǎn)生泡沫的培養(yǎng)基盡量不要超過兩升。
2、連接管路：

取樣管路連接，補料管路連接；
空氣過濾器用硅膠管與罐蓋空氣管連接，并用彈簧夾夾緊；
排氣口與過濾器用硅膠管連接；
安裝溫度電極、pH電極、溶氧電極，pH電極用們帽蓋緊電極上端口，溶氧 電極用鋁鉑紙包裹電極上端口，防止受潮。
蓋緊其它罐蓋接口。
3、提起玻璃罐體及補料瓶放入滅菌鍋，蓋好牛皮紙，蓋好鍋蓋，確定發(fā)酵溫度及時間。
4、滅菌結(jié)束后，盡快將罐放回原位并盡快通入空氣。

3.2發(fā)酵操作
1、將滅菌后的罐體放回原位，連接冷凝水管路，通入冷凝水，連接通氣管路，調(diào)整通氣量至3～5L/min。
2、將溫度電極、pH電極、溶氧電極與控制器連接。
3、補料管連接：
打開補料蠕動泵防護蓋，搬開進出口處的白色管夾，將硅膠管嵌入入口處的管夾并夾緊，用手轉(zhuǎn)動泵頭，將硅膠管沿凹槽安裝直至出口處，開手動開關約十秒后夾緊出口處管夾，關手動開關；
將酒精棉球放在罐蓋補料口內(nèi)，將針頭插入并穿透密封蓋；
打開蠕動泵手動開關，使輸液管中充滿料液，置于自動狀態(tài)。
4、酸堿液、消泡劑操作同補料操作。
5、接種：旋松接種口，在火焰保護下，打開接種口，倒入種子，旋緊接種蓋，移去火焰圈。

第四章  控制模塊說明

控制系統(tǒng)  

歡迎使用百侖生物發(fā)酵罐設備。

本控制系統(tǒng)由西門子可編程控制為控制主機，MCGS真彩色觸摸屏為現(xiàn)場人機操作界面。整個控制系統(tǒng)性能先進穩(wěn)定，模塊化設計，維護簡易方便，自由組合的硬件，按需設計的軟件系統(tǒng)，全方面滿足客戶的需要。

軟件系統(tǒng)默認采集和控制的參數(shù)包括：溫度、pH、DO、攪拌；可選參數(shù)包括：罐壓、ORP、空氣、CO₂、N₂、O₂、尾氣分析、罐重。

溫度采集是Pt100鉑電極，該電極輸出的信號為電阻，經(jīng)過溫度變送器，將信號輸入到控制主機；

pH和DO采用采用哈密爾頓的電極，pH電極是405型，響應速率要高于3030型電極；DO電極采用6800型電極；

攪拌采用變頻器控制電機，或直流調(diào)速板控制直流電機，或伺服驅(qū)動器控制伺服電機，根據(jù)客戶要求提供高精度轉(zhuǎn)速控制；

消泡及補料控制，消泡泵除了可以用來補加消泡劑，還可以當做補料泵補料；同時，這兩個泵也可以按照特定要求補加特定物質(zhì)，譬如根據(jù)pH和/或DO的變化，補加一定的物質(zhì)；

自動滅菌：分為自動和手動方式，當啟動滅菌后，程序?qū)⒛茏詣佑涗洔缇鷷r間，并在滅菌結(jié)束后提醒滅菌結(jié)束；當處于自動滅菌狀態(tài)時，需要該設備已經(jīng)配備相應的配件（包括各種閥門和加熱器和傳感器），此時只要設定好相應的參數(shù)，即可達到全自動滅菌的要求，在滅菌后自動降溫并進入待發(fā)酵狀態(tài)。

參數(shù)校正：所有參數(shù)都可以采用兩點校正法進行校正；

數(shù)據(jù)記錄：可以設定記錄間隔，譬如60s或180s；可以按照批號查詢數(shù)據(jù)、按照時間范圍查詢數(shù)據(jù)、將特定批號的數(shù)據(jù)保存到U盤、將所有數(shù)據(jù)都導出到U盤；所保存的數(shù)據(jù)格式是csv格式，方便用EXCEL或其他軟件打開進行分析。

