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毕业设计(论文)开题报告学生姓名学号所在学院电气工程及其自动化学院专业自动化设计(论文)题目生物发酵过程自动加药限制系统设计指导老师2023年1月17日毕业设计(论文)开题报告
1.结合毕业设计(论文)课题状况,依据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述文献综述
一、生物发酵自动加药限制系统的背景在电力、石油、化工、冶金工业、环境工程、水处理、化工、印染等领域中常须要将某种液体连续自动地注入到另一种液体中成为一种混合液,或者使加入的药剂与液体中存在的某种组分发生化学反应,以达到预期的工艺要求生产过程中是连续的,这种投加工作必需同样是连续的,须要一种既能配置溶液,又能定量定时投加药剂的全自动加药装置设备[4]微生物发酵工程是生化工程和现代生物技术及其产业化的基础发酵过程测控系统是发酵系统中重要的组成部分,干脆影响着发酵过程生产通过测控系统对发酵过程实施有效的监测与限制,确保发酵过程生产正常运行,提高发酵的产量和质量目前所运用的发酵过程测控系统结构尚不完善,其稳定性和限制水平普遍不高,不能很好地满意发酵生产需求因此,探讨发酵过程测控系统的集成方法,集成智能化的发酵测控系统具有重要的实际应用价值[5]生物发酵自动加药限制系统的工作原理及运行特性自动加药设备是以计量泵为主要投加设备、将溶药箱、搅拌器、液位计、平安阀、止回阀、压力表、过滤器、缓冲器、管路、阀门、底座、扶梯、自动监视系统、电力限制系统等按工艺流程须要组装在一个公共平台上,形成一个模块,即所谓的撬装式组合式单元(简称“撬体)[7]按须要将o定量的药剂放入搅拌溶液箱内进行搅拌溶解,溶解完毕后再通过计量泵送至投加点的工作过程,加药量的大小可自由随意调整,以满意不同加药量的场所加药装置,采纳的是机电一体化结构形式,从安装上可分为固定式和移动式(推车式),每种形式的加药装置均配有搅拌系统、加药系统和自动限制系统几个固定式撬装可组合成一个整体,加上变频限制系统,可实现就地限制、远程自动限制、手动和自动相互转换加药具有结构紧凑,体积小、噪音低、工作平稳、安装简洁、操作运用便利等优点加药装置通过不同的工艺设计,精确配置各类固体和液体的化学药品的溶液,再用计量泵精确投加,以达到各种设计要求如除垢、除氧、混凝、力13酸、加碱等加药过程可手动操作,也可通过PC机、磁翻板液位计、PH计、行程限制器、变频器等各种电器、仪表、使加药装置成为机电一体化产品、实现自动限制加药装置的加药量及加药压力,可依据工业流程的须要,选取合适的计量泵流量从lL/h到8000L/h,压力从O.IMPa到25MPa范围内均可选择到合适的产品[6],计量泵的计量精度可高达±1%,并且可以实现多种介质同时输送,单独调整除此之外,这次设计还运用到了模糊PID限制的原理模糊PID限制器,即利用模糊逻辑算法并依据肯定的模糊规则对PID限制的比例、积分、微分系数进行实时优化,以达到较为志向的限制效果模糊PID限制共包括参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊、PID限制器等几个重要组成部分计算机依据所设定的输入和反馈信号,计算实际位置和理论位置的偏差e以及当前的偏差变更ec,并依据模糊规则进行模糊推理,最终对模糊参数进行解模糊,输出PID限制器的比例、积分、微分系数这次设计主要是测试pH值进而进行自动加药,所以就pH自动加药系统说一说首先由pH传感器检测到中和池或化工反应釜中液体的pH值,并传输给工业pH计,再依据生产工艺的要求,在工业pH计上设定高、低限制点,工业pH计将输入的pH信号和高、低设定值进行比较后输出开关信号或比例限制信号给限制箱,由限制箱去调整限制计量泵加酸液或者碱液本系统不须要人员操作,自动限制,从而大大提高了加药的精度和工作效率,保障了生产工艺的稳定和人员的平安PH自动调整加药系统首先在工业pH计上把被处理水所须要的PH值设定好,计量泵起先工作添加药液,由工业pH计检测水中的PH值,并在工业pH计限制表中显示出来工业pH计限制表自动将测量值与设定值进行比较.若测量值与设定值不同时,限制计量泵的启停,这样就可自动把水中的PH值限制在设定值上在电厂的给水加药中,原理与其类似锅炉水中适当添加磷酸盐及氢氧化钠,可提高炉水的缓冲性能并对维持炉水pH值的稳定有很大的作用,故能防止锅炉水冷壁的结垢和腐蚀.平衡磷酸盐处理时,磷酸盐的加入量必需适当,这就要求计量泵必需能够自动调整加药量,调整信号是依据汽水取样系统磷酸根表和pH表送来的4〜20mA信号,限制计量泵的转速.(由于磷酸根的信号比较弱,变更范围小,不易限制,所以本限制系统采纳pH表的4〜20mA信号作为调整信号)通过检测pH值来限制炉水中磷酸盐的加入量,pH值要求限制在之间,当其中一台机组的pH值低于
