SY3000 發(fā)酵罐操作使用說(shuō)明(修訂版)

1、SY3000發(fā)酵罐操作使用說(shuō)明（2007修訂版）上海世友信息技術(shù)有限公司上海世遠(yuǎn)生物設(shè)備工程有限公司上海交大工業(yè)自動(dòng)化工程研究中心2007年 01 月 20 日SY3000 發(fā)酵罐操作使用說(shuō)明（2007修訂版）目 錄0、 SY-3000發(fā)酵罐滅菌與發(fā)酵的簡(jiǎn)要操作步驟一、 SY-3000發(fā)酵罐配套設(shè)備要求二、 系統(tǒng)的安裝及連接2.1 基礎(chǔ)安裝及電源連接2.2 蒸汽連接2.3 水管的連接2.4 空氣連接2.5 廢水及廢氣連接2.6 SY-3000發(fā)酵罐系統(tǒng)的操作步驟三、 生物發(fā)酵過(guò)程滅菌與發(fā)酵的操作步驟3.1 發(fā)酵罐相關(guān)管路與閥門(mén) 3.2 蒸汽滅菌操作過(guò)程1、 開(kāi)機(jī)2、 滅菌前準(zhǔn)備工作3、 蒸汽滅

2、菌1) 發(fā)酵罐蒸汽滅菌2) 空氣過(guò)濾器、空氣管道及空氣分布器滅菌3) 出料取樣閥蒸汽滅菌4、 滅菌結(jié)束與降溫3.3 發(fā)酵過(guò)程的接種1、 接種2、 控制罐壓保持在0.05Mpa左右3、 通過(guò)控制面板將轉(zhuǎn)速、pH等由手動(dòng)切換為自動(dòng)控制四、 發(fā)酵過(guò)程的測(cè)量與控制4.1 溫度的測(cè)量與控制1、 溫度的測(cè)量與變送2、 發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度的分程控制3、 溫度智能PID控制算法4、 電加熱器內(nèi)裝有水位報(bào)警器4.2 攪拌轉(zhuǎn)速的測(cè)量與控制1、 轉(zhuǎn)速測(cè)量元件2、 攪拌電機(jī)的控制3、 轉(zhuǎn)速控制的算法4、 溶氧轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)控制4.3 pH 的校正、測(cè)量與控制1、 pH電極使用前的水化2、 pH值的標(biāo)定校正1） pH電極的零

3、點(diǎn)校正2） pH電極的斜率校正3） pH電極內(nèi)的壓力3、 pH 電極的維護(hù)和保養(yǎng)4、 pH值的控制4.4 溶解氧（DO）的標(biāo)定、測(cè)量與控制1、 溶氧測(cè)量的電極1） 溶氧（DO）測(cè)量的電極2） 極譜型耐高溫溶氧電極的極化2、 溶氧（DO）電極測(cè)量的標(biāo)定3、 溶氧（DO）的測(cè)量4、 溶氧（DO）的控制5、 溶氧關(guān)聯(lián)控制的操作4.5 消泡控制五、 下位機(jī)控制器的操作5.1 鍵盤(pán)及符號(hào)說(shuō)明5.2 下位機(jī)控制器的操作步驟5.2.1 下位機(jī)的啟動(dòng)5.2.2 下位控制器的設(shè)定與操作1、 下位機(jī)自動(dòng)控制前的準(zhǔn)備2、 控制周期Ts的設(shè)定3、 手動(dòng)自動(dòng)操作方式的切換4、 手動(dòng)操作5、 自動(dòng)控制方式的操作5.3 推

4、薦的PID參數(shù)的最優(yōu)值六、上位機(jī)的操作使用方法說(shuō)明6.1 上位機(jī)軟件的安裝及IP地址設(shè)置6.2 工藝流程操作面板（Process Display Panel）的操作步驟1、 打開(kāi)上位機(jī)軟件SY-3000E2、 上位機(jī)的操作步驟l 輸入此次實(shí)驗(yàn)的批號(hào)和文件名l 進(jìn)入相應(yīng)控制和顯示操作6.3 儀表校準(zhǔn)（Calibration）操作6.4 控制回路（Control loop Display and Set）的設(shè)定與操作6.5 變量顯示（Display）的操作6.6 動(dòng)態(tài)趨勢(shì)（X-Y Trend Graphs）的操作6.7 報(bào)警顯示（Alarms）操作6.8 關(guān)聯(lián)控制（Cascade Control）

5、操作6.9 以電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的操作過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明6.10 界面的結(jié)構(gòu)圖七、發(fā)酵罐系統(tǒng)的維護(hù)、清洗和保養(yǎng)7.1 發(fā)酵罐系統(tǒng)的日常檢查維護(hù)和定期檢查維護(hù)7.2 發(fā)酵罐罐體的清洗、維護(hù)和保養(yǎng)7.3 攪拌系統(tǒng)的維護(hù)7.4 滅菌空氣系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)7.5 蒸汽系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)7.6 溶氧電極的維護(hù)7.7 電磁閥的維護(hù)7.8 其它維護(hù)八、常見(jiàn)故障與排除方法九、人員培訓(xùn)附錄：5、10L玻璃罐管路圖及滅菌操作簡(jiǎn)要說(shuō)明SY3000 發(fā)酵罐操作使用說(shuō)明（2007修訂版）0、SY-3000發(fā)酵罐滅菌與發(fā)酵的簡(jiǎn)要操作步驟SY-3000發(fā)酵罐系統(tǒng)包括SY-3×××系列的攪拌式發(fā)酵罐。SY-

6、3030發(fā)酵罐系統(tǒng)滅菌與發(fā)酵的簡(jiǎn)要操作步驟如下:1. SY-3000發(fā)酵罐系統(tǒng)的蒸汽、空氣、水和排水管路按圖2-1所示安裝；2. 進(jìn)行pH電極的標(biāo)定；3. 按3.1滅菌過(guò)程的操作步驟打開(kāi)滅菌的閥和管路,進(jìn)行升溫滅菌;4. 打開(kāi)下位機(jī)控制箱的電源，顯示升溫滅菌過(guò)程的變量變化；5. 滅菌升溫至120 0C，作為溶氧電極的零點(diǎn)標(biāo)定值標(biāo)定；6. 滅菌過(guò)程結(jié)束，將閥和管路切換為發(fā)酵狀態(tài)，開(kāi)始降溫冷卻；7. 待溫度降到 50-60 0C，可將溫度控制回路切換為自動(dòng)，并將溫度控制回路的設(shè)定值設(shè)為發(fā)酵溫度；8. 待溫度降到發(fā)酵溫度并穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)速控制回路切換為自動(dòng)，并將轉(zhuǎn)速控制回路的設(shè)定值設(shè)為600轉(zhuǎn)/分，作為

7、溶氧電極的100%滿度標(biāo)定值，按溶氧電極的標(biāo)定按紐，完成整個(gè)溶氧電極的標(biāo)定；9. 接種并通過(guò)下位機(jī)控制面板，按發(fā)酵開(kāi)始按紐，開(kāi)始發(fā)酵，并與上位機(jī)通訊；10. 設(shè)置和調(diào)整好各個(gè)參數(shù)值，開(kāi)始正常發(fā)酵。一、 SY-3000發(fā)酵罐基本配置1.1 SY-3000發(fā)酵罐系統(tǒng)的特點(diǎn)SY3000發(fā)酵罐系列編號(hào)如下表：SY-3000發(fā)酵罐系列統(tǒng)一編號(hào)表序號(hào)發(fā)酵罐容積材質(zhì)型號(hào)備注15L（全玻璃）全玻璃SY3005QB在位滅菌25L（常規(guī)）玻璃不銹鋼316L（常規(guī)）SY3005B在位滅菌35L全不銹鋼316LSY3005在位滅菌410L（玻璃）玻璃不銹鋼316LSY3010B在位滅菌510L（常規(guī)）316L全不銹鋼