曲線：歷史曲線和實時曲線，每個參數(shù)都有自己的實時曲線，在實時曲線中，可以設定曲線的上下限；在歷史曲線中，能看到所有參數(shù)、所有時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，但不能調(diào)節(jié)歷史曲線中每條曲線的范圍。

控制方式：攪拌、pH和溫度的控制是采用PID控制，而采用非對稱比例控制方式控制的是DO。

下面將以一個發(fā)酵試運行過程，簡要說明該控制系統(tǒng)的操作流程。

快速入門

開機，下位機啟動后，首先出現(xiàn)如下界面：

 

圖表 1首頁及公司介紹

點擊該畫面中右下角的“進入”，進入到控制系統(tǒng)的主界面；

 

圖表 2發(fā)酵罐主頁面

在該畫面的左邊，是參數(shù)名稱以及該參數(shù)的當前值；點擊這些參數(shù)，可以進入各個參數(shù)的子畫面；

畫面的右邊，是可以進入到各項快捷功能畫面的按鈕；

畫面中間，是發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖。

點擊主界面左邊的“溫度”，進入到溫度設定頁面；

 

圖表 3溫度設定頁面

單擊罐溫“設定值”輸入框，輸入溫度設定值“30.0”；

再點擊“自動”，使溫度進入到自動控制狀態(tài)，此時“自動”按鈕左邊出現(xiàn)一個綠色小方塊，以表明現(xiàn)在處于溫度自動狀態(tài)；

點擊主界面左邊的“pH”，進入到pH設定頁面；

 

圖表 4  pH設定頁面

單擊pH“設定值”輸入框，輸入pH設定值“6.86”；

再點擊“自動”，使pH進入到自動控制狀態(tài)，此時“自動”按鈕左邊出現(xiàn)一個綠色小方塊，以表明現(xiàn)在處于pH自動狀態(tài)；

點擊主界面左邊的“攪拌”，進入到攪拌設定頁面；

 

圖表 5  攪拌設定頁面

單擊攪拌“設定值”輸入框，輸入攪拌設定值“300.0”；

再點擊“自動”，使攪拌進入到自動控制狀態(tài)，此時“自動”按鈕左邊出現(xiàn)一個綠色小方塊，以表明現(xiàn)在處于攪拌自動狀態(tài)；

點擊“系統(tǒng)設置”，進入到系統(tǒng)設置頁面

圖表 6系統(tǒng)設定頁面

點擊系統(tǒng)設定頁面中的“數(shù)據(jù)報表”，進入到數(shù)據(jù)報表頁面：

 

圖表 7數(shù)據(jù)報表頁面

在數(shù)據(jù)報表頁面，可以看到系統(tǒng)默認有五種存儲間隔的數(shù)據(jù)；

點擊畫面按鈕“主界面”，可以返回到主頁面；

點擊右下角的“發(fā)酵停止”按鈕，彈出批號輸入窗口：

 

圖表 8批號輸入窗口和發(fā)酵啟動按鈕窗口

輸入批號“RDLYS11058”，再點擊“確定”；

 

圖表 9批號輸入窗口

再點擊圖標7中的“開始培養(yǎng)”按鈕；返回到主頁面。

此時，主頁面右下角的按鈕變?yōu)槿缦聢D：

 

圖表 10發(fā)酵啟動按鈕以及狀態(tài)

至此，整個過程完成。

發(fā)酵控制系統(tǒng)將按照設定參數(shù)進行控制，直至改變參數(shù)，或終止發(fā)酵為止。

下面，將對參數(shù)的具體設定以及其他功能進行詳細解釋和說明。

下位機詳細說明

1) 語言選擇

本控制系統(tǒng)，默認是中文界面，此外還有英文界面供選擇。語言的切換，限定在下位機啟動時的“首頁及公司介紹”，點擊“中文

圖表 11首頁及公司介紹

1) 主頁面說明

主頁面中，可以看到當前發(fā)酵狀態(tài)以及大部分動作狀態(tài)，包括水位、消泡電極、循環(huán)泵、加熱、冷卻、酸泵、堿泵、消泡泵、補料泵、進氣量、電機狀態(tài)、視燈等所有狀態(tài)。

