基于DeltaV的青霉素发酵过程控制系统设计与实现

摘要

本文以某6-APA（6-氨基青霉素酸）生产装置中的青霉素发酵车间自动化工程设计项目为背景，阐述了青霉素发酵过程控制系统设计与实现方法。这种设计与实现方法不仅仅可以应用到发酵工业自动控制设计中，还对应用先进的自动化技术于精细化工、制药等批量生产行业有一定的借鉴作用。
　　针对青霉素发酵生产过程这种具有非常复杂，高度时变性和非线性的反应过程的控制问题，提出了由DeltaV数字自动化系统与各种先进检测仪器、控制阀门构成青霉素发酵过程控制系统的解决方案，该系统运用模块化控制方式，对青霉素发酵环境的各个因素进行了有效地控制。通过运用模糊控制和自适应控制等控制方法，解决了某些被控参数在工业控制中的时变性及滞后性等问题。
　　文章对青霉素发酵过程控制方法进行了深入的研究与设计开发。首先根据青霉素发酵工艺，研究了溶解氧、pH、温度、压力等环境参数对青霉素发酵过程的影响。其次针对被控参数测量仪器仪表的选型问题，根据溶解氧分析仪、pH分析仪、电磁流量计等仪表的工作原理确定了检测仪表类型，使被控参数的测量精确度达到控制要求。而后通过分析被控参数与控制对象的关系，结合串级控制、自适应控制及模糊控制等先进的控制原理，利用测量仪表、控制单元及执行机构建立了溶解氧、pH、温度、压力等主要被控参数的控制回路及补料控制系统回路，并对每个回路的控制方式进行了分析与阐述。
　　文章通过DeltaV数字自动化系统的系统工程设计过程，构建了控制系统网络，设计了系统功能，搭建了系统硬件，安装了系统软件，结合各个被控参数控制回路，最终建立了集参数检测、过程控制和批量管理等功能于一体的青霉素发酵过程控制系统。

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第一章 绪论

1.1本文背景

1.2研究状况

1.3本文主要研究内容

1.4论文结构

第二章 青霉素发酵工艺描述

2.1 青霉素发酵工艺流程

2.2 本章小结

第三章 青霉素发酵过程控制设计

3.1青霉素发酵过程控制概述

3.2 青霉素发酵过程的溶解氧控制

3.3青霉素发酵过程的pH值控制

3.4青霉素发酵过程温度的控制

3.5青霉素发酵过程压力的控制

3.6青霉素发酵过程的消泡控制

3.7青霉素发酵过程的补料控制

3.8本章小结

第四章 DeltaV系统在青霉素发酵过程控制中的应用

4.1 DeltaV数字自动化系统概述

4.2 DeltaV数字自动化系统工程设计

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 项目设计效果

5.3 展望

参考文献

符号及缩写（附录1）

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文