8、（常規(guī)）SY3010615L316L不銹鋼SY3015720L316L不銹鋼SY3020830L316L不銹鋼SY3030950L316L不銹鋼SY305010100L316L不銹鋼SY310011150L316L不銹鋼SY315012200L316L不銹鋼SY320013300L316L不銹鋼SY330014500L316L不銹鋼SY3500151000L(1T)316L不銹鋼SY3001T162000L(2T)316L不銹鋼SY3002T175000L(5T)316L不銹鋼SY3005T1810T316L不銹鋼SY3010TSY3×××B符號(hào)表示說(shuō)明：1、 S

9、Y3 表示發(fā)酵罐；2、 ×××表示發(fā)酵罐的容積大小：例如：5升為SY3005、10升為SY3010、15升為SY3015、100升為SY3100，以此類推；3、 后綴B,QB等表示材質(zhì)：無(wú)后綴全不銹鋼，后綴B玻璃不銹鋼316L，后綴QB全玻璃。l 罐 體：采用優(yōu)質(zhì)316L不銹鋼板氬弧焊加工，加工精細(xì)、結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)外拋光精度達(dá)到鏡面效果。l 攪拌軸：采用進(jìn)口專用316L軸材料，電腦數(shù)控加工中心加工，尺寸精度高、外觀好、不易變形。l 機(jī)械密封：采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口發(fā)酵專用優(yōu)質(zhì)機(jī)械密封，可靠性和耐用性更強(qiáng)。l 專用放料底閥：用316L不銹鋼加工，仿國(guó)外進(jìn)口設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方

10、便，可微量取樣、可反復(fù)徹底滅菌。l 控溫系統(tǒng)：采用優(yōu)質(zhì)水泵和電磁閥，PID控制可精確控制罐溫在±0.2以內(nèi)，省電30%以上，夾套內(nèi)中采用新型導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，避免流體短路造成冷熱不均。l 通氣系統(tǒng)：全部使用不銹鋼管道配合卡套式接頭，密封性好不易泄漏，濾芯采用0.02濾芯可靠性高、經(jīng)久耐用。l 不銹鋼罐系列產(chǎn)品：采用全不銹鋼框架結(jié)構(gòu)，使整個(gè)罐體耐用、造型也十分美觀。l 玻璃罐系列產(chǎn)品：在位式滅菌，全自動(dòng)滅菌、罐體自產(chǎn)蒸汽、無(wú)需滅菌鍋，可以避免搬上搬下的麻煩，避免操作事故。l 30L以上提供壓力容器證書(shū)：整套發(fā)酵設(shè)備嚴(yán)格按照國(guó)家對(duì)壓力容器的要求設(shè)計(jì)和委托專業(yè)廠家加工，所以可按客戶要求提供壓力容器

11、證書(shū)。1.2 基發(fā)酵罐系統(tǒng)的本配置1、 優(yōu)質(zhì)不銹鋼、夾套式加熱、帶攪拌的釜式發(fā)酵罐一套；采用優(yōu)質(zhì)316L不銹鋼板氬弧焊加工，加工精細(xì)，內(nèi)外拋光精度達(dá)到鏡面效果，夾套內(nèi)中采用新型導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，避免流體短路造成冷熱不均。2、 閥、管路和支架一套；全部使用不銹鋼管道配合卡套式接頭，密封性好不易泄漏，濾芯采用美國(guó)進(jìn)口0.02濾芯可靠性高、經(jīng)久耐用，并采用全不銹鋼框架結(jié)構(gòu)，使整個(gè)罐體耐用、造型也十分美觀。3、 電加熱器一套；4、 下位機(jī)控制箱一套；包括基于工業(yè)以太網(wǎng)的嵌入式智能控制器；工業(yè)以太網(wǎng)和485、232等通訊接口；10個(gè)A/D輸入口；4個(gè)D/A輸出口；11個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入輸出口；攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)速板；4個(gè)蠕動(dòng)

12、泵；功率輸出控制板；2個(gè)溫度、2個(gè)液位、pH、和溶氧（DO）等電極和隔離式信號(hào)變送器。5、 下位機(jī)控制軟件一套；6、 傳感器；包括2個(gè)溫度pt100鉑電阻、2個(gè)液位電極、pH電極、和溶氧（DO）電極等，并有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、夾套式加熱和冷水回流液位控制器。7、 加酸、加堿、補(bǔ)料和加消泡劑料瓶四個(gè)；8、 上位PC機(jī)監(jiān)控軟件SY-3000E一套。1.3 SY-3000發(fā)酵罐配套設(shè)備要求1、 發(fā)酵罐配套設(shè)備序號(hào)發(fā)酵罐容積發(fā)酵罐型號(hào)蒸汽發(fā)生器無(wú)油空氣壓縮機(jī)15L功率3 KW氣量0.02米³/分壓力34 公斤/厘米²壓力47公斤/厘米²210L、15LSY3010、SY3015功

13、率6 KW氣量0.02米³/分壓力34 公斤/厘米²壓力47公斤/厘米²320LSY3020功率9 KW氣量0.02米³/分壓力壓力47公斤/厘米²430LSY3030功率9 KW12 KW氣量0.02米³/分壓力壓力47公斤/厘米²550LSY3050功率12 KW氣量0.02米³/分壓力壓力47公斤/厘米²6100LSY3100功率18 KW氣量0.02米³/分壓力壓力47公斤/厘米²2、 水壓>1公斤/厘米²3、 占地面積約310米²發(fā)酵罐離壁>0

14、.5米4、 電源AC 220V ，2.5千瓦（不包括空壓機(jī)、蒸汽發(fā)生器）5、 用戶自配置上位機(jī)電腦一臺(tái)上位機(jī)電腦，256M以上。二、 系統(tǒng)的安裝及連接圖2-1 發(fā)酵罐外接管道連接與安裝2.1 基礎(chǔ)安裝及電源連接SY3000發(fā)酵罐系統(tǒng)需放置于一堅(jiān)固的操作臺(tái)上，操作臺(tái)的高度為550600(毫米), SY3015發(fā)酵罐系統(tǒng)尺寸長(zhǎng)×寬×高 為1100*800*1600（毫米），安裝時(shí)整機(jī)離墻的距離不得小于1米。電源采用220伏,50赫茲交流電,10安培，連接方式為三眼插座。必需嚴(yán)格按規(guī)定接地。發(fā)酵罐外接管道連接與安裝如圖2-1所示。 2.2 蒸汽連接管 徑 : 進(jìn)氣管為 1/2 寸

15、，與罐連接的管徑為 12 × 1.5( 毫米 ) 管 材 : 不銹鋼或無(wú)縫鋼管蒸汽用量 ：15 公斤/時(shí) ( 最大 )閥門(mén)材料 : 不銹鋼或銅質(zhì)蒸汽壓力 : 主管道3bar，進(jìn)罐壓力 1.52.O bar若有許多發(fā)酵罐同時(shí)共用一根主蒸汽管，那么主管道應(yīng)增大管徑。 在與發(fā)酵罐連接的蒸汽管道之前均需保留一根蒸汽冷凝水排放管，以排放蒸汽冷凝水。 安全閥通常選擇 1.52.O bar，用戶可根據(jù)需要自定，必須注意的是安全閥上的排氣管管徑不得小子減壓閥之后的管徑。此管應(yīng)直接接至敞開(kāi)的陰井內(nèi)。2.3 水管的連接水 質(zhì) : 自來(lái)水或深井水管 材 ： 供水管徑為1/2寸，罐上連接管徑為 1O*1.5