在頁面的右上角，有一個所有參數(shù)的自控狀態(tài)以及閥門狀態(tài)，該狀態(tài)指示燈，在幾乎所有頁面都有。

 

圖表 12主頁面

點擊頁面中發(fā)酵罐罐體，可以開關視燈。

2) 系統(tǒng)登陸與注銷

為了防止誤操作，特定的按鈕需要取得“負責人”或“管理員”的權(quán)限，才能進行操作。首先進入到“系統(tǒng)設置”頁面，

圖表 13系統(tǒng)設置頁面

點擊該頁面中的“登陸”按鈕。彈出窗口：

 

圖表 14用戶登陸頁面

輸入“負責人”默認密碼：1，點擊“確定”，即獲得管理員權(quán)限，可以進行包括“自動校正”“參數(shù)設定”等操作。

本系統(tǒng)將一部分權(quán)限進行了分離，即不同用戶有不同的權(quán)限，如果不在權(quán)限范圍內(nèi)，則會自動彈出登錄對話框，提醒需要登錄特定權(quán)限后才能操作。

“參數(shù)校正”默認密碼：1；“參數(shù)設定”是：1。

3) 攪拌

在“攪拌”頁面，可以設定攪拌的控制參數(shù)。

在控制柜上，設有“攪拌急停”開關，當該開關按下后，本頁面“急停”燈會亮，同時攪拌會立即停止。因為該開關為外部開關，不受軟件控制，如果要啟動攪拌，必須首先將急停開關復原！！

攪拌還可能受滅菌控制，當啟動滅菌控制后，滅菌控制會設定當前攪拌自控值，因此如果在本頁面，發(fā)現(xiàn)無法修改設定值時，請看是否處于滅菌狀態(tài)！

本系統(tǒng)中，攪拌是采用PID對攪拌轉(zhuǎn)速進行自動控制的，可以設定的參數(shù)包括P、I、D、R，分別表示比例、積分、微分、調(diào)節(jié)速率。

 

圖表 15攪拌主頁面

在攪拌處于自動控制模式下，攪拌還可以用于“攪拌DO關聯(lián)”控制，即依靠攪拌轉(zhuǎn)速的變化來控制DO在某個范圍之內(nèi)，因此需要設定的參數(shù)包括DO的控制上下限、攪拌的上下限、攪拌轉(zhuǎn)速比例、關聯(lián)阻尼系數(shù)（某些版本特有）。譬如，發(fā)酵工藝需要控制DO的范圍在25%-35%之間，此時攪拌轉(zhuǎn)速的自控設定值可變范圍在350rpm~500rpm之間，每秒調(diào)整轉(zhuǎn)速設定值的步伐為0.1rpm，阻尼系數(shù)（如果為50s）是指當DO不在25%~35%之間時，每隔50s才會調(diào)整一次轉(zhuǎn)速的設定值，且調(diào)整步伐是0.1rpm。

點擊左下角的“參數(shù)設定”，首先會要求獲得“參數(shù)設定”權(quán)限，然后就會彈出如下窗口，方便對參數(shù)的設定：

 

圖表 16攪拌設定頁面

點擊左下角的“參數(shù)校正”，首先會要求獲得“參數(shù)校正”權(quán)限，然后就會彈出如下窗口，方便對參數(shù)的校正：

 

圖表 17攪拌校正頁面

默認情況下，松下伺服驅(qū)動器的零點是0，斜率在10000左右。

4) 溫度

在“溫度”頁面，可以設定溫度的控制參數(shù)。

 