9.4时便启动相应机组的加药泵⑵,此时磷酸盐加药箱内的磷酸盐溶液经过管道(管道上的阀门都为手动阀,正常时都是打开状态)被泵入相应机组的除氧器出水管加药点,炉水中加入适当的磷酸盐及氢氧化钠,可提高炉水的缓冲性能并对维持炉水pH值的稳定有很大的作用,故能防止锅炉水冷壁的结垢和腐蚀生物发酵自动加药限制系统的组成上位监控部分整个系统的上位监控部分可由一台工业计算机来完成.监控工作人员可通过CRT实时监控系统的运行状况,设定或修改系统的运行参数,同时可通过CRT远程软件操作限制系统运行,上位工控机进行数据处理和管理,并可与MIS系统等实现联网[3]在上位机上,可对限制器进行组态,组态范围包括:限制器的网络地址、限制器的时间、选择限制算法、设定算法参数、设定限制量的设定点、选择算法的输入量及输出量的通道等下位限制部分自动加药限制系统的核心是一套限制器,可编程限制器(PLC)是近年来发展起来的并得到广泛应用的新一代工业自动化限制装置,它已成为解决自动限制问题的最有效工具之一,越来越受到人们的重视.限制器安装在现场,采集相应的水质数据.由于化学加药系统具有纯滞后性质,会导致限制作用不刚好,引起系统产生超调或振荡,而利用计算机可以便利地实现滞后补偿.经过限制器的限制算法,采纳经改进的数字PID限制算法,输出限制信号(4〜20mA)到现场调整设备,以调整加药泵的出力.调整设备可以是直流电机,干脆通过调整电机电压来变更转速;可以是步进电机,通过变更加药泵的行程来调整加药泵出力;还可以是变频器,调整加药泵沟通电机的转速,随着电力电子技术的发展,沟通变频调速限制方法得到了广泛的应用,我们采纳变频调速进行化学加药自动限制,由于不须要对管路进行改造,系统牢靠,得到了人们的认同,并取得了良好的效果PLC设备选型及说明[1]CPU模块:以西门子的CPU224作为限制器的核心,具有丰富的指令系统,能够进行各种困难的逻辑运算和算术运算,同时可以进行各种函数运算,如信号标度变换、信号滤波、PID运算等.在CPU模块内部,由微处理器通过数据总线、地址总线、限制总线以及协助电路连接存储器、接口及I/O单元,借助编程器接收键入的用户程序和数据;读取并说明执行用户程序;按规定的时序接收输入状态,刷新输出状态,与外部设备交换信息;诊断PC的硬件状态等[1].(CPU自带D/A模块:输出是4〜20mA电流信号.一般来说,变频器既有4〜20mA信号输入端子,也有电压输入端子,在这里采纳4〜20mA标准信号输出以限制变频器的频率,以此变更加药量A/D模块:EM235模拟量混合模块(4输入、1输出)是高速12位模拟量模块,能在149ms内将模拟量转换成相应的数字量,输入可以是电压信号,也可以是电流信号.一般来说,pH值表都有4〜20mA信号输出,因此采纳4〜20mA标准信号输入生物发酵自动加药限制系统的意义为了在发酵液变更过程的状况下达到最佳效果,须要对所加化学药剂量自动跟踪调整限制加药速度,因此采纳先进的自动限制方式来限制全自动加药装置的加药量[10]全自动加药装置能自动按水处理技术要求自动精确、定量投加药剂,这样可以大大削减现场施工工作量,避开了中间环节的差错,有效地保证工期和工程质量,削减用户的麻烦和损失随着生物技术的快速发展,微生物发酵技术对人们生活的影响越来越大,其涉及了医药、食品、能源等领域为了使发酵生产能按预期目标进行,提高发酵产量和质量,须要对发酵过程进行监督限制目前,国内大部分试验室或工厂的发酵过程限制还处于手工限制阶段,限制效果的好坏取决于操作员的阅历,导致发酵产物质量的不稳定,也不利于扩大生产规模计算机技术和限制技术的发展为解决这一冲突供应了基础,建立基于计算机技术的发酵过程测控系统,不仅能够实现酵母发酵生产过程的自动限制,降低工人劳动强度,提高限制精度,而且能够实时供应生产过程信息,为发酵生产调度和管理供应依据此外,从发酵生产过程的特点,可以看动身酵过程是一个动态的、具有高度非线性和时变性的过程⑺在发酵生产中,为了提高投入产出比,往往须要对发酵过程进行优化限制,但由于发酵过程的困难性,难于建立精确的数学模型,并且许多发酵参数不行在线检测,致使常规限制方法很难获得良好限制效果随着智能限制技术的发展,诸如专家系统、模糊限制、神经网络等智能限制算法己经起先应用于发酵过程限制,并取得了良好的限制效果因此,探讨基于计算机的测控技术,构建牢靠、稳定的发酵过程测控系统,并应用人工智能技术实现发酵过程的优化限制具有重要的理论和实际应用价值