16、（毫米） 水 壓 ： 主管為 3bar 以上，進(jìn)罐時(shí)減壓至 1.52 bar耗水量 : 最大10 升/分，主要用于消毒后的冷卻閥門(mén)材料 : 不銹鋼或銅質(zhì)2.4 空氣連接空氣在進(jìn)入基本單元之前必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理，以除去空氣中的油、札顆粒等雜物。管 徑 ： 進(jìn)氣主管為 1/2 寸，進(jìn)罐為 10 × 1.5( 毫米 ) 空氣壓力 ：不得低于3bar空氣用量 ：210 升/分管 材 ： 不銹鋼或無(wú)縫鋼管閥門(mén)材料 : 不銹鋼2.5 廢水及廢氣連接廢水及廢氣的連接一般采用鍍錚管即可，若采用塑料管，則首先應(yīng)考慮其耐熱性，因?yàn)榕懦龅膹U水、廢氣有時(shí)溫度可達(dá) 95 左右。管徑應(yīng)選大一些，盡量使廢水和廢氣排出

17、暢通。2.6 SY-3000發(fā)酵罐系統(tǒng)的操作步驟:1、 SY-3000發(fā)酵罐系統(tǒng)的蒸汽、空氣、水和排水管路按圖2-1所示安裝；2、 進(jìn)行pH電極的標(biāo)定；3、 按3.1滅菌過(guò)程的操作步驟打開(kāi)滅菌的閥和管路,進(jìn)行升溫滅菌;4、 打開(kāi)下位機(jī)控制箱的電源，顯示升溫滅菌過(guò)程的變量變化；5、 滅菌升溫至120 0C，作為溶氧電極的零點(diǎn)標(biāo)定值標(biāo)定；6、 滅菌過(guò)程結(jié)束，將閥和管路切換為發(fā)酵狀態(tài)，開(kāi)始降溫冷卻；7、 待溫度降到 50-60 0C，可將溫度控制回路切換為自動(dòng)，并將溫度控制回路的設(shè)定值設(shè)為發(fā)酵溫度；8、 待溫度降到發(fā)酵溫度并穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)速控制回路切換為自動(dòng)，并將轉(zhuǎn)速控制回路的設(shè)定值設(shè)為600轉(zhuǎn)/分，作

18、為溶氧電極的100%滿度標(biāo)定值，按溶氧電極的標(biāo)定按紐，完成整個(gè)溶氧電極的標(biāo)定；9、 接種并通過(guò)下位機(jī)控制面板，按發(fā)酵開(kāi)始按紐，開(kāi)始發(fā)酵，并與上位機(jī)通訊；10、 設(shè)置和調(diào)整好各個(gè)參數(shù)值，開(kāi)始正常發(fā)酵。37三、 生物發(fā)酵過(guò)程滅菌與發(fā)酵的操作步驟3.1 發(fā)酵罐相關(guān)管路與閥門(mén) （如下圖所示）設(shè)備進(jìn)冷水（綠色）和進(jìn)氣閥（黃色）排水、排氣閥（黑色）蒸汽閥（紅色）101空氣流量計(jì)201進(jìn)水電磁閥（綠色）301加熱器循環(huán)水液位溢流排水球閥401進(jìn)過(guò)濾器蒸汽球閥102循環(huán)水泵202循環(huán)水電磁閥（綠色）302夾套排水球閥402夾套滅菌蒸汽球閥103加熱器203進(jìn)水球閥（綠色）303空氣過(guò)濾器排水、放空球閥403取

19、樣滅菌蒸汽球閥104空氣過(guò)濾器204循環(huán)水球閥（綠色）304發(fā)酵罐內(nèi)放空球閥105冷凝器205冷凝器進(jìn)水球閥（綠色）106取樣、出料閥206空氣隔膜閥107發(fā)酵罐壓力表207空氣過(guò)濾器進(jìn)氣球閥（黃色）108安全閥208清洗發(fā)酵罐冷水球閥109夾套壓力表209空氣減壓閥110空氣過(guò)濾器壓力表1、 進(jìn)冷水閥5個(gè)（201、202、203、204、205），手柄為綠色。201進(jìn)水電磁閥202循環(huán)水電磁閥203進(jìn)水球閥204循環(huán)水球閥205冷凝器進(jìn)水球閥2、 進(jìn)空氣閥4個(gè)， 206隔膜閥207空氣過(guò)濾器進(jìn)氣球閥（手柄為黃色）208清洗發(fā)酵罐冷水閥球閥209空氣減壓閥3、 排水、放空閥4個(gè)（301、302

20、、303、304）手柄均為黑色；301加熱器循環(huán)水液位溢流排水針形閥302夾套水排水球閥303過(guò)濾器排水針形閥304發(fā)酵罐內(nèi)放空球閥4、 蒸汽閥3個(gè)（401、402、403），手柄為紅色；401進(jìn)過(guò)濾器蒸汽球閥402進(jìn)夾套蒸汽閥403底部取樣滅菌蒸汽球閥5、 出料取樣閥（106）、安全閥（108）106出料與取樣閥108安全閥3.2 蒸汽滅菌操作過(guò)程本系統(tǒng)采用就地蒸汽滅菌，所需蒸汽壓力應(yīng)在0.2Mpa0.3Mpa。蒸汽用量為810公升/時(shí)。系統(tǒng)的滅菌包括發(fā)酵罐培養(yǎng)基的滅菌，空氣過(guò)濾器及空氣管道的滅菌和取樣閥的滅菌。為保證培養(yǎng)基的濃度，一般采用夾套間接蒸汽滅菌。滅菌操作過(guò)程大致如下1、 開(kāi)機(jī)打開(kāi)

21、下位機(jī)的電源開(kāi)關(guān)和上位機(jī)的SY3000E控制軟件，就可顯示有關(guān)的過(guò)程變量，供操作使用；2、 滅菌前準(zhǔn)備工作發(fā)酵罐進(jìn)行蒸汽滅菌前的準(zhǔn)備工作l 發(fā)酵罐在進(jìn)行蒸汽滅菌之前，要把供水管路及空氣管路所有閥門(mén)關(guān)閉，即進(jìn)水閥（203、204和205）及進(jìn)氣閥（206、207、208、和209），手柄為綠色的閥全部關(guān)閉；l 把排水閥（106、301）和發(fā)酵罐內(nèi)放空閥304打開(kāi)。l 應(yīng)注意：Ø 加熱器循環(huán)水液位溢流排水閥301應(yīng)始終常開(kāi),只有在發(fā)酵罐試壓時(shí)才打開(kāi)；Ø 打開(kāi)發(fā)酵罐放空閥304，但應(yīng)開(kāi)得小一點(diǎn)；3、 蒸汽滅菌即逐個(gè)打開(kāi)手柄為紅色的3個(gè)蒸汽閥（401、402、403）其步驟如下：1

22、） 發(fā)酵罐蒸汽滅菌發(fā)酵罐蒸汽滅菌主要是通過(guò)夾套蒸汽滅菌（1） 再把夾套排水閥（302）打開(kāi)。（2） 首先打開(kāi)進(jìn)夾套蒸汽閥（402）；注意一定要慢慢打開(kāi)，聽(tīng)一聽(tīng)，摸一摸是否蒸汽進(jìn)來(lái)，（3） 開(kāi)始升溫，l 此時(shí)發(fā)酵罐的轉(zhuǎn)速可在200rpm，使發(fā)酵液受熱均勻。當(dāng)溫度升到95以上時(shí)，即可停止攪拌。l 將控制箱鍵盤(pán)按到滅菌顯示，加溫到120時(shí)自動(dòng)計(jì)時(shí)，罐內(nèi)壓力到0.110.14Mpa ；l 溫度高了可以將蒸汽閥門(mén)關(guān)小和通過(guò)發(fā)酵罐放氣閥（304）放掉一點(diǎn)蒸汽；l 控制穩(wěn)定時(shí)，發(fā)酵罐放氣閥（304）必須關(guān)到能看到有氣出來(lái)就可以了；（4） 控制滅菌溫度和時(shí)間l 培養(yǎng)基高溫120滅菌。一般溫度在120124之間