圖表 21  溫度主頁面

在溫度的控制過程中，除了常規(guī)的溫度自控，還可以增加順序控制。順序控制的部分，將在“順序控制”章節(jié)里專門介紹！

點擊左下角的“參數(shù)設定”，首先會要求獲得“參數(shù)設定”權(quán)限，然后就會彈出如下窗口，方便對參數(shù)的設定：

圖表 22  溫度設定頁面

溫度和pH采用的是“PID比例控制參數(shù)設定”，具體見“PID比例控制參數(shù)設定”章節(jié)的介紹。

點擊左下角的“參數(shù)校正”，首先會要求獲得“參數(shù)校正”權(quán)限，然后就會彈出如下窗口，方便對參數(shù)的校正：

圖表 23 溫度校正頁面

默認情況下，通用的溫度變送器零點是0，斜率在10000左右。

5) pH

在“pH”頁面，可以設定pH的控制參數(shù)。

pH的控制，和溫度控制基本類似。

pH除了可以自控酸泵和堿泵外，可以斷開對這兩個泵的控制，將這兩個泵處于開環(huán)控制，而不是pH的閉環(huán)控制回路里。酸泵和堿泵的開環(huán)控制，類似于補料泵，因此在此就不詳述。

 

圖表 24 pH主頁面

點擊左下角的“參數(shù)設定”，首先會要求獲得“參數(shù)設定”權(quán)限，然后就會彈出如下窗口，方便對參數(shù)的設定：

圖表 25  pH設定頁面

溫度和pH采用的是“PID比例控制參數(shù)設定”，具體見“PID比例控制參數(shù)設定”章節(jié)的介紹。

點擊左下角的“參數(shù)校正”，首先會要求獲得“參數(shù)校正”權(quán)限，然后就會彈出如下窗口，方便對參數(shù)的校正：

 

圖表 26 pH校正頁面

默認情況下，通用的PH變送器零點是0，斜率在10000左右。

6) 補料控制

點擊“流程圖”主頁面的“補料”按鈕，出現(xiàn)如下圖所示：

 

圖表 27補料控制

補料的自控控制模式，是按照速率來進行控制的。首先需要到蠕動泵校正頁面，先校正得到該補料泵全開時的速率，譬如校正后得到全開速率是6mL/min，則我們可以在0-6mL/min之間進行設定該泵的速率，譬如2mL/min，同時要設定泵的開度，一般30rpm的泵設定開度2s，15rpm的泵設定開度4s。然后系統(tǒng)會自動計算泵在每運轉(zhuǎn)2s或4s后，需要停止運行的時間，運轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)的時間，就是一個控制周期。

在補料自控模式下，還可以設定補料順控。

補料控制在自動模式下，除了直接以設定占空比（開度和補料速率）進行運行外，還可以增加一些限定條件，譬如液位低、pH大于或小于某個值、DO大于或小于某個值時，才啟動補料。需要注意的是，這些限定條件之間的關系是“與”，即當選中多個限定條件時，必須滿足所有限定條件時，補料泵才會按照占空比進行動作。

 

圖表 28補料控制之限定條件

上圖中，表明當發(fā)酵系統(tǒng)中的pH大于5.0且DO大于35%時，補料泵才會按照設定流速進行補料；如果僅僅設定pH大于5.0，則只需滿足這一個條件即可。這些條件，都是“與”的關系，即每增加一個條件，就增加一個判斷。

因客戶需求，第二臺發(fā)酵罐是可調(diào)速蠕動泵用于補料的，控制界面中會增加蠕動泵的最大轉(zhuǎn)速（位于界面的右下角），以及當前設定的轉(zhuǎn)速。其界面如下圖所示：

 

