工业化大生产发酵生产过程计算机控制技术新进展
工业控制的应用现状和发展趋势
现代工业控制总线的发展趋势前言随着计算机、通信、自动控制、微电子等技术的发展，大量智能控制芯片和智能传感器的不断出现，以及在传感器、通信和计算机领域所取得的巨大成就使人们对系统综合性能尤其是安全性能提出了越来越高的要求：希望能对系统设备的工作状况进行实时监测和控制，并在此基础上实现设备的智能维护。
对企业自动化设备而言，对其工作状况进行远程监测和控制，不仅可方便设备管理者随时了解设备工作状态，设备出现异常时主动报警，便于及时维修，还可拓宽设备服务范围，提高工作性能，延长使用寿命。
这一目标的实现对控制网络在开放性、互连性、分散性等方面提出了更高要求。
一分散控制系统(DCS)当前工业控制计算机的应用范围仍以大系统、分散对象、连续生产过程(如冶金、石化、电力)为主，采用分布式系统结构的分散控制系统仍在发展。
由于开放结构和集成技术的发展，进一步扩展了大型分散控制系统的应用。
1. 应用现状DCS自1975年问世以来，大约有3次比较大的变革，70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发并没有动态流程图，通信网络基本上是轮询方式；80年代通信网络较多使用令牌方式；90年代操作站出现了通用系统，90年代末通信网络有的部分遵循TCP/IP协议，有的开始采用以太网。
20多年来，DCS已广泛应用于各工业领域并趋于成熟，成为工业控制系统的主流。
虽以现场总线为基础的FCS发展很快，最终将取代传统DCS，但其发展仍面临一些问题，如统一标准、仪表智能化等。
而传统控制系统的维护和改造还需DCS，因此FCS完全取代传统DCS尚有较长过程。
现DCS的新产品的特点为：系统开放、管控一体化及带有先进控制软件，DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和推广应用。
2. DCS存在的问题(1)1对1结构。
1台仪表，1对传输线，单向传输1个信号。
这种结构造成接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难。
(2)可靠性差。
计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究
计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究摘要：计算机控制技术应用于工业生产，可提升工业生产效率，同时在安全性以及性能提升方面都要发挥着重要作用。
本文主要概述数字控制技术、IPC系统、可编程控制器、集散式控制系统等在内的计算机控制技术的工业自动化生产中的应用，其中以集成化系统在汽车生产线当中的应用为例，对计算机控制技术做研究与论述，为其在工业自动化生产中未来的发展保驾护航。
关键词：计算机控制技术；工业自动化；生产；应用研究。
一、计算机控制技术计算机控制系统的主要目的是可以通过硬件、软件实现控制被控对象的目的。
软件作为计算机控制系统的核心，而硬件则负责搭建计算机控制系统和被控制对象之间的桥梁。
自动控制系统便是依托计算机控制技术而形成，其结构示意图如下：图一自动控制系统典型结构系统图二、自动化生产线中应用自动控制技术意义（一）相辅相成、共同发展目前，计算机控制技术朝着智能化的方向发展，应用于工业生产线可对语音、文字、图像等各种生物技术进行模拟，可促使自动化生产线从单一的流水线转变为复杂的工业系统和对象，从而朝着复杂综合的方向发展[1]。
（二）自动化生产线设备节能改造自动化生产线应用计算机控制技术，可以规避传统手工作坊造成的工作效率低下及劳动力浪费等不良现象。
计算机控制技术当中的自动机程序，可根据用户所需生产线要求更新调配计算机系统，提高生产线和计算机控制系统之间的适配率，在不进行整体改造和维修的基础上，满足客户多样化的要求。
在现代科技的带领下，计算机控制技术中技术代码不断更新迭代，应用于自动化生产线电气设备，可大幅度降低成本以及开发周期，获取更高的技术开发效率和质量，以此实现利益最大化。
除此之外，新旧计算机系统合并使用，也可节省资源降低生产成本[2]。
三、计算机控制技术在工业自动化生产中的应用分析（一）数字控制数字控制技术可控制由生产需求设计而成的数字编码。
生产需求质量转化为工业生产设备可识别代码，在数字控制技术的帮助下实现自动化生产。
先进控制技术在工业生产中的应用研究
先进控制技术在工业生产中的应用研究随着科技的不断进步，控制技术在工业的各个领域中得到广泛应用。
先进控制技术是将各种控制技术和算法进行灵活的组合，满足各个复杂工业控制系统的要求。