23、波動(dòng)。l 根據(jù)滅菌要求和培養(yǎng)基的性質(zhì)確定滅菌時(shí)間，一般為30分鐘。在此時(shí)間內(nèi)應(yīng)保證溫度不低于120。如果控制不好，溫度低于118時(shí)，則需加溫至120重新計(jì)時(shí)。2） 空氣過(guò)濾器、空氣管道及空氣分布器滅菌當(dāng)發(fā)酵罐蒸汽滅菌溫度達(dá)到120時(shí)開(kāi)始滅菌計(jì)，空氣過(guò)濾器和空氣分布器滅菌。（1） 當(dāng)發(fā)酵罐蒸汽滅菌溫度達(dá)到120后，打開(kāi)進(jìn)空氣過(guò)濾器蒸汽閥（401）；（2） 同時(shí)慢慢打開(kāi)過(guò)濾器排水閥（303），看到過(guò)濾器蒸汽出來(lái)為止；（3） 關(guān)過(guò)濾器排水閥（303），打開(kāi)隔膜閥（206）。蒸汽通過(guò)過(guò)濾器和隔膜閥（206）進(jìn)入發(fā)酵罐內(nèi)，對(duì)空氣過(guò)濾器、空氣管路和發(fā)酵罐內(nèi)空氣分布器進(jìn)行蒸汽滅菌，滅菌時(shí)間控制在1015分鐘

24、；（4） 應(yīng)注意隔膜閥（206）要開(kāi)得小一點(diǎn)，以免蒸汽進(jìn)入太多而影響培養(yǎng)基的濃度。3） 出料取樣閥蒸汽滅菌（1） 當(dāng)滅菌溫度達(dá)到120時(shí)，將取樣出料閥（106）及滅菌蒸汽閥（403）稍開(kāi)，看到取樣出料閥（106）有蒸汽出來(lái)即可，保證該管路滅菌，但亦不要開(kāi)得很大，以免蒸汽進(jìn)入太多而影響室內(nèi)環(huán)境。（2） 與此同時(shí)，在發(fā)酵罐的蓋上接種口，同樣需要放汽，使其達(dá)到滅菌要求。4、 滅菌結(jié)束與降溫當(dāng)滅菌時(shí)間到后，結(jié)束滅菌，其操作步驟如下：1） 將空氣壓縮機(jī)電源打開(kāi)，壓力設(shè)置到7Kg，2） 關(guān)閉各路蒸汽閥門(mén)401、402和4033） 關(guān)閉各放空閥（夾套放空閥302、空氣過(guò)濾器排水放空閥303和發(fā)酵罐內(nèi)放空閥3

25、04）。并用發(fā)酵罐內(nèi)放空閥（304）控制壓力，不能低于0.05 Mpa。4） 關(guān)閉空氣管路中的隔膜閥（206）以及關(guān)閉接種口螺帽； 5） 打開(kāi)空氣過(guò)濾器進(jìn)氣閥（207）、進(jìn)空氣流量計(jì)的針形閥（208）、空氣減壓閥（209）和空氣過(guò)濾器的排水放空閥（303）（應(yīng)注意，在開(kāi)排水放空閥（303）時(shí)，應(yīng)開(kāi)得小一點(diǎn)），把空氣過(guò)濾器吹干。待空氣過(guò)濾器吹干后，再關(guān)閉空氣過(guò)濾器的排水放空閥（303）。6） 此時(shí)再打開(kāi)空氣管路中的隔膜閥（206）和發(fā)酵罐內(nèi)放空閥304，調(diào)節(jié)罐壓到0.05Mpa左右。7） 此時(shí)滅菌結(jié)束，打開(kāi)冷凝器進(jìn)水閥（205）和進(jìn)水閥（203）、（204），8） 將溫度切換到自動(dòng)，人工設(shè)置溫度

26、所需的設(shè)定值，程序就自動(dòng)關(guān)閉循環(huán)水電磁閥（202），打開(kāi)循環(huán)水泵（102）和進(jìn)水電磁閥（201）進(jìn)行發(fā)酵罐降溫。9） 此時(shí)必須注意罐壓的變化，罐壓絕對(duì)不能低于0.05Mpa，當(dāng)罐壓低于0.05Mpa時(shí)，立即將空氣管路打開(kāi)，保證發(fā)酵罐的罐壓在0.05Mpa左右。10） 自動(dòng)降溫和發(fā)酵溫度自動(dòng)控制：11） 將控制箱面板上顯示狀態(tài)切換到溫度控制欄；然后設(shè)定要求的發(fā)酵溫度；再按自動(dòng)擋，就由手動(dòng)快速降溫切換為自動(dòng)降溫控制，直到溫度降至設(shè)定的發(fā)酵溫度，就進(jìn)入發(fā)酵溫度自動(dòng)控制狀態(tài)。12） 當(dāng)培養(yǎng)液達(dá)到恒溫發(fā)酵溫度時(shí)，滅菌過(guò)程即告結(jié)束，就可準(zhǔn)備接種。注意：l 操作人員必須充分熟悉管路及閥門(mén)的作用。仔細(xì)操作以免

27、不必要的失誤。l 滅菌過(guò)程結(jié)束后，各閥門(mén)所處的狀態(tài)為：Ø 綠色手柄5個(gè)進(jìn)冷水閥（201、202、203、204、205）201進(jìn)水電磁閥處于自動(dòng)202循環(huán)水電磁閥處于自動(dòng)203進(jìn)水球閥處于打開(kāi)204循環(huán)水球閥處于打開(kāi)205冷凝器進(jìn)水球閥處于打開(kāi)Ø 綠色手柄4個(gè)進(jìn)空氣閥206隔膜閥處于稍開(kāi)207空氣過(guò)濾器進(jìn)氣球閥處于打開(kāi)208進(jìn)空氣流量計(jì)針形閥處于打開(kāi)209空氣減壓閥處于打開(kāi)Ø 黑色手柄4個(gè)排水、放空閥（301、302、303、304）；301加熱器循環(huán)水液位溢流排水閥處于打開(kāi)302夾套水排水球閥處于打開(kāi)303過(guò)濾器排水球閥處于關(guān)閉304發(fā)酵罐內(nèi)放空球閥處于稍開(kāi)&#

28、216; 紅色手柄3個(gè)蒸汽球閥（401、402、403）處于關(guān)閉；Ø 出料取樣閥（106）處于關(guān)閉。3.3 發(fā)酵過(guò)程的接種1、 接種在滅菌過(guò)程結(jié)束，待溫度控制恒定在發(fā)酵溫度后，即可接種。本系統(tǒng)的接種方法可采用火焰接種法或差壓接種法。1） 火焰接種法是在接種口，用酒精火圈消毒，然后打開(kāi)接種口蓋，迅速將接種液倒入罐內(nèi)，再把蓋擰緊。2） 采用差壓法，則可在補(bǔ)料口上操作，先拔出塞子，倒入一定量的酒精消毒。待片刻后，把種液瓶的針頭插入接種口的墊片。利用罐內(nèi)壓力與種液瓶?jī)?nèi)的壓力差，將種液引入罐內(nèi)。接種完后，應(yīng)擰緊塞子。用戶可視具體的情況，任意選用接種方法。2、 控制罐壓保持在0.05Mpa左右在

29、發(fā)酵過(guò)程中須控制罐壓。本裝置的罐壓是由手動(dòng)控制的。即用發(fā)酵罐內(nèi)放空閥304來(lái)控制罐內(nèi)壓力。所以如果要調(diào)節(jié)空氣流量時(shí)，必須同時(shí)調(diào)節(jié)放空閥304，以保持罐內(nèi)壓力恒定。如果沒(méi)有特殊要求，罐壓通?？刂圃?.05Mpa。3、 手動(dòng)切換為自動(dòng)控制通過(guò)控制面板將轉(zhuǎn)速、pH等由手動(dòng)切換為自動(dòng)控制，并將設(shè)定值設(shè)置為要求的值。進(jìn)入發(fā)酵過(guò)程。四、 發(fā)酵過(guò)程的測(cè)量與控制4.1 溫度的測(cè)量與控制1、 溫度的測(cè)量與變送發(fā)酵液的溫度測(cè)量采用傳感器為 Pt100鉑電阻溫度電極，經(jīng)鉑電阻溫度變送器將電訊號(hào)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的4-20ma信號(hào)，經(jīng)250歐姆精密電阻轉(zhuǎn)化為1-5V直流信號(hào)輸入過(guò)程控制器；鉑電阻溫度變送器的量程范圍為0-15

