【文章內(nèi)容簡介】 壓液相分析系統(tǒng) ? 實質(zhì)是將樣品送至檢測裝置的一種手段，可以直接將樣品送至檢測裝置，也可與載氣、反應(yīng)劑混合送至檢測系統(tǒng) 4．流動注射式（ Flow Injection Analyser）分析系統(tǒng) FIAlab Instruments 流動注射式分析系統(tǒng) 4．映像在線監(jiān)控系統(tǒng) ? 即直接將光學顯微鏡安裝在反應(yīng)器中，可以觀察到細胞的數(shù)目，單個細胞的尺寸和形態(tài)，還可利用熒光顯微鏡同時估計細胞代謝過程。 生物傳感器在發(fā)酵過程檢測中的應(yīng)用 ? 定義：利用生物催化劑和適當?shù)霓D(zhuǎn)換元件制成的傳感器。 ? 生物材料：固定化酶、微生物、抗原抗體、生物組織等； ? 轉(zhuǎn)換元件：電化學電極、熱敏電阻等 ? 酶電極 ? 微生物電極 ? 免疫電極 （二）在線發(fā)酵儀器的研究進展 1．紅外光譜技術(shù)：新型紅外探頭 2．熒光檢測技術(shù)：分為酶鍵合標記法、直接熒光測量法、熒光試劑測量法 3．離子敏場效應(yīng)晶體管傳感技術(shù)：利用離子敏感薄膜或生物活性功能膜代替金屬構(gòu)成的新型有源半導體化學敏感器件 間接測量：軟測量技術(shù) ? 以目前可有效獲取的測量信息為基礎(chǔ)，通過計算機實現(xiàn)重要過程變量的估計，其軟件可根據(jù)被測對象的變化進行改造。在發(fā)酵過程中，由易測量的過程變量（如 O2和 CO2），借助于“軟測量”模型，通過各種計算和估計，實現(xiàn)對待測過程變量（如生物量、產(chǎn)物濃度）的軟測量 二、發(fā)酵過程的自動控制 變量測量和變化規(guī)律的認識 → 控制器 (自動化儀 表、計算機組成 ) → 控制關(guān)鍵變量 → 控制發(fā)酵過程 基本的自動控制系統(tǒng) ①前饋控制 ②反饋控制 ③自適應(yīng)控制 發(fā)酵自動控制系統(tǒng)的硬件組成 過程控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況及特點 生產(chǎn)過程自動控制 自動控制技術(shù)在工業(yè) 、 農(nóng)業(yè) 、 國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化中起著十分重要的作用 ， 自動控制水平的高低也是衡量一個國家科學技術(shù)先進與否的重要標志之一 。 隨著國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的發(fā)展 ， 自動控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛 ， 其重要作用也越來越顯著 。 20世紀 40年代 手工操作狀態(tài)，只有少量的檢測儀表用于生產(chǎn)過程。 20世紀 40年代末～ 50年代 過程控制系統(tǒng) ：多為單輸入、單輸出簡單控制系統(tǒng) 自動化儀表 ：采用的是基地式儀表和部分單元組合儀表（氣動 Ⅰ 型和電動 Ⅰ 型）； 控制理論：以反饋為中心的經(jīng)典控制理論 過程控制系統(tǒng)發(fā)展狀況 20世紀 60年代： 過程控制系統(tǒng) ： 串級、比值、均勻、前饋和選擇性等多種復雜控制系統(tǒng)。 自動化儀表 ： 單元組合儀表（氣動 Ⅱ 型和電動 Ⅱ 型）成為主流產(chǎn)品。 60年代后期，出現(xiàn)了專門用于過程控制的小型計算機，直接數(shù)字控制系統(tǒng)和監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)開始應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域。 控制理論 ： 出現(xiàn)了以狀態(tài)空間方法為基礎(chǔ)，以極小值原理和動態(tài)規(guī)劃等最優(yōu)控制理論為基本特征的現(xiàn)代控制理論 ,傳統(tǒng)的單輸入單輸出系統(tǒng)發(fā)展到多輸入多輸出系統(tǒng)領(lǐng)域。 控制理論：形成了大系統(tǒng)理論和智能控制理論。模糊控制、專家系統(tǒng)控制、模式識別技術(shù) 20世紀 70～ 80年代 過程控制系統(tǒng) ： 最優(yōu)控制、非線性分布式參數(shù)控制、解耦控制、模糊控制 自動化儀表 ：氣動 Ⅲ 型和電動 Ⅲ 型，以微處理器為主要構(gòu)成單元的智能控制裝置。集散控制系統(tǒng)（ DCS）、可編程邏輯控制器 (PLC) 、工業(yè) PC機、和數(shù)字控制器等，已成為控制裝置的主流。 