其综合效果不仅较单一的控制技术更加优越，而且可以应用于各种工业配置，控制对象的种类也更加丰富。
在当今工业生产中，先进控制技术正在成为一种核心技术，使用它可以提升产品质量和生产效率，降低生产成本，增强企业核心竞争力。
一、工业生产中的先进控制技术应用在许多富有实践的工业应用中，先进控制技术正得到广泛的应用。
其中包括基于模型的控制(MPC)技术、高级过程控制(APC)技术、视觉控制技术、人机交互技术等等。
这些技术可应用于各种工业控制系统，如化工、冶金、制药、纺织、食品加工、造船等等。
下面将介绍工业生产中的先进控制技术应用。
1. 基于模型的控制技术(MPC)基于模型的控制技术是一种在工业过程控制领域中广泛应用的高级控制技术。
MPC 技术是通过在整个系统的模型基础上建立一个虚拟控制环，实现对系统的更有效、更精确的控制。
通过 MOC 的最优化方法，系统可以调整控制策略，得到更好的目标状态。
MPC 技术在化工、纺织、食品加工和造船行业中都得到广泛应用。
2.高级过程控制技术(APC)高级过程控制技术(APC)是一种灵活、动态和高效的工业控制技术，用于建立复杂的工业控制系统，包括温度、压力、流量、浓度、PH值和液位等参数的控制等。
APC 技术可以采用在线优化、模拟、计算机建模等技术，从而解决各种工业过程控制中的典型问题，如模型不确定性、设备失效、噪声扰动等。
3. 视觉控制技术视觉控制是通过对各种生产流程进行图像处理技术和算法的应用，实现工业过程的自动化控制。
视觉控制技术可以使用该技术来实现对工业过程中的物料、产品、机器和设备进行自动化检测和控制。
4. 人机交互技术人机交互技术包括工业计算机、智能机器人、机器视觉等等。
它们可以增强员工与机器之间的互动，改善生产空间的人机界面，降低员工的工作压力，提高生产效率和质量。
我国发酵工业的现状和发展趋势
生物技术121班刘倩芸 2我国发酵工程的发展现状和发展趋势引言发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。
发酵技术有着悠久的历史，作为现代科学概念的微生物发酵工业是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程等的新技术。
由于发酵工业具有投资少、见效快、污染小等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。
摘要：发酵工业是指人们利用微生物的发酵作用大规模生产发酵产品的一门传统工业。
至今，我国已形成了一个品种繁多，门类较齐全，具有相当规模的独立工业体系，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。
【1】关键词：我国发酵工业现状趋势问题意见很早以前，人们就利用发酵技术来生产产品，直到近代才发现发酵是由微生物引起的。
发酵工业自20世纪60年代以来迅猛发展，所涵盖的产品也从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。
发酵工业是一种以高科技含量为特征的新型工业。
发酵工业的迅速发展不仅带动了相关行业的发展，而且对提高产品质量及改善环境等，发挥了重要作用。
【2】一、我国发酵发展的历史我国传统发酵历史悠久，在《黄帝内经素向》、《汤液醪醴论》里，已有酿酒的记载。
在汉武帝时代开始有了葡萄酒，距今已有两千多年的历史。
改革开放促进了社会经济和科学技术的迅速发展，发展了一批具有现代生物技术特征的新产品，使发酵工业进入了一个新的发展阶段。
【3】二、我国发酵工业的现状我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础。
特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。
目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。
随着科技创新和技术进步的推进，科技推广应用和产业化步伐的加快，发酵产业产品空间进一步拓展、产业链不断延伸，发展前景更加广阔。
【4】我国发酵工业的巨大发展不仅在于产量的巨大提升，更在于发酵技术和发酵工艺的巨大进步。
计算机控制技术及其应用
计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用：计算机控制技术，作为现代信息技术的重要组成部分，已经广泛应用于各个领域，深刻影响了人们的生活和工作。
它以计算机为核心，利用电子、通信和控制工程等学科知识，实现对各种设备和过程的自动化控制。
