Система автоматического управления периодическим процессом ферментации

Система автоматического управления периодическим процессом ферментации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микробиологии , а именно к автоматическому управлению процессами ферментации при производстве антибиотиков, и может быть использовано в медицинской, пищевой и других отраслях промьшшенности. Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта за счет повьшения качества управле- . ния. Система автоматического управления периодическим процессом ферментации включает контуры стабилизации расхода воздуха на аэрацию, давления и температуры в аппарате и контур формирования величины рН, состоящий из последовательно соединенных датчика 11 рН первого и третьего ,сумматоров 12 и 14, ключевого элемента 15, регулятора 16 и переключающего реле 17, связанного с исполнительными механизмами (ИМ), установленными на линии подачи в аппарат I щелочи и кислоты, а также обратную модель 19 канала управления без запаздывания (ОМКУБЗ), блок 2 управления , два дополнительных сумматора (ДС) и интегратор 27, последний подключен к выходу второго сумматора 20 и 1 к входам двух ДС, другие входы (Л to со .4;;: 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (50 4 С 12 g 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (,21) 3928545/28-13 (22) 05.05.85 (46) О?.03.87. Бюл. Р 9 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) В. Ф. Лубенцов (53) 663.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 1102813, кл. С 12 q 3/00, 1983. 54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВ ЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ФЕРМЕНТАЦК1 (57) Изобретение относится к микробиологии, а именно к автоматическому управлению процессами ферментации при производстве антибиотиков, и может быть использовано в медицинской, тппцевой и других отраслях промьппленности. Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта

„„SU „„ 1@94827 за счет повышения качества управления. Система автоматического управления периодическим процессом ферментации включает контуры стабилизации расхода воздуха на аэрацию, давления и температуры в аппарате и контур формирования величины рН, состоящий из последовательно соединенных датчика ll рН первого и третьего сумматоров !2 и 14, ключевого эле мента 15, регулятора 16 и переключающего реле 17, связанного с исполнительными механизмами (ИИ), установленными на линии подачи в аппарат щелочи и кислоты, а также обратную модель 19 канала управления без запаздывания (ОМКУБЗ), блок 21 управления, два дополнительных сумматора (ДС) и интегратор 27, последний подключен к выходу второго сумматора

20 и,к входам двух ДС, другие входы

1294827 которых соответственно соединены с датчиком 11 рН и выходом второго сумматора 20, при этом выходы ДС связаны соответственно с входом ОМКУБЗ и блоком 21 управления, подключенным к входам первого сумматора 12 и релейного блока 18, Причем в блоке 21 управления регулирующий сигнал, полученный от рассогласования при отклонении рН от заданного значения, продолжает сравниваться с заданной величиной порогового значения и одновременно сигнал рассогласования с выхода сумматора 20 поступает на интегратор 27, который вырабатывает даполнительныи сигнал, поступающии на вход одного из дополнительных сум-, Изобретение относится к микробиологии, а именно к автоматическому управлению процессами ферментации при производстве антибиотиков, а также может быть использовано в медицинской, пищевой и других отраслях прамьппленности.

Целью изобретения является увелччение выхода целевого продукта эа счет повьппения качества управления, На чертеже представлена блок-схема системы автоматического управления процессом ферментации.

Система содержит контур стабилизации температуры в аппарате 1, вклю-, чающий датчик 2 температуры, подключенный к входу регулятора 3, связанного с исполнительным механизмом 4, установленным на линии подачи охлаждающей воды. Контур стабилизации расхода воздуха на аэрацию содержит датчик 5 расхода воздуха, подключенный к входу регулятора 6, связанного с исполнительным механизмом 7, установленным на линии подачи воздуха на аэрацию. Контур стабилизации давления в аппарате содержит датчик 8, подключенный к входу регулятора 9, связанного с исполнительным механизмом 10, установленным на линии отходящих из аппаратов газов. Контур регулирования величины рН в аппарате содержит последовательно соединенные датчик маторов 29, который является входом

ОМКУБЗ. При этом в последнем формируется сигнал до тех пор, nrixa на его выходе не восстановится сигнал, равный входному воздействию, т.е, пока второй сумматор 20 не обнулится, при абнулении последнего информация об изменяющихся характеристиках объекта содержится в выходном сигнале интегратора 27, поступающем через другой дополнительный сумматор 28 на вход блока 21 управления, который через переключающее реле 17 управляет исполнительными механизмами 22 или

23, обеспечивая подачу титранта в ап парат 1. 1 ил.

