酶膜反应器测控系统的研究-测试计量技术及仪器专业毕业论文.docx

摘要酶膜反应器，是随着生物技术与化工技术相互融与发展而出现的新型高效生 摘要 酶膜反应器，是随着生物技术与化工技术相互融与发展而出现的新型高效生 化反应器，是生化反应器领域重要的研究方向之一。酶膜反应器用酶取代催化剂， 将传统的化学催化，变为温和的、低污染的生物处理。该类反应器是利用半透膜 分离生物酶和反应产物的生产设备或实验装置，是反应与分离耦合的装置，集产 品分离、纯化和酶回收再利用于一体，可实现连续化操作。但是现有的酶膜反应 器存在控制精度低、自动化程度差的问题，为了使酶膜反应器更好地发挥所具有 的可连续操作、效率高的特点，在原有化工设备的基础上，设计出酶膜反应器测 控系统，完成对酶膜反应器内反应液的温度、pH值和体积等参数的设定、测量、 控制和记录，实现了测控技术与生物技术的良好结合。 本论文的主要研究内容如下： 1、通过分析酶膜反应器及其控制技术的发展状况，针对原有的酶膜反应器的 结构特点和提出的设计要求，制定出基于单片机PICl8F448和RS485总线 网络的酶膜反应器测控系统的设计方案。 2、介绍了PID控制算法和模糊(FuzzY)控制算法，根据两种算法各自的特 点和本系统自身的特性，制定出FUZZY--I复合控制策略。 3、根据系统设计方案，构建出由上位控制机和测控节点组成的测控网络，完 成系统硬件设计，包括网络的搭建和测控电路的原理设计与PCB板制作。 4、运用制定的控制策略，基于系统的硬件设计，编写、调试PICl8F448主控 程序和上位机监控界面软件，实现系统的自动测量与控制功能。 5、通过大量实验对测量数据进行记录、整理并绘制成曲线；结合系统实际， 运用时域分析法分析控制系统的动态性能和稳态性能。 关键词：酶膜反应器测控系统PID控制模糊控制PICl8F448 RS485总线 ABSTRACTWith ABSTRACT With the combination and development of the biochemistry engl。neering and the membrane technology．enzymatic membrane reactor has being developed a newⅪnd of hi出efficiency reactor,and also being an important research direction in the field of enzymatic reactor．In the enzymatic membrane reactor,enzyme replaces chemical activator．Especially，using enzymatic catalyst instead of chemical catalyst,these proccs∞s are made into mild，lower contaminative ones．111e l【ind of reactor is product facility or experimental installation which makes USe of semipermeable membrane for separating product from enzyme，and it will combine the process of separation，purification and recycle．Furthermore，the reactor is capable of running continuously．However,there are some problems witll existing enzymatic membrane reactor,such勰lower control precision,not automated enough and SO on．In fih_is work． measure and control system is designed for enzymatic membrane reactor based 0n existing installation．As a result，it is achieved that the presetting，measuring and control together with recording of the parameters including temperature value，pH value and volume value． 111e main works ofthis thesis are summarized船follow： 1．Having an