这种技术具有众多优势，如高效、精确、可靠、灵活等特点，具备了强大的应用潜力。
计算机控制技术在工业领域的应用是最为显著的。
传统的生产制造过程中，需要大量的人力参与并进行手动操作，工作效率低下、易出错。
而引入计算机控制技术后，生产设备可以通过计算机指令自动完成各种操作，大大提升了生产效率。
例如，汽车制造业在焊接、喷涂等环节中，广泛采用机器人进行精确和高效的操作。
而在智能制造时代，计算机控制技术更是成为了推动工业4.0发展的重要基础，实现了生产系统的数字化、智能化和灵活化。
除了工业领域，计算机控制技术在交通、能源、医疗、农业等众多领域也有广泛应用。
在交通领域，智能交通系统通过计算机控制技术实现了交通信号的智能化控制、车辆导航等功能，有效提升了交通效率和安全性。
能源领域，计算机控制技术被应用于电力系统的自动化调度和管理，实现对电网的智能监控和优化运行。
在医疗领域，计算机控制技术被应用于医疗设备的自动化操作和精确控制，提升了医疗诊疗的水平。
农业领域，计算机控制技术被应用于智能化的农机械和农业生产系统中，从耕作、种植到收割等环节实现自动化和智能化，提高了农业生产效率和质量。
然而，计算机控制技术的应用也面临一些挑战。
首先是安全性问题，网络攻击、系统漏洞等风险威胁着计算机控制系统的安全运行，因此必须加强系统的安全性设计和防护措施。
其次是人机交互问题，计算机控制系统的用户界面应简洁、直观、易于操作，以提高用户的工作效率和便捷性。
此外，还需要解决多个系统的数据共享和集成，以提高各个行业或领域内的协同效应。
总之，计算机控制技术在各个领域的应用前景广阔。
我们应密切关注相关技术的发展及应用，推动其进一步融入生产、生活和社会的方方面面。
计算机控制在化工生产中的应用
计算机控制在化工生产中的应用摘要：在化工行业生产规模不断的扩大下，传统生产方法已不能适应当代管理新需求。
计算机技术发展，在一定程度上推动化工生产的变革，特别是计算机控制技术提升了化工生产对各信息的分析和判断，在化工生产中发挥着十分重要地作用。
基于此，本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析计算机控制在化工生产中地应用，希望对相关从业人员有所帮助。
关键词：化工生产；计算机技术；控制系统1数字直接控制系统在化学生产过程中，可以通过计算机外部设备和A / D转换器有效地实现生产现场。
由测量装置发送的电信号被转换成计算机可接受的数字信号。
与给定信号R相比，测量信号可以获得信号偏差= E.然后，计算机可以通过使用数字控制器计算与= E相关的各种控制律。
进而实现控制信号的输出。
因为计算机传输的数字信号处于不连续状态。
因此，需要通过数字/模拟（D / A）转换和保持器的控制将数字信号转换为模拟信号，从而实现对生产过程的控制。
例如，当化学生产涉及净化水系统或注入水系统的控制时，通常需要控制pH的变化。
生产过程中PH值的变化曲线不是线性相关的，普通模拟仪器的控制非常困难。
然而，当我们通过计算机控制时，当PH值改变时，计算机系统将自动改变控制器的系数以补偿非线性PH中和曲线。
在控制PH值的过程中，计算机所设置的系数模型能够接受发送PH信号，基于其信号，自动化计算出最合适地控制器系数，把系数传输至控制器中，将系统给出的PH信号和测量的PH信号实施比较后，把较差的信号发送至控制器中，进行计算。
得出控制器输出相关控制的信号，将这种可以自主变换系数地控制方法，称为是自适应的控制方法。
在现阶段，批量生产阶段，随着产品的产量、质量需求，传统手工操作的方法也难以满足其要修，为在最小化材料、能量消耗的过程中，实现更高地生产效率，在必要的实施可以放弃以往所使用的模拟器，应用计算机的技术，实现了间歇生产控制的工作，对生产过程温升、压力进行实现，自动的加热到最终输出物料。
计算机控制技术的发展及趋势
计算机控制技术的发展及趋势张赟枫自动化13040901130425一、计算机控制技术的发展1、第一代工业计算机控制技术第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。
STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。
国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。
STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。
2、第二代工业计算机控制技术1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。