圖表 29 可調(diào)速補料控制

在此頁面中，增加了可調(diào)泵的轉(zhuǎn)速設定，以及順控時的 轉(zhuǎn)速設定值。某些情況下，即使在使用可調(diào)速泵是，也希望是斷斷續(xù)續(xù)的進行運轉(zhuǎn)，所以首先要將泵設定為“占空比”控制模式，然后設定好占空比，最后設定轉(zhuǎn)速；可以達到某些工藝的特定要求。譬如：開度2s，周期10s，轉(zhuǎn)速 60rpm，此設定，可以將該可調(diào)速泵看做定速的泵使用，即定速60rpm 的蠕動泵，按照設定占空比進行運行；開度2s，周期2s，轉(zhuǎn)速 20rpm，此時泵是一致運轉(zhuǎn)的， 不過轉(zhuǎn)速就是 20rpm 了，此種狀態(tài)下，就可以達到連續(xù)可調(diào)速泵的使用。如果 在進行微量補料時，可以設定開度 2s，周期 30s，轉(zhuǎn)速 5rpm。即可模擬極低轉(zhuǎn)速蠕動泵補料。

7) 消泡控制

點擊“流程圖”主頁面的“消泡”，出現(xiàn)如下圖所示：

 

圖表 30 消泡控制

消泡泵的動作，僅僅當選擇“泡沫高”這個關聯(lián)條件后，此泵才算是真正的消泡泵，與泡沫有關，當泡沫高時，按照設定速率啟動消泡泵補加消泡劑。此外，消泡泵還有一個參數(shù)：靈敏度，單位是秒。其意義是當消泡電極連續(xù)2秒都檢測到泡沫高，則開始按照設定的占空比補加消泡劑，設定該靈敏度是防止泡沫誤響應。

如果不選擇“泡沫高”這個條件，則該泵就可以作為補料泵來使用，方法同補料泵一樣，同時也可以增加pH和DO的判斷條件。

對于第二臺發(fā)酵罐，其消泡功能也是可調(diào)速蠕動泵控制的，與可調(diào)速蠕動泵用于補料的過程相似，在此不做贅述。

8) 數(shù)據(jù)批次

直接點擊主頁面的“批號匯總”按鈕，查看所有批次名稱表格，如下圖所示：

 

圖表 31數(shù)據(jù)批號名稱頁面

當該頁面的表格中含有多個批次后，可以點擊表格左邊的數(shù)字，即可將對應行的批號、開始時間、結(jié)束時間等自動填寫到“查詢批號名稱”、“S”、“E”的輸入框中，同時將該特定批次的數(shù)據(jù)顯示在“批次數(shù)據(jù)”頁面，如下圖所示，同時也將該批次的數(shù)據(jù)保存到U盤（如果U盤已經(jīng)插入到觸摸屏上）：

 

圖表 32批次數(shù)據(jù)報表頁面

點擊右下角的“設置”按鈕，會出現(xiàn)如下圖（圖表7）所示的對話框。在該對話框中，可以設定數(shù)據(jù)報表的時間范圍，可以指定任何時間段或最近某段時間。設定好時間范圍，點擊“確定”，即可以返回到數(shù)據(jù)報表頁面，且顯示的數(shù)據(jù)是按照設定的時間范圍來顯示的。

 

圖表 33數(shù)據(jù)設置對話框

9) 實時數(shù)據(jù)

直接點擊主頁面的“實時數(shù)據(jù)”按鈕，查看當前批次的數(shù)據(jù)，如下圖所示：

 

圖表 34實時數(shù)據(jù)頁面

實時數(shù)據(jù)，默認查看是10分鐘間隔，如果需要查看其它間隔，請點擊相應間隔的按鈕即可。

如果需要查看發(fā)酵系統(tǒng)其它時間的數(shù)據(jù)，則需要查看數(shù)據(jù)總表：

點擊“系統(tǒng)設置”頁面的“數(shù)據(jù)報表”按鈕。出現(xiàn)“數(shù)據(jù)報表”頁面，如下圖：

 

圖表 35數(shù)據(jù)報表頁面

在該頁面的數(shù)據(jù)報表里面，顯示有所有數(shù)據(jù)，也可以點擊該報表的“設置”按鈕，選擇特定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行顯示。此外，該頁面還可以設定數(shù)據(jù)保存的間隔，

