CN111766828A - 一种微生物厌氧实验装置及其智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微生物厌氧实验装置，包括实验组件及连接实验组件的控制组件，所述实验组件包括氮气瓶、真空泵和带有橡胶瓶塞的实验容器。本发明利用PLC可编程逻辑控制器和触摸屏的方式来实现控制，PLC可编程逻辑控制器接收请求信号并控制相应的负压电磁阀工作。与传统的厌氧培养箱相比，等待的时间变短。同时因为减少了人工干预，使得抗干扰能力强，可靠性更高。负压真空电磁阀，密闭性更高，减轻了在频繁实验中出现的漏气情况。主管道上串接有若干个实验通道，可以通过添加实验容器，实现更多工位同时操作，提高了实验的效率，减少了成本。该装置方便携带，可以随时进行微生物厌氧实验。
Description
技术领域
本发明涉及生物智能控制技术领域，具体为一种微生物厌氧实验装置及其智能控制系统。
背景技术
目前，在生物技术领域，微生物在自然界分布广泛、种类繁多,作为微生物的重要成员厌氧微生物的应用范围较广，而与培养厌氧微生物的相关实验中，严格控制厌氧环境对于微生物的生长和培养是非常重要的，而传统的厌氧操作箱一方面难以保证严格的厌氧环境，在频繁的操作中存在着连接处漏气的现象，无法控制严格的厌氧环境，同时实验等待时间过长，导致实验效率低，成本大。另一方面实验人员无法时刻监测厌氧环境的形成，需要人工记录厌氧实验的历史数据，同时也无法做到多工位同时进行作业。而且传统的厌氧操作箱体积大，实验操作不方便，也不易于携带。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种微生物厌氧实验装置及其智能控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种微生物厌氧实验装置，包括实验组件及连接实验组件的控制组件，所述实验组件包括氮气瓶、真空泵和带有橡胶瓶塞的实验容器，所述真空泵通过与耐高压PU气管连通形成抽送气体的主管道，主管道远离真空泵的一端与氮气瓶连接，主管道上串联有若干组实验通道以便与实验容器连接，每组实验通道与单独的实验容器连接，实验容器内腔与耐高压PU气管连通并连接在实验通道的直通快插对接头上，每组实验通道上设有控制通断的通道阀门；所述实验通道与真空泵之间设有压力真空表检测耐高压PU气管内的气压；所述控制组件包括控制抽真空动作的第一负压电磁阀、控制抽空气动作的第二负压电磁阀和控制进氮气动作的第三负压电磁阀，所述第一负压电磁阀、第二负压电磁阀和第三负压电磁阀与PLC可编程逻辑控制器电性连接，第一负压电磁阀和第二负压电磁阀为并列结构安装在真空泵的外端一侧，所述第三负压电磁阀安装在主管道靠近氮气瓶的一端；所述压力真空表与PLC可编程逻辑控制器电性连接用于检测主管道的气压。
本发明的进一步方案为：所述氮气瓶与第三负压电磁阀连接的气管上依次设有控制阀、流量计和调节阀，用于调节控制氮气瓶的输出量和气压。
本发明的进一步方案为：所述第一负压电磁阀、第二负压电磁阀和第三负压电磁阀为常闭螺纹负压电磁阀。
本发明的进一步方案为：所述PLC可编程逻辑控制器连接有触摸屏，PLC可编程逻辑控制器与触摸屏通过通信电缆相连接，触摸屏用于设置控制参数和显示监控数据。
本发明的进一步方案为：所述PLC可编程逻辑控制器为CPU226PLC可编程控制器。
