Система автоматического управления периодическим процессом ферментации Советский патент 1987 года по МПК C12Q3/00 

которых соответственно соединены с датчиком 11 рН и выходом второго сумматора 20, при этом выходы ДС свя заны 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 дополнительный сигнал; поступающий на вход одного из дополнительных сумИзобретение относится к микробиологии, а именно к автоматическому управлению процессами ферментации при производстве антибиотиков, а также может быть использовано в медицинской, пищевой и других отраслях про- мьшленностн.

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта за счет повьшения 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, подклю- .ченный 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

94827

маторов 29, который является входом ОМКУБЗо При этом в последнем формируется сигнгш до тех пор, ппка на его выходе не восстановится сигнал, равный входному воздействию, т.е. пока второй сумматор 20 не обнулится, при обнулении последнего информация об изменяющихся характеристиках объекта содерж1-гтся 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 К 1 кш.

П рН, первый сумматор 12, связанны - с блоком I3 задания оптимального про- филя регулирования рН, третий сумматор 14, ключевойэлемент IS, регуля-

тор 16, переключающее реле 17, второй вход которого подключен к выходу релейного блока 18, соединенного с выходом первого, сумматора, 12, последовательно соединенные обратную мо

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 сумматор 24, блок 25 определения мо- ;дуля и пороговый элемент 26,

Контур подстройки модели содержит

интегратор 27, подключенный к выходу второго сумматора 20, дополнительные сумматоры 28 и 29, при этом сумматор 28 подключен к выходу интегратора 27, вторые входы дополнитёльньк сумматоров 28 и 29 подключены соответственно 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.

3i

Система автоматического управления работает следующим образом.

При отклонении величины рН, измеряемой датчиком 11, от заданного оптимального значения на выходе перво- го 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 до- полнительный сумматор 29 на вход обратной модели 19, значения параметров которой равны усредненным значениям параметров передаточной функции

канала управления процессом фермен- тации по величине рН. Сигнал с выхода обратной модели 19 поступает через второй и четвертый сумматор на вход блока 21 управления, где формируется результирующий сигнал, кото- рьш сравнивается с заданным пороговым значением.

При отклонении текущего значения результирующего сигнала от установ- ленного порогового значения в блоке 21 управления формируется командный сигнал, поступающий на управляющий вход переключающего реле 17 и на вход ключевого элемента 15, Если зна чение результирующего сигнала выше установленного порогового значения, в блоке-21 управления формируется командный сигнал, обеспечивающий посредством переключающего реле 17 подключение выхода релейного блока 18, формирующего управляющее воздействие в виде импульсов, постоянных по амплитуде: U(t) , на входе исполнительных механизмов 22 и 23. В зависимости от знака отклонения рН от заданного значения с помощью исполнительного механизма 22 или 23 .осуществляется под4ча дозы титранта, постоянной по амплитуде, в аппарат 1 Одновременно сигнал с выхода переключающего реле 17 поступает на вход второго сумматора 20, где управляюще воздействие U(t) сравнивается с выходом обратной модели 19, передаточ- ная функция которой аппроксимируется обратной передаточной функцией канала управления величиной рН. Поскольку обратная модель 19 включена последовательно с датчиком 11 рН, тр выход- ной сигнал обратной модели 19 тождественен входному сигналу канала управления величиной рН, т.е. входному воздействию U(t),

О

5 Q с л

5

0

При соответс ляпи параметров передаточной функции обратной модели текущим параметрам передаточной функции канала управления величиной рН рассогласование между выходным сигналом переключающего реле и вьгходньгм сигналом обратной модели отсутствует и сигнал на выходе второго сумматора 20 равен нулю. При этом в блоке 21 управ ления 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 уменьпшется и при достижении заданной пороговой величины блок 21 управления команд- нь1Й сигнал, поступающий на ключевой элемент 15, который осуществляет подключение выхода третьего сумматора 1А на вход регулятора 16.

Одновременно командный сигнал с выхода блока 21 управления поступает на управляюпшй вход переключающего реле 17, который осуществляет комму- тацию выходного сигнала аналогового регулятора 16 на вход исполнительного механизма 22 и 23. Если к этомз- - 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 мас- сообменные 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 рассог5

ласования при отклонениного значения с выхода матора 12 поступает на управления, в котором пзультирующий сигнал про ниваться с заданной велвого значения. Одноврем рассогласования с выход натора 20 поступает на который вьфабатывает до сигнал5 поступающий на тельного сумматора 29, входом обратной модели вание этого сигнала буддить до тех пор, пока н ратной модели не восста

нал, равный входному воздействию, . пока второй сумматор 20 не об- нулится.

При обнулении сумматора 20 информация об изменяющихся характеристиках объекта содержится в выходном сигнале интегратора 2, поступающем через дополнительньй сумматор 28 на вход блока 21 управления. При превышении результируюпгим сигналом порогового значения блок 21 управления выдает командный сигнал, поступающий на перекл очающее реле 17, которое вновь кoм ryтиpyeт выходной сигнал релейного блока 18 на вход исполнительного механизма 22 или 23, обеспечивая подачу титранта в аппарат 1,

Стабилизация температуры в аппарате 1 ocvщecтвляeтcя с помощью регулятора 3 и исполнительного механизма 4, воздействующего на подачу охлаждающей воды.

Стабилизация расхода воздуха на аэрацию и давления в аппарате осуществляется соответственно с помощью регуляторов 6 и 9.и исполнительных механизмов 7 и 0, воздействующих на подачу воздуха в аппарат и сброс отходящих газов

В результате реализации системы автоматического управления периодическим процессом ферментации за счет

Составитель Г. Богачева Редактор Н, Егорова Техред А.Кравчук Корректор Л, Патай

562/27

Тираж 500Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР

,

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, /К-35, Раущская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, (Ужгород, ул. Проектная, 4

повышения качества управления посредством дискретно-непрерьшного дозирования щелочи и кислоты на разных этапах нестационарного процесса увеличивается выход целевого продукта на 3,7%.

Формула изобретения

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 BTopONry сумматорам и блок управления, подключенный к входам первого сумматора и релейного блока и связанный выходом с ключевым элементом и переключающим реле, подключенным к выходу релейного блока к блок задания величины рН, соединенный с первым сумматором, отличающаяся тем, чтоэ с целью увеличения выхода целевого продукта за счет повышения качества управления, она снабжена двумя дополнительными сумматорами и интегратором, последний подклк1чен к выходу второго сз матора и к входам двух дополнительных сумматоров, другие входл которых соответственно соединены с дау- чиком рН и выходом второго сумматора, при этом выхода двух дополнительных сумматоров связаны соответственно с входом обратной модели канала управления и блоком управления.

Изобретение относится к микробиологии, а именно к автоматическому управлению процессами ферментации при производстве антибиотиков, и может быть использовано в медицинской, пищевой и других отраслях промьшшен- ности. 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