30、0 0C ?？刂破鞲鶕?jù)溫度的變化,將發(fā)出指令控制電加熱器的開(kāi)啟或冷卻水電磁閥的啟閉。加熱元件為兩根400瓦的電熱管，壽命長(zhǎng)。2、 發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度的分程控制l 當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度高于設(shè)定值時(shí)，程序進(jìn)行自動(dòng)冷卻：自動(dòng)關(guān)閉循環(huán)水電磁閥（202）；自動(dòng)打開(kāi)進(jìn)水電磁閥（201）和循環(huán)泵（102），冷卻水直接進(jìn)入發(fā)酵罐的夾套進(jìn)行冷卻；然后通過(guò)循環(huán)水閥（204）返回到加熱器內(nèi)，多余的水可由溢流口通過(guò)加熱器循環(huán)水液位溢流排水閥（301）流出至下水道。l 當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度低于設(shè)定值時(shí)，程序進(jìn)行自動(dòng)加熱：自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥（201）；自動(dòng)開(kāi)啟電加熱器將加熱器內(nèi)的水加熱；自動(dòng)開(kāi)啟循環(huán)泵（102）和循環(huán)水電

31、磁閥（202），熱水通過(guò)循環(huán)水電磁閥（202）、循環(huán)泵（102）和進(jìn)水閥（203）將送入夾套，以提高發(fā)酵液的溫度；然后加熱水由夾套流出，通過(guò)循環(huán)水閥（204）返回到加熱器內(nèi)，完成加熱水的循環(huán)。加熱水的溫度由溫度控制器調(diào)節(jié)電加熱接通時(shí)間來(lái)完成。3、 溫度PID控制算法溫度控制采用智能PID算法，溫度控制系統(tǒng)可靠性高，也不會(huì)出現(xiàn)局部過(guò)熱之現(xiàn)象，溫度控制精度為士0.1 以內(nèi)， 4、 電加熱器內(nèi)裝有水位報(bào)警器在電加熱器內(nèi)裝有水位報(bào)警器。當(dāng)水位低于某一特定水位時(shí)，報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出呼叫聲，并同時(shí)程序會(huì)自動(dòng)切斷加熱，而補(bǔ)充冷水，以防加熱元件被損壞。或當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，操作工將溫度控制切換為手動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)水，待水位達(dá)到

32、某一高度后，報(bào)警聲會(huì)自動(dòng)消失，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)補(bǔ)水直至報(bào)警消失，加熱電源也同時(shí)接通，溫度自動(dòng)控制繼續(xù)下去；或操作工只要將溫度控制的設(shè)定值提高，使溫度控制處于冷卻狀態(tài)，進(jìn)水電磁閥（201）立即打開(kāi)，加熱器就開(kāi)始進(jìn)冷水，待水位達(dá)到某一高度后，報(bào)警聲會(huì)自動(dòng)消失，溫度控制的設(shè)定值再恢復(fù)到原來(lái)的設(shè)定值即可。4.2 攪拌轉(zhuǎn)速的測(cè)量與控制1、 轉(zhuǎn)速測(cè)量元件轉(zhuǎn)速測(cè)量元件為SZMB-3型磁電轉(zhuǎn)速傳感器，攪拌電機(jī)為200瓦的直流電動(dòng)機(jī)，該測(cè)量與控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)力學(xué)控制特性，保證了轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性及可靠性。2、 攪拌電機(jī)的控制攪拌電機(jī)為雙出軸電機(jī)，測(cè)速電機(jī)與攪拌電機(jī)間由軟軸連接，測(cè)速電機(jī)所測(cè)信號(hào)輸入控制器，控制器將所測(cè)

33、信號(hào)與設(shè)定轉(zhuǎn)速相比較，由執(zhí)行元件改變電機(jī)的電樞電壓，達(dá)到增加或減少攪拌轉(zhuǎn)速的目的。測(cè)速電機(jī)所測(cè)轉(zhuǎn)速為電機(jī)轉(zhuǎn)速，但指示已轉(zhuǎn)換為攪拌器轉(zhuǎn)速。3、 轉(zhuǎn)速控制的算法轉(zhuǎn)速的控制采用PID控制算法，其PID參數(shù)的整定可采用多種自整定算法。4、 溶氧轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)控制當(dāng)用轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制溶氧量時(shí)，采用溶氧轉(zhuǎn)速關(guān)聯(lián)控制。若實(shí)際溶氧量低于設(shè)定溶氧量時(shí)，生物過(guò)程控制器會(huì)發(fā)出加快轉(zhuǎn)速的指令，用提高轉(zhuǎn)速來(lái)增加溶氧。為了防止攪拌轉(zhuǎn)速可能出現(xiàn)的“失控”現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)置好轉(zhuǎn)速的上下限，系統(tǒng)默認(rèn)的上限為1000r/min，下限為0r/min，如果按照默認(rèn)上下限關(guān)聯(lián)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速會(huì)在很大的范圍內(nèi)波動(dòng)，最低時(shí)電機(jī)會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，所以應(yīng)當(dāng)設(shè)置好適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)

34、速上下限。我們?cè)O(shè)計(jì)了一自動(dòng)保護(hù)裝置。若攪拌轉(zhuǎn)速已達(dá)到1100轉(zhuǎn)/分時(shí)，而溶氧量仍未達(dá)到設(shè)定要求時(shí),自動(dòng)保護(hù)裝置會(huì)發(fā)出指令，將轉(zhuǎn)速自動(dòng)限制在1100轉(zhuǎn)/分。其目的是防止攪拌轉(zhuǎn)速的無(wú)限上升，保護(hù)電機(jī)不致燒毀。4.3 pH 的校正、測(cè)量與控制1、 pH電極使用前的水化pH 電極在使用之前必須浸入蒸餾水中約12小時(shí)以上，以使pH電極的玻璃膜與水反應(yīng)形成一個(gè)覆蓋層，此薄層對(duì)電極的測(cè)量特性起著決定作用。對(duì)長(zhǎng)期保存后的電極，則需要更長(zhǎng)的活化時(shí)間（一至二天）。2、 pH值的標(biāo)定校正在滅菌前，應(yīng)對(duì)pH電極進(jìn)行pH值的標(biāo)定校正。1） pH電極的零點(diǎn)校正用蒸餾水沖洗電極，然后浸于pH=6.86 的緩沖溶液中。待控制

35、器屏幕上顯示出穩(wěn)定值后，光標(biāo)移至6.86字樣后面的標(biāo)定上，按一下確認(rèn)鍵，完成零點(diǎn)標(biāo)定。2） pH電極的斜率校正用蒸餾水沖洗電極，然后浸入pH=4.0 或 9.18 的緩沖溶液中，待控制器屏幕上顯示出穩(wěn)定值后，光標(biāo)移至pH=4.0或9.18字樣后面的標(biāo)定上，按一下確認(rèn)鍵，完成斜率的標(biāo)定。3） pH電極內(nèi)的壓力pH電極在使用時(shí)必須比發(fā)酵罐內(nèi)的壓力大0.2至0.3ban。這樣可防止發(fā)酵介質(zhì)擴(kuò)散通過(guò)膜，因而改變電極的測(cè)量特性。在每次使用完畢后，電極頭和膜必須仔細(xì)地用蒸餾水沖洗。3、 pH 電極的維護(hù)和保養(yǎng)1） 電極斜率值應(yīng)位于50mv/pH 和 59mv/pH 之間，如果達(dá)不到足夠的斜率，則電極要用胃