本发明的进一步方案为：一种微生物厌氧实验装置及其智能控制系统，包括以PLC可编程逻辑控制器进行控制的在线检测系统、操作系统和报警系统，所述在线检测系统通过压力真空表实时检测气管的气压状态，压力真空表可发送两种信号，分别为高限位信号和低限位信号，用于给PLC可编程逻辑控制器发送请求信号，PLC可编程逻辑控制器上的输入信号I0.0口和I0.1口分别接收压力真空表的高限位和低限位信号，在系统运行过程中，主管道内部会出现正压环境和负压环境，当主管道内处于正压环境的时候，压力真空表处于高限位，会给PLC可编程逻辑控制器一个正压信号，如果主管道内处于负压环境的时候，压力真空表处于低限位，会给PLC可编程逻辑控制器一个负压信号，进而控制下一步的操作；PLC可编程逻辑控制器接收压力真空表请求的正压信号和低压信号进而控制相对应的负压电磁阀和真空泵的工作与停止；所述操作系统包括手动模式和自动模式，PLC可编程逻辑控制器以触摸屏的来实现操作，手动模式中通过PLC可编程逻辑控制器手动点击进行循环操作，自动模式通过给PLC可编程逻辑控制器设定好次数和时间等参数进行循环控制操作；所述报警系统为触摸屏上设有报警界面，在PLC可编程逻辑控制器运行出错的时候，触摸屏会报警，提醒实验人员当前操作出现问题，以免意外的发生。
本发明的进一步方案为：所述PLC可编程逻辑控制器设置有三个输出口分别为Q0.0、Q0.1和Q0.2，其中Q0.0连接用于控制抽真空动作的第一负压电磁阀上面，Q0.1连接用于控制抽空气动作的第二负压电磁阀上面，Q0.2连接用于控制进氮气动作的第三负压电磁阀上面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用PLC可编程逻辑控制器和触摸屏的方式来实现控制，PLC可编程逻辑控制器接收请求信号并控制相应的负压电磁阀工作。与传统的厌氧培养箱相比，等待的时间变短。同时因为减少了人工干预，使得抗干扰能力强，可靠性更高。负压真空电磁阀，密闭性更高，减轻了在频繁实验中出现的漏气情况。主管道上串接有若干个实验通道，可以通过添加实验容器，实现更多工位同时操作，提高了实验的效率，减少了成本。该装置方便携带，可以随时进行微生物厌氧实验。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的PLC可编程逻辑控制器的电路连接示意图；
图3为本发明的操作流程示意图；
图4为本发明的触摸屏界面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1～4所示，
本实施例提供了一种微生物厌氧实验装置，包括实验组件及连接实验组件的控制组件，所述实验组件包括氮气瓶1、真空泵2和带有橡胶瓶塞的实验容器3，所述真空泵2通过与耐高压PU气管连通形成抽送气体的主管道4，主管道4远离真空泵2的一端与氮气瓶1连接，主管道4上串联有若干组实验通道5以便与实验容器3连接，每组实验通道5与单独的实验容器3连接，实验容器3内腔与耐高压PU气管连通并连接在实验通道5的直通快插对接头上，每组实验通道5上设有控制通断的通道阀门51；所述实验通道5与真空泵2之间设有压力真空表6检测耐高压PU气管内的气压；所述控制组件包括控制抽真空动作的第一负压电磁阀7、控制抽空气动作的第二负压电磁阀8和控制进氮气动作的第三负压电磁阀9，所述第一负压电磁阀7、第二负压电磁阀8和第三负压电磁阀9与PLC可编程逻辑控制器10电性连接，第一负压电磁阀7和第二负压电磁阀8为并列结构安装在真空泵2的外端一侧，所述第三负压电磁阀9安装在主管道靠近氮气瓶1的一端；所述压力真空表6与PLC可编程逻辑控制器10电性连接用于检测主管道4的气压。
所述氮气瓶1与第三负压电磁阀9连接的气管上依次设有控制阀11、流量计12和调节阀13，用于调节控制氮气瓶1的输出量和气压。
所述第一负压电磁阀7、第二负压电磁阀8和第三负压电磁阀9为常闭螺纹负压电磁阀。
所述PLC可编程逻辑控制器10连接有触摸屏11，PLC可编程逻辑控制器与触摸屏11通过通信电缆相连接，触摸屏11用于设置控制参数和显示监控数据。
所述PLC可编程逻辑控制器10为CPU226PLC可编程控制器。