點擊“數(shù)據(jù)導出”，可以將所有歷史數(shù)據(jù)導出到U盤；

10) 歷史曲線

點擊主頁面的“歷史曲線”按鈕，出現(xiàn)“歷史曲線”頁面，在該頁面，可以查看歷史數(shù)據(jù)的趨勢，包括攪拌、溫度、DO和pH，如下圖：

 

圖表 36歷史曲線頁面

在該頁面下面的左邊，有七個按鈕，依次是左翻一個頁面的數(shù)據(jù)、左翻半個頁面的數(shù)據(jù)、左翻四分之一頁面的數(shù)據(jù)、右翻四分之一頁面的數(shù)據(jù)、右翻半個頁面的數(shù)據(jù)、右翻一個頁面的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)顯示特定范圍的設定。

在曲線右邊，可以設定每條曲線Y軸的下限和上限，也可以選擇是否顯示或隱藏曲線（+號表示顯示，-號表示隱藏）。

除此之外，還可以對于懸浮的圖示框進行隱藏，點擊“顯/隱”按鈕，可以顯示或隱藏懸浮提示框。如下圖所示，是隱藏懸浮框后：

 

圖表 37歷史曲線頁面II

在這里，還可以查看過程數(shù)據(jù)的實時曲線，和歷史曲線一樣，是顯示所有曲線在同一個頁面的。點擊“實時曲線”，如下圖所示：

 

圖表 38實時曲線頁面

點擊X軸長度設定框，可以改變X軸的長度，譬如設定為“4時”，再點擊“OK”按鈕即可，如果權(quán)限不夠，在彈出對話框中以“負責人”登錄即可。

11) 報警

點擊主頁面右邊的按鈕“報警查看”，出現(xiàn)“報警查看”頁面，如下圖：

 

圖表 39當前報警和歷史報警頁面

在該頁面，可以看到當前報警和歷史報警，當前報警位于上表格，下表格是歷史報警。

報警上下限的設定，需要點擊該頁面左下角的“報警上下限”按鈕，出現(xiàn)“報警設置”頁面：

圖表 40報警設置頁面

在報警設置頁面，可以設定每個參數(shù)的上下限，當參數(shù)的當前值不在設定的上下限范圍內(nèi)，則會報警。

在“當前報警”頁面，可以查看當前系統(tǒng)所出現(xiàn)的異常狀態(tài)，根據(jù)該報警，可以判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)。點擊右下角的“警鈴關閉”按鈕，可以開啟/關閉警鈴。

12) PID比例控制參數(shù)設定

本控制系統(tǒng)，pH和溫度采用PID控制，pH靠加堿加酸控制，溫度靠加熱冷卻控制。以溫度控制的參數(shù)設定為例進行說明：

 

圖表 41溫度控制參數(shù)界面

PID的描述：P是比例，一般設定為1到20；

比例一般設定15到60

D一般設定為0

即PID控制中，針對溫度和PH的自動，僅僅需要PI控制就可以，增加D微分的控制，會增加波動；

加熱和冷卻的輸出上限，是百分比，即60%到80%即可。

pH的參數(shù)設置類似，在此不再具體說明。

13) 手動控制模式

本控制系統(tǒng)，pH、溫度、DO、攪拌等除了自動控制，還可以采用手動控制，即不處于自動控制模式時，可以手動控制加酸加堿、加熱冷卻等。譬如，在溫度不處于自動控制模式下，可以點擊“加熱”按鈕進行手動加熱，此時“冷卻”按鈕會消失，以表明不能同時進行手動加熱和手動冷卻；當手動加熱運行一段時間后，會自動關閉手動加熱；該手動加熱時間的設定在“參數(shù)設定”頁面中的“溫度延遲斷開”時間。

14) 參數(shù)設定

本控制系統(tǒng)，除了常見的參數(shù)設定外，還有一些隱藏參數(shù)的設定，點擊“系統(tǒng)設置”

