【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(xué)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(dāng)?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(xué)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(biāo)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(dǎo)體化學(xué)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?fàn)顩r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(xué)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(xué)技術(shù)先進與否的重要標(biāo)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(jì) 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(jì) 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?fàn)顩r 20世紀(jì) 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(fù)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(jì) 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(jì) 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(dāng)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(jì)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(fù)雜性 過程控制涉及范圍廣，被控對象較復(fù)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(dāng)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(yù)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(yù)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(yù)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(fù)雜系統(tǒng)中，當(dāng)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(dāng)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