控制理論：人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 20世紀 90年代至今：信息技術(shù)飛速發(fā)展 過程控制系統(tǒng) ：管控一體化現(xiàn)場，綜合自動化是當今生產(chǎn)過程控制的發(fā)展方向。 自動化儀表 ：總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，引起過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)上的重大變革?，F(xiàn)場儀表的數(shù)字化和智能化，形成了真正意義上的全數(shù)字過程控制系統(tǒng)。各種智能儀表、變送器、無紙紀錄儀 過程控制系統(tǒng)特點 生產(chǎn)過程的連續(xù)性 在過程控制系統(tǒng)中，大多數(shù)被控過程都是以長期的或間歇形式運行，在密閉的設(shè)備中被控變量不斷的受到各種擾動的影響。 被控過程的復雜性 過程控制涉及范圍廣，被控對象較復雜 控制方案的多樣性 過程控制系統(tǒng)的控制方案非常豐富 過程控制的主要內(nèi)容 自動檢測系統(tǒng) 利用各種檢測儀表對工藝參數(shù)進行測量、指示或記錄 自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng) 自動信號系統(tǒng)：當工藝參數(shù)超出要求范圍，自動發(fā)出聲光信號 聯(lián)鎖保護系統(tǒng)：達到危險狀態(tài)，打開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急停車 自動操縱及自動開停車系統(tǒng) 自動操縱系統(tǒng)：根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設(shè)備進行某種周期性操作 自動開停車系統(tǒng)：按預先規(guī)定好的步驟將生產(chǎn)過程自動的投入運行或自動停車 自動控制系統(tǒng)： 利用自動控制裝置對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進行自動控制，使他們在受到外界擾動的影響而偏離正常狀態(tài)時，能自動的回到規(guī)定范圍。 過程控制系統(tǒng)的組成 過程控制系統(tǒng) 檢測元件（裝置） 控制器 執(zhí)行器（裝置） 檢測被控制的物理量 將設(shè)定值與測量信號進行比較，求出它們之間的偏差 ,然后按照預先選定的控制規(guī)律進行計算并將計算結(jié)果作為控制信號送給執(zhí)行裝置 作用是接受控制器的控制信號，直 接推動被控對象，使被控變量發(fā)生 變化 過程控制系統(tǒng)的兩種表示形式 方框圖 方框、信號線、比較點、引出點 組成 控制系統(tǒng)或系統(tǒng)中每個環(huán)節(jié)的功能和信號流向的圖解表示 帶有輸入輸出信號的方框 比較點 分支點 繪制方框圖注意事項 過程控制系統(tǒng)的兩種表示形式 通過測量變送裝置將被控變量的測量值送回到系統(tǒng)的輸入端 反饋 負反饋 正反饋 發(fā)酵罐 過程控制系統(tǒng)的兩種表示形式 連接線 通用的儀表信號線和能源線的符號是細實線。連接線表示相連及交叉時，可采用圖（ a）（ b）形式。在復雜系統(tǒng)中，當有必要表明信息流動方向時，應(yīng)在信號線符號上加箭頭 ,如圖 (c)所示。 (a) (b) (c) 過程控制系統(tǒng)的主要類型 閉環(huán)控制系統(tǒng) 指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的控制系統(tǒng) 。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點 ： 不管任何擾動引起被控變量偏離設(shè)定值，都會產(chǎn)生控制作用去克服被控變量與設(shè)定值的偏差。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的 缺 點 ： 由于閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制作用只有在偏差出現(xiàn)后才產(chǎn)生 ， 當系統(tǒng)的慣性滯后和純滯后較大時 ， 控制作用對擾動的克服不及時 ， 從而使其控制質(zhì)量大大降低 。 過程控制系統(tǒng)的主要類型 閉環(huán)控制系統(tǒng) 分類 根據(jù)設(shè)定值分為 定值控制 系統(tǒng)， 隨動控制 系統(tǒng)和 程序控制 系統(tǒng)。 定值控制系統(tǒng) 特點 ：設(shè)定值是固定不變的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。 作用 ：克服擾動的影響