36、蛋白酶/鹽酸溶液處理。處理方法是把電極浸入胃蛋白酶/鹽酸溶液中，約數(shù)小時(shí)，然后用蒸餾水沖洗。否則就要調(diào)換電極。2） 零點(diǎn)偏離應(yīng)位于-1pH 和2pH 之內(nèi)，如果超出此范圍，大都是由于膜的污染?？捎昧螂迦芤夯蛭傅鞍酌?鹽酸溶液處理。4、 pH值的控制在發(fā)酵過(guò)程中pH值的控制是采用蠕動(dòng)泵的加酸或加堿來(lái)達(dá)到的。值得提醒的是必需要對(duì)使用的酸瓶或堿瓶應(yīng)先在滅菌鍋中滅菌。4.4 溶解氧（DO）的標(biāo)定、測(cè)量與控制1、 溶氧測(cè)量的電極1） 溶氧（DO）測(cè)量的電極溶氧的測(cè)量采用Ingold極譜型耐高溫溶氧電極。3） 極譜型耐高溫溶氧電極的極化在使用前應(yīng)至少極化六小時(shí)，然后進(jìn)行電極的標(biāo)定。2、 溶氧（DO）電極測(cè)

37、量的標(biāo)定由于溶氧DO值是一個(gè)相對(duì)值，所以必需進(jìn)行標(biāo)定。溶氧DO的標(biāo)定可上位機(jī)或在下位機(jī)上進(jìn)行零點(diǎn)和100%值標(biāo)定。l 標(biāo)定的零點(diǎn)值打開(kāi)溶氧標(biāo)定按紐，在滅菌升溫過(guò)程，當(dāng)溫度超過(guò)100后，可作為溶氧標(biāo)定的零點(diǎn)值；也可用碳酸氫鈉溶液標(biāo)定。在滅菌前先用NaHCO3溶液標(biāo)定為零。l 標(biāo)定的100%值在接種前，當(dāng)溫度恒定在發(fā)酵溫度，并將轉(zhuǎn)速及空氣量開(kāi)到最大值時(shí)，作為溶氧標(biāo)定的100%值，進(jìn)行溶氧標(biāo)定。3、 溶氧（DO）的測(cè)量在標(biāo)定時(shí)是溫度恒定在發(fā)酵溫度，并將轉(zhuǎn)速及空氣量開(kāi)到最大值時(shí)的DO值作為100%值的。因此，發(fā)酵過(guò)程的DO測(cè)量值是以上述為滿刻度的相對(duì)值。經(jīng)上述校正后，電極即可進(jìn)行測(cè)量。4、 溶氧（DO

38、）的控制1） DO的控制可采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或調(diào)節(jié)空氣流量來(lái)達(dá)到。即可通過(guò)上位機(jī)或在下位機(jī)設(shè)置溶氧（DO）與轉(zhuǎn)速或空氣流量的關(guān)聯(lián)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。2） 通常采用溶氧和轉(zhuǎn)速的關(guān)聯(lián)控制。但由于其關(guān)聯(lián)程度有限，僅對(duì)耗氧不大的發(fā)酵過(guò)程才能達(dá)到自控的程度。3） 如果發(fā)酵過(guò)程中耗氧量較大，則必須同時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量（手動(dòng)）才能滿足要求。有時(shí)甚至需要通入純氧（如在某些基因工程菌的高密度培養(yǎng)中）才能達(dá)到要求的DO值。4） 本裝置由于沒(méi)有空氣流量得自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)，所以不能進(jìn)行DO和空氣流量的關(guān)聯(lián)控制。5、 溶氧關(guān)聯(lián)控制的操作通過(guò)改變轉(zhuǎn)速達(dá)到自動(dòng)控制溶氧的目的被認(rèn)為是最合理的方法。其操作方法如下 ：1） 將溶氧的控制方式由手動(dòng)轉(zhuǎn)向自

39、動(dòng)。2） 用鍵盤(pán)輸入所要設(shè)定的溶氧值。3） 將轉(zhuǎn)速的控制方式由自動(dòng)轉(zhuǎn)向手動(dòng)。因?yàn)榇藭r(shí)的攪拌轉(zhuǎn)速由溶氧值的大小來(lái)決定。 若設(shè)定 40%, 則高于此值，攪拌會(huì)自動(dòng)降低。 低于此值時(shí)，攪拌轉(zhuǎn)速會(huì)自動(dòng)升高。 此時(shí)溶氧值是常數(shù)，攪拌轉(zhuǎn)速會(huì) 隨發(fā)酵周期微生物狀況的變化而變化。4） 按前述的方法，分別設(shè)定KP，Ti，Td。這樣就可用轉(zhuǎn)速來(lái)控制溶氧保持在恒定值。4.5 消泡控制在發(fā)酵過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)泡沫，而泡沫過(guò)高往往會(huì)導(dǎo)致逃液現(xiàn)象，致使造成不必要的損失。為此，消泡的自控則顯得十分必要。本發(fā)酵罐系統(tǒng)配有自動(dòng)消泡裝置，能自動(dòng)控制泡沫。當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)泡沫上升與消泡電極相接觸時(shí)，電路導(dǎo)通，由消泡控制發(fā)出指令開(kāi)啟消泡劑蠕

40、動(dòng)泵加入少量消泡劑，使得泡沫下降。當(dāng)泡沫與電極脫離時(shí)，電路斷開(kāi)，消泡控制使消泡劑蠕動(dòng)泵停止加入消泡劑，完成一次消泡過(guò)程。在消泡自動(dòng)控制過(guò)程中，泡沫對(duì)消泡電極的靈敏度，消泡劑的每次加入量以及加入時(shí)間間隔均可調(diào)節(jié)，使用極為簡(jiǎn)單，能將消泡劑的使用量限制在最低水平。五、 下位機(jī)控制器的操作5.1 鍵盤(pán)及符號(hào)說(shuō)明下位機(jī)控制器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)專用的嵌入式微型計(jì)算機(jī)。所有操作均以鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其操作面板如圖5-1所示：圖5-1 下位機(jī)控制器操作面板符號(hào)說(shuō)明：F1F6 ： 界面切換快捷鍵 ： 光標(biāo)移動(dòng)鍵 09 ： 數(shù)字輸入下位鍵盤(pán)的操作方法是：l 使用F1F6按鍵，可將液晶屏中的界面切換到用戶需要控制的界面；l 使

41、用方向鍵，可將界面中的光標(biāo)移動(dòng)到需要控制的變量上；l 如果是改變運(yùn)行模式，將光標(biāo)移動(dòng)到需要運(yùn)行模式后，直接按確認(rèn)鍵即可；l 如果需要鍵盤(pán)輸入數(shù)字，在輸入數(shù)字后，按確認(rèn)鍵即可。此外，在過(guò)程控制器的面板上方有一排藍(lán)色小燈，用來(lái)指示當(dāng)前控制狀態(tài)。5.2 下位機(jī)控制器的操作步驟5.2.1 下位機(jī)的啟動(dòng)1、 打開(kāi)下位機(jī)在滅開(kāi)始菌操作前，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，就打開(kāi)下位機(jī)，可顯示各個(gè)過(guò)程變量2、 開(kāi)始發(fā)酵當(dāng)滅菌操作結(jié)束，開(kāi)始接種發(fā)酵。循環(huán)水泵自動(dòng)打開(kāi)，循環(huán)水泵指示燈就會(huì)自動(dòng)變亮。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，若溫度設(shè)定為 30 ,而測(cè)量值為 31 ，此時(shí)會(huì)看到“冷卻”指示燈亮，這表明冷卻開(kāi)始，加入冷水的電磁閥自動(dòng)打開(kāi)。應(yīng)注意的是