随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。
美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。
历史的发展已经证明了这个论断的正确性。
IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。
90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。
但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。
自动化与计算机控制技术
自动化与计算机控制技术在现代社会中，自动化与计算机控制技术已经成为各行各业中不可或缺的重要部分。
它们的应用范围涉及工业生产、交通运输、医疗保健、农业等各个领域，提高了生产效率，降低了成本，并且为人们的生活带来了便利。
本文将探讨自动化与计算机控制技术的发展现状、应用领域以及对社会的影响。
自动化技术的发展可以追溯到上个世纪。
随着科技的进步和工业化的发展，人们开始意识到利用机械设备和电子技术来取代人为操作能够提高效率和质量。
最早的自动化技术是机械化的，如使用机械装置来完成简单的重复任务。
随着计算机技术的快速发展，自动化技术逐渐向数字化、智能化的方向发展。
现代的自动化系统采用计算机控制，可以对复杂的过程进行精确控制和迅速响应，从而提高了生产效率和品质。
自动化技术的应用领域非常广泛。
在工业生产中，自动化设备能够取代人工完成繁重、危险和精细的工作，提高生产效率和安全性。
例如，自动化生产线可以灵活地适应不同的生产需求，降低人力成本，并且减少了由于人为操作导致的错误和事故。
在交通运输领域，自动驾驶技术的发展正逐渐改变着我们的出行方式。
自动驾驶汽车可以减少交通事故的发生，提高交通流量和道路利用率。
此外，自动化技术还应用于医疗保健领域，例如手术机器人可以帮助医生完成复杂的手术程序，提高手术精确度和患者的康复率。
在农业方面，自动化技术可以用于精确农业，通过传感器和控制系统优化农作物的生长环境，提高产量和品质。
自动化与计算机控制技术对社会的影响深远。
首先，它带来了高效率和高质量的生产方式。
自动化设备可以持续、准确地完成大量重复的工作，从而提高了生产效率。
其次，自动化技术改变了人们的工作方式和就业结构。
一方面，自动化取代了某些繁重、危险和低技能工作，使人们从单调、重复的工作中解放出来；另一方面，自动化技术也创造了新的就业机会和岗位需求，需要专业的技术人才进行系统设计和维护。
此外，自动化技术也带来了环境保护方面的好处。
通过精确控制和监测，减少了能源和材料的浪费，减少了污染的排放。
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有 ：P L C (~ 编 程 逻 辑 控 制 器 1 、 D C S (集 散 控 制 系 统 ) 、 F C S (现 场 总线控制 系统)。 选 择 DCS 时则应 优选那些世 界知名 品牌甚
至 是 “ 百 年老店” 的产 品 毕竟生 物制药大生 产一 ．
般都有 24 ~
3 65 x 10 (-
根据培养 时 间 的不 同 适 当地 控制发酵 液 中 的溶解 氧浓 ，
度
不
，
仅
能直
接
实现
节
能
降耗
、
降低成
本
的
目的
．
同时
又
能
实
现 增 产 增 效 提 高经 济效 益 的 目的 一
、
，
。
般来讲 溶解氧跟很 ．
多过
程参数相关
主要
，
有
：通
气流量
搅拌速度
、
罐顶
、
压
力
加
、
油 加水 泡沫情况 等等
、
、
。
在这诸多参数中 通气流量 ．
和代谢变化规 律各参数 的变化进行测 量 结合代谢调 控 的基 ．
础理论来有效地 控制发酵 使菌种的代谢变化沿着最佳的方 ．
向进行 ． 以 较 低 的能 量 和 物料 消耗 生 产更 多 的发 酵产 品 。 计
算 机 自动 控 制 技 术 在 我 国 医 药 发 酵 工 业 大 生 产 上 的 应 用 基
种子
罐基
础料
的水消和连消
：
6 ．
各 级 移种 管线 的水 消及
自动 移 种 ：
7 ．
各级罐进料管线 的水 消及
自动 进 料 ：
8 各种 配 料罐 的液位 搅拌及 物料去 向控制
．
、
。
三 控 制 系统的选择 、
选 择 计 算 机 自动 控 制 系 统 时 应 该 基 本 遵 循 可 靠 性 先 进 、
搅拌速
、
度是直接影 响溶解氧的两个关键参数 对二 者进行合理 的控 ．
制 即可 收 到较 好 的成 效 。
