Система автоматического управления периодическим процессом ферментации

 

Изобретение относится к автоматическому управлению периодическими процессами ферментации и может быть использовано в производствах микробиологической, медицинской, мико-фармецевтической и пищевой промьшленности. Цель изобретения - увеличение выхода целевого продукта за

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

09) (И) (50 4 С 12 3 00

ВСЕСОРЗР р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4183443/30-13 (22) 15.01.87 (46) 30.07 ° 88.. Бюл. К- 28 (71) Грозненское научно-производll ственное объединение Промавтоматика" (72) В.Ф.Лубенцов, А,А.Опришеко и 10.Г.Колпиков (53) 663,15 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 721477, кл. С 12 М I /36, 1978. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВ ЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ФЕРМЕНТАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению периодическими процессами ферментации и может быть использовано в производствах микробиологической, медицинской, хи.. мико-фармецевтической и пищевой промышленности. Цель изобретения — увеличение выхода целевого продукта за

1413135 счет повышения качества управления.

Система содержит контур регулирования температуры в ферментаторе 1, включающий датчик 2, блок 3 задания оптимальной температуры, блок 4 сравнения, дифференциатор 5, сумматоры 6, 8, нелинейный блок 7 с зоной нечув, ствительности и релейный блок. Ðàñсогласование с выхода блока 4 сравнения поступает на вход дифференциа, тора 5, нелинейного блока 7 и на один иэ входов сумматора 6, на другой вход которого поступает продиф:,ференцированное значение сигнала рас1

Изобретение относится к автомати1 ческому управлению периодическими ,"процессами ферментации и может быть ,использовано в производствах микро,,биологической, медицинской, химико, :фармацевтической и пищевой промышленности.

Целью изобретения является увели: чение выхода целевого продукта за счет повышения качества управления °

На фиг.1 представлены графики переходных процессов; на фиг.2 бпок»схема системы.

Контур регулирования температуры

;. s ферментаторе 1 содержит датчик 2, блок 3 задания оптимальной температуры, подключенные к входам блока 4 сравнения, выход которого подключен к входу дифференциатора 5, одному иэ входов первого сумматора 6 другой вход которого связан с выходом дифференциатора 5, и к входу нелинейного блока 7 с зоной нечувствительности, соединенного с одним as входов второго сумматора 8, другой вход которого подключен к выходу релейного блока 9, связанного с выходом первого сумматора 6. Выход второго сумматора 8 подключен к исполнительному механизму 10, установленному на линии подачи охлаждающей воды в рубашку, либо з змеевик ферментатора 1.

Контур стабилизации расхода воздуха на аэрацию содержит датчик !1, подключенный к входу регулятора 12, согласования. С выхода сумматора 6 сигнал рассогласования и его поступает на вход релейного блока 9. Если сигнал рассогласования меньше зоны нечувствительности нелинейного блока 7, процесс регулирования температуры определяется только выходным воздействием релейного блока 9, при превышении зоны нечувствительности на исполнительный механизм 10 поступает суммарное регулирующее воздействие, обусловленное суммой воздействий релейного блока 9 и нелинейного блока 7. 2 ил. свяэанног0 с исполнительным механизмом 13, установленным на линии подачи аэрирующего воздуха.

Контур стабилизации давления в ферментаторе содержит датчик 14 ° подключенный к входу регулятора 15 связанного с исполнительным механизмом 16, установленным на линии отхо10 дящих иэ ферментатора 1 газов.

Система работает следующим образом.

Температура в ферментаторе 1 измеряется датчиком 2, сигнал с выхода которого поступает на один иэ входов блока 4 сравнения, Заданное значение температуры поступает с выхода блока 3 задания на другой вход бло" ка 4 сравнения. Возникающее рассогласование с выхода блока 4 сравнения поступает на вход дифференциатора 5, на вход нелинейного блока 7 и на один из входов первого сумматора 6, 25 на другой вход которого поступает продифференцированное значение сигнала рассогласования, Результирующий сигнал с выхода сумматора 6, составленный из суммы сигнала рассогласования и его производной, поступает на вход релейного блока 9. Если сигнал рассогласования меньше величины зоны нечувствительности нелинейного блока 7 с зоной нечувствительности, то воздействие на выходе блока 7

35 отсутствует и процесс регулирования, температуры определяется только вы ходным воздействием релейного блока

14131

9, которое, пройдя второй сумматор

8, поступает на исполнительный механизм 10, посредством которого в установившемся режиме обеспечивается при5 емлемая амплитуда колебаний температуры относительно заданного значения, При действии возмущений либо при переходе на другой уровень задания по температуре значение сигнала рассогласования повышает зону нечувствительности нелинейного блока 7, и на его выходе формируется воздействие, изменяющееся по линейному закону до тех пор, пока сигнал рассогла сования превышает величину эоны нечувствительности нелинейного блока 7.

В этом случае на исполнительный механизм 10 поступает суммарное регулирующее воздействие с выхода второго сумматора 8, обусловленное суммой воздействий релейного блока 9 и нелинейного блока 7 с зоной нечувствительности. При снижении сигнала рассогласования до величины зоны нечувствительности без последующего превышения амплитудой установившихся колебаний этой зоны на исполнительный механизм 10 вновь поступает выходной сигнал только релейного блока 9. Заданное быстродействие в переходном режиме (при программном изменении температуры в ходе процесса) опреде-. ляется совместным воздействием релейного блока 9 и неленейного блока 7 с зоной нечувствительности.

Стабилизация расхода воздуха и давления в ферментаторе 1 осуществляется с помощью регулятора 12 и 15 и 4 исполнительных механизмов 13 и Iб, воздействующих на подачу воздуха и сброс отходящих газов, На фиг. 1 представлены графики переходных процессов в системе регули- 45 рования температуры по прототипу (кривая а) и в предлагаемой системе (кривая б), Переходные процессы полу"

35 4. чены с использованием динамических хар актеристик промышленного объектаферментатора объемом 50 м с мешалкой и рубашкой для охлаждения с помощью цифрового моделирования на

ЭВМ ЕС-1033. В предлагаемой системе сокращается время достижения заданного значения температуры (на фиг,1 заданное значение температуры условно показано пунктиром)в. 1,3 раза, амплитуда колебаний уменьшается в

2,4 раза. Это обеспечивает увеличение выхода целевого продукта ориентировочно на 1,5Х.

Формула изобретения

Система автоматического управлейия периодическим процессом фер- ментации, содержащая контуры стабилизации расхода воздуха на аэрацию и давления в аппарате, включающие последовательно соединенные датчики, регулятор и исполнительный механизм, контур регулирования температуры, включающий датчик, блок задания оптимальной температуры, диффереициатор, релейный блок и исполнительный механизм, установленный на линии подачи . охлаждающей воды, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта sa счет повышения качества управления она снабжена нелинейным блоком с зоной нечувствительности, блоком сравнения и двумя сумматорами, причем выход блока сравнения соединен с вторым входом первого сумматора и с sxoдом нелинейного блока сзоной нечувствительности, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора при этом выход последнего подключен к исполнительному механизму на линии подачи охлаждающей воды, а блок сравнения, диффереициатор, первый сумматор, релейный блок и второй сумматор соединены последовательно.

1413135 с с сэ с съ а з

4р ф; сэ с с с-э съ с:р съ

Составитель В,Новиков

Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

Редактор М. Лазоренко

Тираж 520 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3739/27

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4