一种微生物厌氧实验装置及其智能控制系统，包括以PLC可编程逻辑控制器10进行控制的在线检测系统、操作系统和报警系统，所述在线检测系统通过压力真空表6实时检测气管的气压状态，压力真空表6可发送两种信号，分别为高限位信号和低限位信号，用于给PLC可编程逻辑控制器10发送请求信号，PLC可编程逻辑控制器10上的输入信号I0.0口和I0.1口分别接收压力真空表6的高限位和低限位信号，在系统运行过程中，主管道4内部会出现正压环境和负压环境，当主管道4内处于正压环境的时候，压力真空表6处于高限位，会给PLC可编程逻辑控制器10一个正压信号，如果主管道4内处于负压环境的时候，压力真空表6处于低限位，会给PLC可编程逻辑控制器10一个负压信号，进而控制下一步的操作；PLC可编程逻辑控制器10接收压力真空表6请求的正压信号和低压信号进而控制相对应的负压电磁阀和真空泵2的工作与停止；所述操作系统包括手动模式和自动模式，PLC可编程逻辑控制器10以触摸屏11的来实现操作，手动模式中通过PLC可编程逻辑控制器10手动点击进行循环操作，自动模式通过给PLC可编程逻辑控制器10设定好次数和时间等参数进行循环控制操作；所述报警系统为触摸屏11上设有报警界面，在PLC可编程逻辑控制器10运行出错的时候，触摸屏11会报警，提醒实验人员当前操作出现问题，以免意外的发生。
所述PLC可编程逻辑控制器10设置有三个输出口分别为Q0.0、Q0.1和Q0.2，其中Q0.0连接用于控制抽真空动作的第一负压电磁阀7上面，Q0.1连接用于控制抽空气动作的第二负压电磁阀8上面，Q0.2连接用于控制进氮气动作的第三负压电磁阀9上面。
本发明的工作原理为：起始，压力真空表6检测主管道4的压力处于高限位，向PLC可编程逻辑控制器10发送高限位的信号，PLC可编程逻辑控制器10控制第一负压电磁阀7打开，此时真空泵2开始工作，抽走气管内的空气，为气管内创造真空的环境。运行一段时间之后，压力真空表6处于低限位的时候，向PLC可编程逻辑控制器10发送低限位的信号，PLC可编程逻辑控制器10控制第一负压电磁阀7停止，第二负压电磁阀8打开，抽走外界的空气，氮气瓶1打开开始向主管道4内输送氮气，直到压力真空表6处于高限位，再次循环抽真空的操作。实验完成之后就可以在实验容器中制成厌氧环境，供微生物实验所用。在触摸屏11上可以设置实验执行的时间和执行的次数，首次运行时按下清零键恢复初始设置。触摸屏11中间部分设置有三个执行动作，分别为抽真空动作，抽空气动作和进氮气动作。每个动作还设置了相对应的手动模式或者是自动模式，实验人员可以控制相应动作的开或者关。触摸屏上还配备智能系统运行时的流程图，实验人员可以根据流程图在线监测当前智能系统的运行状态。在按下按钮ON后，智能系统就开始运行。所有实验数据通过数据库存储，同时在触摸屏上可以查看历史曲线和历史数据，方便进行实验数据的统计和记录。触摸屏上还配备有报警界面，在智能系统运行出错的时候，触摸屏会报警，提醒实验人员当前操作出现问题，以免意外的发生。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种微生物厌氧实验装置，包括实验组件及连接实验组件的控制组件，其特征在于：所述实验组件包括氮气瓶、真空泵和带有橡胶瓶塞的实验容器，所述真空泵通过与耐高压PU气管连通形成抽送气体的主管道，主管道远离真空泵的一端与氮气瓶连接，主管道上串联有若干组实验通道以便与实验容器连接，每组实验通道与单独的实验容器连接，实验容器内腔与耐高压PU气管连通并连接在实验通道的直通快插对接头上，每组实验通道上设有控制通断的通道阀门；所述实验通道与真空泵之间设有压力真空表检测耐高压PU气管内的气压；所述控制组件包括控制抽真空动作的第一负压电磁阀、控制抽空气动作的第二负压电磁阀和控制进氮气动作的第三负压电磁阀，所述第一负压电磁阀、第二负压电磁阀和第三负压电磁阀与PLC可编程逻辑控制器电性连接，第一负压电磁阀和第二负压电磁阀为并列结构安装在真空泵的外端一侧，所述第三负压电磁阀安装在主管道靠近氮气瓶的一端；所述压力真空表与PLC可编程逻辑控制器电性连接用于检测主管道的气压。