在实 际工 程项 目中 根据不 同培养 ．
时 间 的 不 同溶 解 氧 要 求 通 过 自动 调 节 安 装 在 进 气 管 道 上 的 ．
调节 阀和控制变频器输 出改变搅拌速度 从而 实现 了溶解氧 ．
( 一 ) 连 续 消毒 ( 灭 菌 ) 过 程 自动 控 制 的 实现
生 物 发酵 工 程 中绝 大多数 发酵 是需 氧 的纯 种 发 酵 因 ．
此 所使用 的培养基 及其设 备必 须是 无 菌 的 要 想 无 菌则必
．
．
须认真做好培 养基及其相关设备的灭 菌工 作即所谓 的消毒 ．
以 防止 发酵过 程 中的染菌 。
4
通
．
风
流量
、
电机转速控制
；
5
通
．
风
流量
排气压
、
力控制
；
6 ．电机 转速 、排气压 力控制 ：
7
通
．
风
流量
、
电机转速
排气压
、
力控制
。
( 三 ) 设 备 、 管 线 消 毒 、 移 种 、 放 料 的 自动 控 制
除配料环 节 当中的 固体料仍然采用人 工 外 其余过 程基 ．
本 实 现 了 自动 控 制 而 且 其 中最 大亮 点 是 管 线 消 毒 由原 来 的 ．
的技术 对 于 大多数 品种 而 言 合理 地 选 择一 些 测控参数既
．
．
能有效地 降低投 资又 能为生 产和管理 提供有效 的手段 是企 ．
业 走 向现代化的必 由之路 。
性 可扩展性 性 价 比等主要 几 个指标来考虑 控制系统是整
、
、
。
个 自动 化 项 目 的 “ 大 脑 ” 是 选 择 的 关 键 和 重 点 现 场 仪 表 和
．
．
执行器 的不 当一 般影 响 的仅仅是 点 而控制 系统往 往影 响 的 ．
是“ 面”甚至是全局 ．
就 目前 的技 术 水 平 而 言 可 供 选 择 的控 制 系统 类 型 主 要 ．
年 365 天 一 ，
天 24
小时 ，
10
年 )的特点 ．所 以 控制
系统 的投 资应 该一 步到位 否 则很有 可 能 因所 选 择 的现 场总 ．
线类型将来没成为标准 得不 到后续 的技术支持从而造成投 、
资上 的浪费 。
四 结束语 、
发酵生 产过 程 控制技术发 展 到今天
是 已
一
个相对成熟
．
空 消 工 艺 改 为 过 热 水 消 工 艺 ． 主 要 实 现 了 ．
消
：
2 ．大罐底料 水消和 连 消 ：
3 多 种 营 养 物 的 水 消 和 连 消 及 营 养 物 储 罐 的 空 消 和 自动 ．
进料 ：
4
二
．
级 种子 罐 的水消 和 连 消
：
5
三
．
级
动化控制 提 出 了 迫 切 的要 求 。 可 以 说 发 酵 工 艺 的改 进 或 新 工
艺 的需 求 是 计 算 机 自动 控 制 技 术 在 生 产 过 程 应 用 的 重 要 内
因 而且 这一 内因仍然是 以后计算机综合技术在发酵生 产应 ．
用上 不 断上 台阶 的原 动力 。
二 发酵 生产 过程新控 制技术 的应 用 、
连消工 艺和传统的实消相 比其优势 主要表 现在 以下几
个方面 ：
1 营养物破坏小 利于发酵水平 的提高
．
．
。
2 ．对 发 酵设 备破 坏小 。
3 ．提高设 备的周转率 ． 4 ． 降低 染 菌 率 。
5 ．节能 (蒸 汽 、 电 ) 。
6
提 高糖酸转化率
．
3％
(苏氨酸
)。
(二 ) 溶 解氧 的 控 制
应用技 术
国=
]匕 11 i i[
宜 晓燕
、刖 吾
— ——
I
抗生 素发酵生产过程 既涉及生 物细 ．
胞 的生 长和 繁殖 又 涉及 生 物细胞分泌 的 ．
各种酶所催 化 的生 化 反应 。
它是生物 化学和工 程等学科 的 、
理论和技术的综合利用 其机 理 十分复杂 控制过程非 常困
．
．
难 抗 生 素发 酵计算机 控制就是通 过对菌种 的环 境条件要 求 。
本上开始于上个世纪
70
年代 中后 期 之 后 随着计算机 技术
，
、
传感器技术和 执行器 技术 的不 断发展 尤其是 到 了 80 年代 。
末期 由于 抗 生 素主要 品种— — 青霉素新 菌种 的引进 青霉
．
，
素丝 状 菌工 艺 要 求营养剂必 须连续补 充 传统 的手动集 中补 ．
料 的模式 已不 能满足 新工 艺 从 而 对 抗生 素发酵生 产过 程 自 ．
的闭环 控 制 。
实践表 明 根据品种 的不 ，
同 与溶解 氧非 ，
自控 相
比 在 不 降低 发 酵水 平 的前 提 下 可 实 现 节 约 空 气 30 ％．
．
．
50％ 节 电 、
30％～
50 ％ 。
溶解 氧控制 的 7 种模式 ：
1
进
．
气通
风
流
量
控
制
：
2 ．搅拌 电机转速控制 ：
3．罐顶排气压 力控制 ：