42、，電磁閥開(kāi)啟的時(shí)間長(zhǎng)短與Ts有關(guān)，兩次開(kāi)啟之間的間隔即為T(mén)s秒。Ts時(shí)間可由操作員設(shè)定。5.2.2 下位控制器的設(shè)定與操作1、 下位機(jī)自動(dòng)控制前的準(zhǔn)備各個(gè)控制回路切換到自動(dòng)前，應(yīng)先人工設(shè)置好PID參數(shù)（已設(shè)定默認(rèn)值，見(jiàn)下表），等待手動(dòng)操作使過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定后，可將控制回路的運(yùn)行方式由手動(dòng)切換到自動(dòng)。2、 控制周期Ts的設(shè)定控制周期Ts秒是兩次控制之間的間隔。Ts時(shí)間可由操作員設(shè)定。應(yīng)注意的是，電磁閥開(kāi)啟的時(shí)間間隔與Ts有關(guān)，兩次開(kāi)啟之間的間隔即為T(mén)s秒。但電磁閥在一個(gè)時(shí)間間隔Ts秒內(nèi)，開(kāi)啟的時(shí)間長(zhǎng)短是與操縱電磁閥的輸出值成正比。3、 手動(dòng)自動(dòng)操作方式的切換被控變量的控制方式有手動(dòng)控制方式或自動(dòng)方式

43、。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，各個(gè)輸出設(shè)備均處于關(guān)閉狀態(tài)，應(yīng)該先以手動(dòng)方式操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定后，才可以完成對(duì)各個(gè)控制回路切換到自動(dòng)。（1） 手動(dòng)操作方式的設(shè)定手動(dòng)操作方式的設(shè)定如下：以被控變量溫度為例來(lái)說(shuō)明其控制方式的設(shè)定。發(fā)酵開(kāi)始之后，l 按鍵F3進(jìn)入溫度控制界面；l 手動(dòng)方式操作的設(shè)定通過(guò)移動(dòng)光標(biāo)使光標(biāo)指向界面中的“手動(dòng)”位置，然后按下“確認(rèn)”鍵確認(rèn)，即完成了手動(dòng)控制的操作。此時(shí)顯示屏上在“手動(dòng)”按鍵后面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小手指示，表明當(dāng)前已處于手動(dòng)狀態(tài)。（2） 自動(dòng)方式的設(shè)定當(dāng)需要設(shè)定為自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只需移動(dòng)光標(biāo)，使光標(biāo)指向界面中的“自動(dòng)”位置，然后按下“確認(rèn)”確認(rèn)，就完成自動(dòng)方式的設(shè)定。4、 手動(dòng)操

44、作手動(dòng)操作只有當(dāng)被控變量處于手動(dòng)控制方式時(shí)，才能夠起作用，否則是無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)操作。使用手動(dòng)方式對(duì)被控變量進(jìn)行操作時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況可以及時(shí)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，是更加直接有效的。手動(dòng)操作步驟如下以溫度控制為例來(lái)說(shuō)明手動(dòng)方式的操作：對(duì)溫度進(jìn)行手動(dòng)操作是比較簡(jiǎn)單，只需要改變手動(dòng)控制的輸出量即可。例如，需要對(duì)溫度進(jìn)行手動(dòng)操作進(jìn)行加熱時(shí)其具體操作如下：（1） 通過(guò)快捷鍵（F1F5），選擇F3，進(jìn)入到溫度控制界面；然后移動(dòng)光標(biāo)使它指向到“手動(dòng)方式”，按下“確認(rèn)”鍵，即進(jìn)入溫度控制的手動(dòng)方式中。此時(shí)，“手動(dòng)方式”后面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小手來(lái)指示當(dāng)前的選擇是手動(dòng)方式。（2） 將光標(biāo)移動(dòng)到手動(dòng)設(shè)置區(qū)域, 通過(guò)上下移動(dòng)光標(biāo)選擇到

45、“控制輸出量”。通過(guò)按數(shù)字鍵輸入所需要設(shè)定的控制量輸出值，如80，并按“確認(rèn)”鍵確認(rèn)；此時(shí)顯示屏中“加熱”后會(huì)出現(xiàn)小手指示當(dāng)前狀態(tài)為加熱。加熱時(shí)是根據(jù)輸入控制量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的占空比輸出控制的，當(dāng)需要停止加熱可以在將控制量輸入為50，此時(shí)就會(huì)停止加熱?？刂屏糠秶鸀?100。l 溫度控制為分程控制?？刂戚敵隽看笥?0時(shí)為加熱狀態(tài)，控制輸出量小于50的時(shí)候?yàn)槔鋮s狀態(tài)。l 對(duì)于其他的被控變量進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)，其操作方式基本上與溫度操作時(shí)是一樣的。l pH控制也為分程控制?？刂戚敵隽看笥?0時(shí)為加堿狀態(tài)，加堿泵開(kāi)；控制輸出量小于50的時(shí)候?yàn)榧铀釥顟B(tài)，加酸泵開(kāi)；控制輸出量等于50時(shí)，加堿泵和加酸泵都關(guān)閉。

46、l 轉(zhuǎn)速控制，控制輸出量0100對(duì)應(yīng)于01000的轉(zhuǎn)速。總之，因?yàn)橛写笃聊坏囊壕э@示屏，及25鍵的操作鍵盤(pán)配合，使得下位機(jī)的操作變的非常簡(jiǎn)單、直接。5、 自動(dòng)控制方式的操作每一個(gè)被控變量的控制，都是由下位機(jī)的過(guò)程控制器發(fā)出的指令，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下位機(jī)自動(dòng)控制方式的操作（以攪拌速度的控制為例來(lái)說(shuō)明，攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)定為 300rpm）其操作順序如下：（1） 首先在主界面上，按下“發(fā)酵開(kāi)始”鍵，使實(shí)驗(yàn)處于運(yùn)行狀態(tài)。屏幕上顯示“發(fā)酵結(jié)束”，并開(kāi)始與上位機(jī)通訊。（2） 根據(jù)顯示屏下面的快捷鍵“F1F5”提示，使用快捷鍵，進(jìn)入轉(zhuǎn)速設(shè)定界面，在設(shè)定界面中，可以清楚的看到在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需要的各個(gè)參數(shù)。（3

47、） 控制回路設(shè)定值的設(shè)定：使用光標(biāo)移動(dòng)鍵，移動(dòng)光標(biāo)到“設(shè)定值”處。在數(shù)字鍵盤(pán)上輸入 300, 此時(shí)的“設(shè)定值”后應(yīng)該出現(xiàn)“300”的數(shù)值；然后按下“確認(rèn)”鍵，確認(rèn)輸入。若輸入有錯(cuò)誤，可以按“清除”鍵，清除數(shù)據(jù)后重新輸入。（4） PID參數(shù)值的設(shè)定：在發(fā)酵過(guò)程中，PID參數(shù)的設(shè)定均應(yīng)根據(jù)過(guò)程特性和需要而定?？刂破焚|(zhì)的好壞即控制精度的高低，是與PID參數(shù)整定數(shù)值的設(shè)定合理與否有很大的關(guān)系。當(dāng)某一被控變量在切換到自動(dòng)狀態(tài)前，應(yīng)先進(jìn)行設(shè)定PID參數(shù)，包括：Kp，Ti，Td； 當(dāng)進(jìn)入自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)先查看當(dāng)前設(shè)定的PID參數(shù)，決定是否需要修改。如需要修改，可按下述方法修改。設(shè)定PID參數(shù)的操作步驟如下：l