2.根据权利要求1所述的一种微生物厌氧实验装置，其特征在于：所述氮气瓶与第三负压电磁阀连接的气管上依次设有控制阀、流量计和调节阀。
3.根据权利要求2所述的一种微生物厌氧实验装置，其特征在于：所述第一负压电磁阀、第二负压电磁阀和第三负压电磁阀为常闭螺纹负压电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种微生物厌氧实验装置，其特征在于：所述PLC可编程逻辑控制器连接有触摸屏，PLC可编程逻辑控制器与触摸屏通过通信电缆相连接。
5.根据权利要求4所述的一种微生物厌氧实验装置，其特征在于：所述PLC可编程逻辑控制器为CPU226PLC可编程控制器。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种微生物厌氧实验装置及其智能控制系统，其特征在于：包括以PLC可编程逻辑控制器进行控制的在线检测系统、操作系统和报警系统，所述在线检测系统通过压力真空表实时检测气管的气压状态，压力真空表可发送两种信号，分别为高限位信号和低限位信号，用于给PLC可编程逻辑控制器发送请求信号，PLC可编程逻辑控制器上的输入信号I0.0口和I0.1口分别接收压力真空表的高限位和低限位信号，在系统运行过程中，主管道内部会出现正压环境和负压环境，当主管道内处于正压环境的时候，压力真空表处于高限位，会给PLC可编程逻辑控制器一个正压信号，如果主管道内处于负压环境的时候，压力真空表处于低限位，会给PLC可编程逻辑控制器一个负压信号，进而控制下一步的操作；PLC可编程逻辑控制器接收压力真空表请求的正压信号和低压信号进而控制相对应的负压电磁阀和真空泵的工作与停止；所述操作系统包括手动模式和自动模式，PLC可编程逻辑控制器以触摸屏的来实现操作，手动模式中通过PLC可编程逻辑控制器手动点击进行循环操作，自动模式通过给PLC可编程逻辑控制器设定好次数和时间等参数进行循环控制操作；所述报警系统为触摸屏上设有报警界面，在PLC可编程逻辑控制器运行出错的时候，触摸屏会报警。
7.根据权利要求6所述的一种微生物厌氧实验装置及其智能控制系统，其特征在于：所述PLC可编程逻辑控制器设置有三个输出口分别为Q0.0、Q0.1和Q0.2，其中Q0.0连接用于控制抽真空动作的第一负压电磁阀上面，Q0.1连接用于控制抽空气动作的第二负压电磁阀上面，Q0.2连接用于控制进氮气动作的第三负压电磁阀上面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Haisong Inventor after: Cao Chengmao Inventor after: Liu Shanshan Inventor after: Wang Chengwu Inventor after: Luo Kun Inventor after: Wu Zhengmin Inventor before: Cao Chengmao Inventor before: Liu Shanshan Inventor before: Wang Chengwu Inventor before: Luo Kun Inventor before: Wu Zhengmin |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |