1、生物反应过程检测与调控卢庆华第1页要求：1、掌握自动控制系统基本概念；2、掌握自动化仪表工作原理和使用方法；3、了解发酵工业生产过程中工艺过程检测和控制原理。为其适应当代化工厂中生产过程操作和管理奠定基础。第2页l生物反应过程：是指生物技术试验结果经工艺及工程开发成为可供公共生产工艺过程。l实质上是利用微生物催化进行生物技术产品生产过程。第3页第一章 导论1、何为(过程)自动化？2、生化过程需控制参数3、自动化技术、自动化仪表简明发展过程4、检测仪表第4页1.11.1自动化自动化l1 1、概念、概念l从工艺角度看：在工艺设备上，配置一些自动化装置，用它们来代替操作人员（部分）直接劳动，使生产在
2、不一样程度上按照要求要求自动地进行，也即：用自动化装置来管理设备（生产过程），用自动化装置来管理设备（生产过程），使之正常运行。使之正常运行。第5页从控制角度：所谓自动化是使工艺参数保持在需要值或者状态上，或者使生产过程按照一定程序或者步骤运行，确保生产过程运行在最正确状态(了解)。第6页l所谓“自动控制”是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使之有目标地修正被控对象动力学行为，以到达预期状态或满足预期性能要求。第7页2 2 2 2、化工自动化目标、化工自动化目标、化工自动化目标、化工自动化目标1、加紧生产速度，降低生产成本，提升产品数量和质量。2、
3、降低劳动强度，改进劳动条件。3、确保生产安全4、改进劳动方式，毁灭体力脑力差异。第8页l人工操作 自动控制进进料料口口H出出料料口口测量仪表设定值控制器第9页沈阳凌空污水处理厂自控系统操作室沈阳凌空污水处理厂自控系统操作室第10页梅兰集团热电企业第二热电厂中控室梅兰集团热电企业第二热电厂中控室第11页 总之炼油、化工、冶金、电力、生物、制药等工业过程生产规模越来越向大型化、复杂化方向发展，各种类型自动控制技术已经成了当代工业生产实现安全、高效、优质、低耗基本条件和主要确保。第12页1.21.2生化过程参数测量生化过程参数测量l1、物理参数l反应器T，P，V，泡沫高度H，搅拌速率,搅拌电流I，空
4、气流量FA，冷却水流量Fw和进出口温度l2、化学参数lpH，溶解氧浓度（DO)l3、生物参数l呼吸代谢参数；l发酵热；生物质、基质和产物。第13页第14页l1.3自动化仪表及自动化技术发展历程自动化仪表及自动化技术发展历程l20世纪40年代l手工操作状态，只有少许检测仪表用于生产过程。l20世纪40年代末50年代l自动控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统；l自动化仪表：采取是基地式仪表和部分单元组合仪表；l控制理论：以反馈为中心经典控制理论。第15页l20世纪60年代l自动控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等各种复杂控制系统。l自动化仪表：单元组合仪表成为主流产品。60年代后期，出现
5、了专门用于过程控制小型出系统领域。第16页l计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。l控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征当代控制理论,传统单输入单输出系统发展到多输入多输出。第17页20世纪7080年代l自动控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、含糊控制。l自动化仪表：气动型和电动型，以微处理器为主要组成单元智能控制装置。集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器(PLC)、工业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置主流。第18页l控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。含糊控制、教授系统控制、模式识别
6、技术l20世纪90年代至今：信息技术飞速发展自动控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制发展方向。第19页自动化仪表：总线控制系统出现，引发过程控制系统体系结构和功效结构上重大变革。现场仪表数字化和智能化，形成了真正意义上全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪。l控制理论：人工智能、神经网络控制第20页l对于经典控制理论、当代控制理论以及智能控制理论而言，并非意味着相互否定和排斥，它们之间有着共同发展、相互渗透、相互结合发展关系。l需要提出是，在当今过程控制领域中，几乎有90以上控制回路依然沿用经典PID控制算法或PID控制算法变形，并能够获取比较满意控制效果。第2
7、1页1.41.4检测仪表检测仪表l在工业生产中，为了正确地指导生产操作、确保生产安全、提升产品质量和实现生产过程自动化，一项必不可少工作是准确而及时地检测出生产过程中各个相关参数，用来检测这些参数技术工具称为检测仪表。第22页压力检测仪表压力检测仪表第23页电传远式转子流量计电传远式转子流量计 SF14转子流量计转子流量计流量检测仪表流量检测仪表第24页智能电磁式流量计智能电磁式流量计涡街流量计涡街流量计第25页在线式热式质量流量计在线式热式质量流量计 第26页物位检测仪表物位检测仪表第27页浮球式液位计浮球式液位计浮筒液位计浮筒液位计第28页翻版式液位计翻版式液位计静压液位计静压液位计第29页差压液位计差压液位计第30页玻璃棒温度计玻璃棒温度计温度检测仪表温度检测仪表第31页双金属温度计双金属温度计第32页压力式温度计压力式温度计第33页携带式红外辐射温度计 IR-TA Fluke 60 系列手持式红外温度计 第34页手柄式铠装热电偶手柄式铠装热电偶 圆接插式铠装热电偶圆接插式铠装热电偶 第35页SWK-2 表面温度计表面温度计MXM1310 表面温度计表面温度计第36页 普通型铂热电阻普通型铂热电阻薄膜型铂热电阻薄膜型铂热电阻小型铂小型铂热电阻热电阻防爆型铂热电阻防爆型铂热电阻第37页
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