圖表 42參數(shù)頁面

延遲斷開：是指在“手動”控制模式下，手動加熱、手動冷卻、手動加酸、手動加堿等啟動時，運行該特定時間后，會自動關閉手動運行模式，以防止過調(diào)節(jié)。

控制死區(qū)：是指在“自動”控制模式下，當設定值SV與當前值PV之間的差值小于該“死區(qū)”時，不會輸出，即不會啟動加熱冷卻、加酸加堿等閥門。只有當差值大于死區(qū)時，才會有輸出。

濾波次數(shù)：是指數(shù)據(jù)平滑數(shù)據(jù)輸出時，所取數(shù)據(jù)個數(shù)。

在中間靠右邊，可以對觸摸屏中的數(shù)據(jù)進行刪除處理。首先需要以負責人的身份登錄系統(tǒng)，然后設定希望保留最近多少小時的數(shù)據(jù)，譬如設定120，則表示準備保留最近120小時的數(shù)據(jù)，之前的數(shù)據(jù)都刪除。因此在設定好120后，點擊“保留批次數(shù)據(jù)周期”按鈕和“保留歷史曲線周期”按鈕。

如圖右下角是對發(fā)酵罐主頁面的設置，如點擊“不銹鋼”可以實現(xiàn)玻璃罐和不銹鋼的切換，補料、罐壓、流量可根據(jù)實際情況打開或關閉，從而改變發(fā)酵罐的主頁面。

1) 順序控制

當補料或消泡參數(shù)處于自動控制狀態(tài)下，可以選擇“順序控制”。

溫度、pH、攪拌等參數(shù)，可以在任何狀態(tài)下設定順序控制，此時順序控制是高于自動控制的，因為在順序控制里面可以選擇自動或停止模式。

現(xiàn)在我們以溫度的跟蹤控制設定為例，進行說明。

首先，進入“溫度與pH”頁面，點擊溫度“自動”，使得溫度進入自動控制狀態(tài)，此時“跟蹤”按鈕出現(xiàn)，點擊該“跟蹤”按鈕，出現(xiàn)“溫度跟蹤”頁面，如下圖：

 

圖表 43溫度順序控制頁面

順序控制，是按照發(fā)酵周期進行計算的，因此必須在啟動發(fā)酵后，順序控制才起到真正的控制作用！

在順序控制頁面，共有六段可以設定。在每一段，可以設定當前段的周期時間、參數(shù)自動控制、段控制模式、設定值和設定值2。

時間：是指本段，所維持的時間長度，最小值是0.1小時；

參數(shù)自動：是只在本段內(nèi)，參數(shù)是處于自動，或停止狀態(tài)；

設定值：是指在剛進入到該段時，設定該參數(shù)的起始值；

段控制模式：是指在本段控制周期內(nèi)，設定值是處于何種變化方式，可以是線性或恒定。在恒定模式下，處于本段控制周期內(nèi)，設定值一直維持在起始值，且此時是無法設定“設定值2”的。當處于線性模式下，順序控制所給出的值，是按照起始值和設定值2來進行線性變化的，即在本段控制周期內(nèi)，剛進入本段時，設定值為起始值，到本段末尾時，設定值為“設定值2”，中間則按照“起始值”和“設定值2”進行線性變化；

設定值2：進入到段末尾時的設定值，僅僅當線性控制時，可以設定。

按照上面的圖示，整個發(fā)酵過程的溫度控制模式是：

發(fā)酵0到2小時，溫度自控，設定值從30線性變化為32℃，即發(fā)酵周期到1小時時，溫度自控設定值為31℃=30 + （32 -30 ）* 1 / 2。

發(fā)酵2到6小時，溫度自控，設定值固定在32℃；

發(fā)酵6到9小時，溫度自控，設定值從32℃線性變化為30℃；

發(fā)酵9到14小時，溫度停止自控；

發(fā)酵14到22小時，溫度自控，設定值恒定為30℃；

發(fā)酵22到29小時，溫度自控，設定值從30℃線性變化為40℃；

發(fā)酵29小時后，溫度維持最末段的控制模式，即溫度自控，設定值40℃！

補料和消泡的順控，類似溫度的順控，唯一的差異在于沒有“段模式”。

2) 參數(shù)的自動校正

點擊“系統(tǒng)設置”頁面的“參數(shù)校正”按鈕，出現(xiàn)“自動校正”頁面，如下圖所示：

 