48、 將光標(biāo)移動(dòng)到“PID”參數(shù)設(shè)置區(qū)域，先將光標(biāo)指向“Kp”，然后按數(shù)字鍵，輸入需要設(shè)定的數(shù)值，按“確認(rèn)”，確認(rèn)數(shù)據(jù)的輸入；l 按“”，光標(biāo)指向“Ti”，然后按數(shù)字鍵輸入數(shù)值，按“確認(rèn)”鍵，完成“Ti”的輸入；l 同樣的方法可以完成對(duì)“Td”的輸入。（5） 控制周期Ts的設(shè)定：控制周期Ts秒的顯示，是在顯示屏的右下角。如需改動(dòng)，可將光標(biāo)鍵移動(dòng)過(guò)去，直接輸入新的數(shù)據(jù)，并按“確認(rèn)”確認(rèn)。（6） 手動(dòng)/自動(dòng)的切換當(dāng)需要設(shè)定為自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只需移動(dòng)光標(biāo)，使光標(biāo)指向界面中的“自動(dòng)”位置，然后按下“確認(rèn)”確認(rèn)，就完成自動(dòng)方式的設(shè)定。通過(guò)上述操作，完成了攪拌轉(zhuǎn)速的自控操作。攪拌轉(zhuǎn)速能自動(dòng)地控制在300 rpm左

49、右。同樣，溫度、pH、DO、均可按上述的操作步驟完成自動(dòng)控制程序的設(shè)定，但必須強(qiáng)調(diào)的是每一被控變量的Kp，Ti，Td，Ts 則是各不相同的，不能強(qiáng)求一律，否則是無(wú)法達(dá)到最佳控制的目的。此外，系統(tǒng)的PID參數(shù)還可以通過(guò)PID自整定自動(dòng)獲得一個(gè)較好的設(shè)置。5.2.3 推薦的PID參數(shù)的最優(yōu)值控制回路名稱KPTi (秒)Td (秒)TS (秒)1轉(zhuǎn)速控制回路12032溫度PID控制回路406040103pH控制回路9.060003六、 上位機(jī)的操作使用方法說(shuō)明6.1 上位機(jī)軟件的安裝及IP地址設(shè)置1、 上位機(jī)軟件的安裝上位軟件的安裝程序存放在用戶光盤(pán)中。安裝時(shí)只要l 點(diǎn)擊安裝文件夾里面的setup.

50、exe文件；l 然后按照安裝過(guò)程中的提示選擇好安裝目錄，再按下一步，直至安裝結(jié)束。2、 IP地址的設(shè)置l 上位機(jī)程序安裝好后，右鍵點(diǎn)擊網(wǎng)上鄰居點(diǎn)擊屬性找到網(wǎng)絡(luò)連接；l 再右鍵點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)連接選擇屬性，找到TCP/IP，在TCP/IP里面修改IP地址；l 在TCP/IP里面修改IP地址；上位機(jī)IP地址：192.168.0.210 網(wǎng)關(guān)：255.255.255.0。這兩項(xiàng)設(shè)置好即可。3、 與下位機(jī)連接l 用交叉線直接連接下位機(jī)（發(fā)酵罐），或用直通線通過(guò)HUB連接；l 按上述操作設(shè)置好IP地址后，打開(kāi)下位機(jī)（發(fā)酵罐）電源。4、 啟動(dòng)上位機(jī)程序啟動(dòng)上位機(jī)程序就可以看到上位機(jī)操作畫(huà)面上的連接指示燈顏色變綠，

51、表明上下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊連接成功。6.2 工藝流程操作面板（Process Display Panel）的操作步驟工藝流程操作面板是整個(gè)上位機(jī)界面的核心，通過(guò)工藝流程操作面板可以到達(dá)任何一個(gè)面板，完成實(shí)驗(yàn)所需的操作，其操作步驟如下：1、 打開(kāi)上位機(jī)軟件SY-3000El 按6.1操作和設(shè)置，打開(kāi)上位機(jī)軟件SY-3000E后，直接進(jìn)入工藝流程顯示的主界面，如圖6-2所示。流程操作面板主要用于顯示和操作系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，但基本上不直接進(jìn)行控制。l 上位機(jī)軟件SY-3000E打開(kāi)后，下位機(jī)會(huì)主動(dòng)和上位機(jī)建立TCP連接，使主界面中的下位機(jī)連接指示燈亮。l 圖6-2中所示系統(tǒng)由于實(shí)驗(yàn)沒(méi)有開(kāi)始，流程圖中的各個(gè)執(zhí)

52、行機(jī)構(gòu)以紅色靜態(tài)圖片顯示，表示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備沒(méi)有開(kāi)動(dòng)。但由于下位機(jī)的采樣程序已經(jīng)開(kāi)始執(zhí)行，所以各變量（包括罐體溫度、夾套溫度、轉(zhuǎn)速、溶氧、pH）的測(cè)量值已經(jīng)在各個(gè)測(cè)量值顯示框中出現(xiàn)。l 軟件SY-3000E在實(shí)驗(yàn)過(guò)程沒(méi)有開(kāi)始時(shí)，不允許對(duì)各個(gè)控制回路進(jìn)行操作，整個(gè)系統(tǒng)處于準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)。圖6-2 SY-3000E的主界面2、 上位機(jī)操作步驟l 輸入此次實(shí)驗(yàn)的批號(hào)和文件名下位機(jī)開(kāi)機(jī)之初，處于實(shí)驗(yàn)未開(kāi)始狀態(tài)；在上下位機(jī)建立通訊連接以后，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)開(kāi)始按鈕，然后輸入此次實(shí)驗(yàn)的批號(hào)和文件名，即可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證只有在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的狀態(tài)下，才可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。批號(hào)輸入面板和文件名選擇面板如圖6-3所示。

53、 圖6-3 發(fā)酵批號(hào)和歷史數(shù)據(jù)文件選擇面板l 進(jìn)入相應(yīng)控制和顯示操作Ø 點(diǎn)擊相應(yīng)控制按鈕或者流程圖上的相應(yīng)設(shè)備圖，即可進(jìn)入各個(gè)單回路的控制面板如圖64所示；Ø 點(diǎn)擊面板上方的一排按鈕，就進(jìn)入相應(yīng)的控制和顯示功能面板；Ø 點(diǎn)擊測(cè)量值的顯示框，可以打開(kāi)單回路的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線面板。圖6-46.3 儀表校準(zhǔn)（Calibration）操作6.4 控制回路（Control loop Display and Set）的設(shè)定與操作6.5 變量顯示（Display）的操作6.6 動(dòng)態(tài)趨勢(shì)（X-Y Trend Graphs）的操作6.7 報(bào)警顯示（Alarms）操作6.8 關(guān)聯(lián)控制（C

54、ascade Control）操作6.9 以電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的操作過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明6.10 界面的結(jié)構(gòu)圖6.36.10的詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)提供的用戶光盤(pán)中，附件六、上位機(jī)的操作使用方法說(shuō)明。七、 發(fā)酵罐系統(tǒng)的維護(hù)、清洗和保養(yǎng)為了保證發(fā)酵罐正常運(yùn)行，用戶除了必須熟悉設(shè)備的工作原理與各部件的結(jié)構(gòu)、性能作用以及管路、閥門(mén)的作用外，還應(yīng)該重視和加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，只有做到設(shè)備精心維護(hù)才能保證設(shè)備處于最好狀態(tài)，延長(zhǎng)設(shè)備工作年限。7.1 發(fā)酵罐系統(tǒng)的日常檢查維護(hù)和定期檢查維護(hù)發(fā)酵罐系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)可分為日常和定期兩種方式，二者缺一不可。1、 日常檢查維護(hù) （設(shè)備運(yùn)行中的監(jiān)控內(nèi)容應(yīng)做好相應(yīng)記錄）1） 系統(tǒng)壓力、罐內(nèi)壓力是否穩(wěn)定在規(guī)定范圍。2） 攪拌系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)、電磁閥響聲是否正常。3） 培養(yǎng)液顏色是否正常。4） 溫度、溶氧PH顯示參數(shù)是否與設(shè)定符合。5） 罐內(nèi)液位是否正常。6） 閥門(mén)管接頭、各接口是否正常，有無(wú)泄漏情況。2、 定期檢查維護(hù) 1） 隔三個(gè)月，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查修正。2） 斷所有電源、水源、氣（汽）源。3） 仔細(xì)檢查系統(tǒng)所有密封圈、密封端的情況是否正常。如有永久變形、老化、劃傷、損壞，必須