11 рН, первый сумматор 12, связанньФ с блокам 13 задания оптимального про филя регулирования рН, третий сумматор 14, ключевой элемент 15, регулятор 16, переключающее реле 17, второй вход которого подключен к выходу релейного блока 18, соединенного с выходом первого сумматора 12, последовательно соединенные обратную мо10 дель 19 канала управления и второй сумматор 20, блок 21 управления, входы которых подключены соответственно к выходам переключающего реле

17 и первого сумматора 12. Выход переключающего реле 17 связан с исполнительными механизмами 22 и 23, установленными соответственно на линии подачи щелочи либо кислоты в аппарат 1. Блок 21 управления содержит

20 сумматор 24, блок 25 определения модуля и пороговый элемент 26.

Контур подстройки модели содержит интегратор 2?, подключенный к выходу второго сумматора 20, дополнительные сумматоры 28 и 29, при этом сумматор

28 подключен к выходу интегратора

27, вторые входы дополнительных сумматоров 28 и: 29 подключены соответственна к выходам второго сумматора

20 и датчика рН 11, а выходы допол-, нительных сумматоров 28 и 29 подключены к входам обратной модели 19 и блока 21 управления.

Система автоматического управления работает следующим образом.

При отклонении величины рН, измеряемой датчиком ll, от заданного оптимального значения на выходе первого сумматора 12 возникает рассогласование, поступающее на третий сумматор 14, входы релейного блока 18 и блока 21 управления. Сигнал с выхода датчика 11 поступает также через дополнительный сумматор 29 на вход обратной модели 19, значения параметров которой равны усредненным значениям параметров передаточной функции канала управления процессом ферментации по величине рН. Сигнал с выхода обратной модели 19 поступает через второй и четвертый сумматор на вход блока 21 управления, где формируется результирующий сигнал, который сравнивается с заданным пороговым значением.

При отклонении текущего значения результирующего сигнала от установленного порогового значения в блоке

21 управления формируется командный сигнал, поступающий на управляющий вход переключающего реле 17 и на вход ключевого элемента 15, Если зна- 30 чение результирующего сигнала выше установленного порогового значения, в блоке-21 управления формируется командный сигнал, обеспечивающий посредством переключающего реле !7 под35 ключение выхода релейного блока 18, формирующего управляющее воздействие в виде импульсов, лостоянньгх по амплитуде: У(t,) = U „, на входе исполнительных механизмов 22 и 23. В зависимости от знака отклонения рН от заданного значения с помощью исполнительного механизма 22 или 23 осуществляется подача дозы титранта, постоянной по амплитуде, в аппарат 1. 45

Одновременно сигнал с выхода переключающего реле 17 поступает на вход второго сумматора 20, где управляющее воздействие U(t ) сравнивается с выходом обратной модели 19, передаточ 50 ная функция которой аппроксимируется обратной передаточнои функцией канала управления величиной рН. Поскольку обратная модель 19 включена последовательно с датчиком Il рН, то выходной сигнал обратной модели 19 тождественен входному сигналу канала управления величиной рН, т.е. входному воздействию Б(1).

Нрн соответ<-.!т!!и параметров пере-даточной функции обратной модели текущим парамoтраM Г!еpeдато !ной фу! lкции канала управления величиной рН рассогласование между выходным сигналом переключающего реле и выхо!!нь!! сигналом обратной модели отсутствует и сигнал на выходе второго сумматора 20 равен нулю. При этом в блоке 21 управления с величиной порогового значения сравнивается только величина сигнала рассогласования между заданным и текущим значениями рН, поступающего на вход блока 21 управления с выхода первого сумматора 12. Вследствие воздействия релейного блока 18 на подачу титранта (щелочи либо кислоты) с помощью исполнительного механизма 22 или 23 происходит уменьшение отклонения величины рН от заданной. В этом случае рассогласование на выходе первого сумматора 12 уменьп!ается и при достижении заданной пороговой величины блок 21 управления выдает командный сигнал, поступающий на ключевой элемент 15, который осуществляет подключение выхода третьего сумматора

14 на вход регулятора 16.