圖表 44自動校正頁面之一

點擊右邊的箭頭可以進入另外四個參數(shù)的自動校正頁面，

 

圖表 45自動校正頁面之二

點擊右邊的箭頭可以進入另外四個參數(shù)的自動校正頁面，

校正流程，以pH電極為例：標準值一為6.86，標準值二為9.18；

首先將pH電極清洗干凈后，放入6.86標準緩沖液中；

待pH當前值穩(wěn)定后，點擊6.86右邊的“確定”；

取出pH電極，并再次清洗pH電極；

放入9.18標準緩沖液中，

待pH當前值穩(wěn)定后，點擊9.18右邊的“確定”；

即完成一次校正；

每次點擊“確定”按鈕時，該電極的“零點”和“斜率”都將重新計算一次。

因為是一鍵式校正，因此可以同時校正pH、DO等電極。

系統(tǒng)進行第一次校正時，一般由本公司工程師完成，在該過程，必須首先做完兩個點的校正，才能得到正確的零點和斜率，其后，每次校正都會重新計算新的零點和斜率。

3) 蠕動泵校正

點擊“系統(tǒng)設置”頁面 “蠕動泵校正”按鈕，出現(xiàn)如下圖所示：

 

圖表 46蠕動泵流量設置頁面

關于蠕動泵校正，需要先知道蠕動泵的轉(zhuǎn)速，如果蠕動泵轉(zhuǎn)速為30rpm，則設定好蠕動泵的開度是2s，即正好運轉(zhuǎn)一周；如果蠕動泵轉(zhuǎn)速為60rpm，則開度是1s，當然2s也可以，即保證每次蠕動泵能運轉(zhuǎn)一周。蠕動泵校正時，每運轉(zhuǎn)一圈（或一個開度時間），會停止2s，模擬正常補料狀態(tài)；因為如果一直補料，其補料體積和間隔補料的條件下，在相同蠕動泵運轉(zhuǎn)時間下，體積是有差異的。

蠕動泵裝好相應的補料管，如19#管，然后手動啟動蠕動泵，將補料管的進水端放入一個盛滿水的大容器內(nèi)，保持蠕動泵運轉(zhuǎn)，待補料管都充滿水后，在補料管的出水口，用一個空容器收集流出液，并開始計時；

一定時間后，如20分鐘后，點擊“結(jié)束”按鈕結(jié)束校正蠕動泵，并量取所收集的流出液體積，在計量框中輸入所收集的體積。再點擊“計算”按鈕，系統(tǒng)會自動計算出當前蠕動泵的流速。

4) 蠕動泵位置設定

在“蠕動泵設定”頁面，點擊左下角的“蠕動泵位置設定”頁面，出現(xiàn)如下圖所示：

 

圖表 47 蠕動泵位置設置頁面

在此界面，可以對泵的位置以及功能進行靈活的設定�？梢詫崿F(xiàn)：

多個泵實現(xiàn)同一功能，即在堿泵功能下，選中“泵A”和“泵B”，且此時泵A和泵B都只有一個堿泵功能的情況下，則當補堿動作時，泵A和泵B同時運轉(zhuǎn)；同樣，可以實現(xiàn)在補料時，以同樣速率或固定比率的條件下，補加兩種物質(zhì)。

例子：泵C和泵D都是補料功能，C安裝19#管子，50%的糖液補加；D安裝14#管，補加稀氨水；則可以通過啟動補料，同時補加這兩種物質(zhì)。

切記：任何一個泵，只能實現(xiàn)其中一個功能，如果同時有兩個功能附加在同一個泵上，如加堿和補料同時賦予在泵A上，此時泵A是不會運轉(zhuǎn)的。