丙酮-丁醇發(fā)酵過(guò)程軟測(cè)量系統(tǒng).pdf

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1、第11期焦敏等．丙酮一丁醇發(fā)酵過(guò)程軟測(cè)量系統(tǒng)丙酮一丁醇發(fā)酵過(guò)程軟測(cè)量系統(tǒng)焦敏8張浞8姜岷“孫佰軍“杜遠(yuǎn)超。陳凱8(南京工業(yè)大學(xué)a．自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院；b．生物與制藥工程學(xué)院，南京211816)摘要在丙酮一丁醇發(fā)酵過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，結(jié)合組態(tài)王和VB軟件開(kāi)發(fā)了丙酮一丁醇發(fā)酵過(guò)程在線軟測(cè)量系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠?qū)Ρ欢〈及l(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵生物參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線軟測(cè)量，測(cè)量精度為0．2218。關(guān)鍵詞丙酮一丁醇發(fā)酵動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)組態(tài)王軟件VB軟件軟測(cè)量系統(tǒng)中圖分類(lèi)號(hào)TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

2、文章編號(hào)1000—3932(2011)11-1337-04丙酮、丁醇是重要的化工原料，可作為優(yōu)良的有機(jī)溶劑使用，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、制藥及有機(jī)合成等領(lǐng)域。丁醇作為一種新型生物燃料具有許多優(yōu)勢(shì)，如提高車(chē)輛的燃油效率和行駛里程，燃燒時(shí)不產(chǎn)生SO，或NO。等溫室氣體，還能與汽油以任何比例混合使用。隨著石油資源的日益減少，丁醇逐漸顯示出了在能源方面的應(yīng)用價(jià)值。丙酮一丁醇發(fā)酵(Acetone—ButanolFermenta-tion，ABE)是高度非線性的復(fù)雜動(dòng)態(tài)過(guò)程¨。，而發(fā)酵過(guò)程中的一些關(guān)鍵生物參數(shù)，如基質(zhì)濃度、菌體

3、濃度及產(chǎn)物濃度等，因檢測(cè)儀表價(jià)格、維護(hù)費(fèi)用較高以及離線分析時(shí)間滯后等原因，一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，這使得發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化和控制只停留在理論探討層面，很難在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用嵋o。ABE發(fā)酵的實(shí)際過(guò)程需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，如果首先著眼于發(fā)酵過(guò)程的仿真，通過(guò)仿真驗(yàn)證后再投入實(shí)際發(fā)酵過(guò)程中，就可以降低開(kāi)發(fā)成本。筆者基于前期已經(jīng)建立的ABE發(fā)酵過(guò)’程動(dòng)力學(xué)模型"1，通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DynamicDataExchange，DDE)技術(shù)將組態(tài)王軟件與VB軟件相結(jié)合開(kāi)發(fā)了ABE發(fā)酵過(guò)程的軟測(cè)量系統(tǒng)。1設(shè)計(jì)目標(biāo)ABE發(fā)酵軟鍘量

4、系統(tǒng)首先要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵生物量的在線軟測(cè)量功能，其次要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)曲線、報(bào)表生成及數(shù)據(jù)報(bào)表查詢(xún)等功能。2軟測(cè)量系統(tǒng)基于組態(tài)王的ABE發(fā)酵過(guò)程軟測(cè)量系統(tǒng)的具體開(kāi)發(fā)步驟如下：a．打開(kāi)組態(tài)王軟件，新建一幅畫(huà)面并命名為“ABE發(fā)酵過(guò)程的監(jiān)控系統(tǒng)”，此畫(huà)面為用戶(hù)操控的主界面；b．先將發(fā)酵罐、測(cè)量?jī)x表及相關(guān)裝置等進(jìn)行組態(tài)，以模擬ABE發(fā)酵過(guò)程，然后設(shè)計(jì)一塊面板顯示發(fā)酵過(guò)程的軟測(cè)量參數(shù)值，最后設(shè)計(jì)5個(gè)按鈕分別實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)曲線、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)報(bào)表查詢(xún)、DDE鏈接和退出功能；C．新建一幅畫(huà)面并命名為“實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線”，雙擊進(jìn)入畫(huà)面，運(yùn)用工具箱建立實(shí)

5、時(shí)趨勢(shì)曲線，并組態(tài)相關(guān)屬性；d．在組態(tài)王工具箱中找到報(bào)表窗口，雙擊報(bào)表空白處對(duì)報(bào)表進(jìn)行設(shè)計(jì)，將報(bào)表控件名改為“實(shí)時(shí)報(bào)表”，本設(shè)計(jì)中的報(bào)表主要顯示ABE發(fā)酵過(guò)程的時(shí)間、氧化還原電位(OxidationReductionPotential，ORP)、菌體濃度、基質(zhì)濃度、丁醇濃度和丙酮濃度；o．與建立實(shí)時(shí)報(bào)表類(lèi)似，建立一個(gè)報(bào)表并命名為“歷史報(bào)表查詢(xún)”，然后創(chuàng)建一個(gè)下拉式組合框，并設(shè)置其相關(guān)屬性，該下拉式組合框在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以查看文件夾中已保存的歷史報(bào)表，最后在歷史報(bào)表查詢(xún)界面中新建“刷新”和“查詢(xún)”兩個(gè)按鈕。為了實(shí)現(xiàn)歷史

6、報(bào)表查詢(xún)，需將每次發(fā)酵的數(shù)據(jù)報(bào)表保存到用戶(hù)指定的文件夾中，這就需要在畫(huà)面中新建一個(gè)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)表保存功能。保存數(shù)據(jù)的命令語(yǔ)言為：stringfilename；收稿日期：2011-094)9(修改稿)基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展“973”計(jì)劃項(xiàng)目資助(2011CB707405)1338化工自動(dòng)化及儀表第38卷fihname=InfoAppDir()+”、歷史報(bào)表”+strFromint(、本站點(diǎn)、$年，10)+”一”+strFromint(、本站點(diǎn)、$月．10)+”一”+strFromint(、本站點(diǎn)、$日，10)

7、+”一”+8tr_Fromint(、本站點(diǎn)、$時(shí)，lO)+“一”+strFmmint(、本站點(diǎn)、$分，10)+“一”+strFromint(、本站點(diǎn)、$秒．10)+”一”+“．rtl”；ReportSaveAs(”實(shí)時(shí)報(bào)表”．filename)；其中，InfoAppDir()函數(shù)將當(dāng)前路徑返回到組態(tài)王程序中；strFromint函數(shù)將數(shù)據(jù)詞典中的整型時(shí)間變量轉(zhuǎn)換成字符串變量；ReportSaveAs函數(shù)將文件以“年月日時(shí)分秒”的名稱(chēng)保存至組態(tài)王程序下的歷史報(bào)表文件夾中，保存文件的格式為．rtl，為下一步歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)

8、做好準(zhǔn)備。歷史報(bào)表中刷新按鈕是在每次運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，刷新目標(biāo)文件夾中所有的．rtl型報(bào)表文件。刷新命令語(yǔ)言為：．StringUpdate；Update=InfoAppDir()+”歷史報(bào)表[rtl”；listClear(”List”)；ListLoadFileName(”List”．Update)；查詢(xún)按鈕將下拉組合框中選中的報(bào)表文件顯示出來(lái)。查詢(xún)命令語(yǔ)言如下：