五、软件介绍上位机软件WinCC系统概述WinCC是在生产和过程自动化中解决可视化和限制任务的工业技术中性系统它供应了适用于工业的图形显示、消息、、归档以及报表的功能模块.高性能的过程耦合、快速的画面更新、以及牢靠的数据使其具有高度的适用性[1]PLC200smart限制器供应不同类型、I/点数丰富的CPU模块,单体I/O点数最高可达60点,可满意大部分小型自动化设备的限制需求另外,CPU模块配备标准型和经济型供用户选择,对于不同的应用需求,产品配置更加敏捷,最大限度的限制成本配备西门子专用高速处理器芯片,基本指令执行时间可达
0.15us,在同级别小型PLC中遥遥领先一颗强有力的“芯”,能让您在应对繁琐的程序逻辑,困难的工艺要求时表现的镇定自若CPU模块本体标配以太网接口,集成了强大的以太网通信功能一根一般的网线即可将程序下载到PLC中,便利快捷,省去了专用编程电缆通过以太网接口还可与其它CPU模块、触摸屏、计算机进行通信,轻松组网西门子Smart触摸屏西门子顺应市场需求推出的SIMATIC精彩系列面板SMART LINE,精确地供应了人机界面的标准功能,经济适用,具备高性价比如今,全新一代精彩系列面板的功能得到了进一步的提升,与S7-200SMART PLC组成完备的自动化限制与人机交互平台,为您的便捷操控供应了志向的解决方案西门子视窗限制中心SIMATICWinCC:作为SIMATIC全集成自动化系统的重要组成都分,WinCC确保与SIMATIC S5,S7和505系列的PLC连接的便利和通讯的高效;WinCC与STEP7编程软件的紧密结合缩短了项目开发的周期此外,WinCC还有对SIMATIC PLC进行系统诊断的选项,给硬件维护供应了便利参考文献[1]张秀香.基于PLC的锅炉加药自动限制系统[北兰州工业学院学报,2023,
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[16]Martins,Fernando G,Coelho,Manuel AN.Com PutChem Enng,2000,242:853——858毕业设计(论文)开题报告
2.本课题要探讨或解决的问题和拟采纳的探讨手段(途径):要探讨或解决的问题
1.了解自动加药系统的基本结构,首先PLC200Smart限制器、西门子Smart触摸屏以及加药设备相互连接,由PLC200Smart限制器限制,西门子Smart触摸屏进行参数更改,进而限制加药设备的自动加药;
2.了解自动加药系统的探讨背景微生物发酵工程是生化工程和现代生物技术及其产业化的基础发酵过程测控系统是发酵系统中重要的组成部分,干脆影响着发酵过程生产通过测控系统对发酵过程实施有效的监测与限制,确保发酵过程生产正常运行,提高发酵的产量和质量;
3.了解自动加药系统的意义全自动加药装置能自动按水处理技术要求自动精确、定量投加药剂,这样可以大大削减现场施工工作量,避开了中间环节的差错,有效地保证工期和工程质量,削减用户的麻烦和损失;
4.了解自动加药系统的工作原理自动加药设备是以计量泵为主要投加设备、将溶药箱、搅拌器、液位计、平安阀、止回阀、压力表、过滤器、缓冲器、管路、阀门、底座、扶梯、自动监视系统、电力限制系统等按工艺流程须要组装在一个公共平台上,形成一个模块,即所谓的撬装式组合式单元(简称“撬体”)按须要将定量的药剂放入搅拌溶液箱内进行搅拌溶解,溶解完毕后再通过计量泵送至投加点的工作过程,加药量的大小可自由随意调整,以满意不同加药量的场所加药装置,采纳的是机电一体化结构形式,从安装上可分为固定式和移动式(推车式),每种形式的加药装置均配有搅拌系统、加药系统和自动限制系统几个固定式撬装可组合成一个整体,加上变频限制系统,可实现就地限制、远程自动限制、手动和自动相互转换加药;
5.了解自动加药系统的组成由上位监控部分、下位限制部分、PLC组成;
6.基于PLC设计出自动加药系统的限制策略图以及仿真结果图采纳的探讨手段通过查阅大量的参考资料,对自动加药系统能有肯定的了解,同时基于现在限制理论的基础学问对自动加药系统进行探讨依据理论分析,建立自动加药系统的仿真模型,依据理论分析,进行数值的计算,利用仿真软件的进行仿真,完成自动加药系统的仿真结果图毕业设计(论文)开题报告指导老师看法
1.对“文献综述”的评语
2.对本课题的深度、广度及工作量的看法和对设计(论文)结果的预料:指导老师年月日所在专业审查看法负责人年月日毕业设计(论文)开题报告指导老师看法
1.对“文献综述”的评语:
2.对本课题的深度、广度及工作量的看法和对设计(论文)结果的预料:指导老师2023年1月10H所在专业审查看法:负责人年月日。