Одновременно командный сигнал с выхода блока 2! управления поступает на управляющий вход переключающего реле 17, который осуществляет коммутацию выходного сигнала аналогового регулятора 16 на вход исполнительного механизма 22 и 23. Если к этому моменту времени величина рН не достигла заданного значения, то выходной сигнал первого сумматора 12, не равный нулю, поступает на вход регулятора 16, который продолжает формировать воздействие через переключающее реле 17 на подачу титранта.

По мере. дальнейшего протекания периодического процесса ферментации реологические свойства культуральной жидкости изменяются, ухудшаются массообменные характеристики и качество гидродинамической обстановки в аппарате. При отклонении параметров передаточной функции канала регулирования рН вследствие изменения свойств культуральной жидкости от параметров обратной модели рассогласование между выходным сигналом обратной модели

19 и выходным сигналом переключающего реле 17 не равно нулю. Этот сигнал рассогласования с выхода второго сумматора 20 вместе с сигналом рассог1294827

Формула и з обретения

Составитель Г. Богачева

Редактор Н. Егорова Техред А.Кравчук Корректор Л, Пятай

Заказ 562/27

Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно- полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ласовяния при отклонении рН от заданного значения с выхода первого сумматора 12 21 управления, в котором полученный результирующий сигнал продолжает сравниваться с заданной величиной порогового значения. Одновременно сигнал рассогласования с выхода второго сумматора 20 поступает на интегратор 27, который вырабатывает дополнительный 10 сигнал, поступающий на вход дополнительного сумматора 29, являющийся " входом обратной модели 19. Формирование этого сигнала будет происходить до тех пор, пока на выходе об-, ратной модели не восстановится сигнал, равный входному воздействию, т.е. пока второй сумматор 20 не обнулится.

При обнулении сумматора 20 информация об изменяющихся характеристиках объекта содержится в выходном сигнале интегратора 2, поступающем через дополнительный сумматор 28 на вход блока 21 управления. При превышении результирующим сигналом порогового значения блок 21 управления выдает командный сигнал, поступающий на переключающее реле 17, которое вновь коммутирует выходной сигнал релейного блока 18 на вход исполнительного механизма 22 или 23, обеспечивая подачу титранта в аппарат 1, Стабилизация температуры в аппарате 1 осуществляется с помощью регу- 35 лятора 3 и исполнительного механизма

4, воздействующего на подачу охлаждающей воды.

Стабилизация расхода воздуха на аэрацию и давления в аппарате осуще-, ствляется соответственно с помощью регуляторов 6 и 9 и исполнительных механизмов 7 и 10, воздействующих на подачу воздуха в аппарат и сброс отходящих газов.

В результате реализации системы автоматического управления периодическим процессом ферментации за счет повышения качества управления посредством дискретно-непрерывного дозирования щелочи и кислоты на разных этапах нестационярного процесса увеличивается выход целевого продукта на

3,77.

Система автоматического управления периодическим процессом ферментации, включающая контуры стабилизации расхода воздуха на аэрацию, давления и температуры в аппарате, имеющие соответственно датчики измеряемых параметров, регуляторы и исполнительные механизмы, контур регулирования величины рН, состоящий из последовательно соединенных датчика, первого и третьего сумматоров„ ключевого элемента, регулятора и переключающего реле, связанного с исполнительными механизмами, установленными на линии подачи в аппарат щелочи и кислоты, обратную модель канала управления без запаздывания, подключенную к третьему и второму сумматорам и блок управления, подключенный к входам первого сумматора и релейного блоха и связанный выходом с ключевым элементом и переключающим реле, подключенным к выходу релейного блока и блок задания величины рН, соединенHbtA с первым сумматором, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения выходя целевого продукта

sa счет повышения качества управления, она снабжена двумя дополнительньпи сумматорами и интегратором, последний подключен к выходу второго сумматора и к входам двух дополнительных сумматоров, другие входы которых соответственно соединены с датчиком рН и выходом второго суьячатора, при этом выходы двух дополнительных суьаляторов связаны соответственно с вхоцом обратной модели канала управления и блоком управления.