CN206556689U

CN206556689U - 一种发酵罐数据采集装置

Info

Publication number: CN206556689U
Application number: CN201720075809.XU
Authority: CN
Inventors: 刁芬; 涂斌斌; 何攀丽; 孟丽
Original assignee: Shenyang University
Current assignee: Shenyang University
Priority date: 2017-01-22
Filing date: 2017-01-22
Publication date: 2017-10-13
Anticipated expiration: 2027-01-22

Abstract

一种发酵罐数据采集装置，涉及一种数据采集装置，所述装置包括采集装置外壳和位于采集装置外壳内部的采集电路；采集装置外壳的一个侧面上装有显示屏、上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO2浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子、启动按键、停止按键、搅拌电机启动按键、搅拌电机停止按键、进料电动阀开按键、进料电动阀关按键、出料电动阀开按键。该装置采用PLC CPU S7‑200 SMART作为控制器，所以，本监测装置抗干扰能力强，工作性能稳定；可实现在线自动测量发酵罐的发酵相关数据，实现在线自动测量发酵罐的发酵相关数据，抗干扰能力强，工作性能稳定。

Description

一种发酵罐数据采集装置

技术领域

本实用新型属于一种测量仪器，尤其涉及一种发酵罐数据采集装置。

背景技术

发酵罐是食品、化工等行业使用最为广泛的设备之一。发酵罐发酵过程中主要参数的准确检测及控制是决定其发酵质量及工艺出品率的重要因素。以往采用的常规仪表进行发酵罐发酵过程的数据采集，其采集精度低，人为影响较大，需进行人工记录，因而常常出现假记录，影响发酵过程甚至出现倒罐。以微处理器为核心部件构成发酵罐数据采集装置，可完全避免上述现象，并缩短发酵周期，提高工艺出品率。

发明内容

本实用新型提供一种发酵罐数据采集装置，该装置采用PLC CPU S7-200 SMART作为控制器，所以，本监测装置抗干扰能力强，工作性能稳定；可实现在线自动测量发酵罐的发酵相关数据，实现在线自动测量发酵罐的发酵相关数据，抗干扰能力强，工作性能稳定。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种发酵罐数据采集装置，包括采集装置外壳和位于采集装置外壳内部的采集电路。采集装置外壳的一个侧面上装有显示屏、上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO₂浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子、启动按键、停止按键、搅拌电机启动按键、搅拌电机停止按键、进料电动阀开按键、进料电动阀关按键、出料电动阀开按键、出料电动阀关按键、运行指示灯、液位高限报警指示灯、液位低限报警指示灯、运行故障指示灯。采集装置外壳内部的采集电路包括：PLC（可编程逻辑控制器）CPU（中央处理单元）（具体型号为S7-200 SMART）、电源模块、PLC-AI（模拟量输入）模块、PLC-存储模块、PLC-DI（数字量输入）模块、PLC-DO（数字量输出）模块、信号放大与隔离模块。

所述上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO₂浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子，分别通过信号线与

安装于发酵罐中的上位温度传感器、中位温度传感器、下位温度传感器、PH值传感器、CO₂浓度传感器、液位传感器相连；所述上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO₂浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子，分别通过信号线与信号放大与隔离模块相连；所述信号放大与隔离模块通过信号线与PLC-AI模块相连；所述PLC-AI模块、PLC-存储模块、PLC-DI模块、PLC-DO模块分别通过总线与PLC CPU S7-200 SMART相连；电源模块通过电源线分别与所述PLC CPU S7-200SMART、PLC-AI模块、PLC-存储模块、PLC-DI模块、PLC-DO模块相连；所述PLC CPU S7-200SMART与显示屏通过MPI（多点接口）总线相连；所述PLC-DO模块分别通过信号线与运行指示灯、液位高限报警指示灯、液位低限报警指示灯、运行故障指示灯相连；所述PLC-DI模块分别通过信号线与启动按键、停止按键、搅拌电机启动按键、搅拌电机停止按键、进料电动阀开按键、进料电动阀关按键、出料电动阀开按键、出料电动阀关按键相连。

本实用新型的工作原理如下：

按下启动按键，采集装置处于工作状态，运行指示灯点亮。上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO₂浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子，通过信号线分别将安装于发酵罐中的上位温度传感器、中位温度传感器、下位温度传感器、PH值传感器、CO₂浓度传感器、液位传感器所采集到的发酵罐上位温度信号、中位温度信号、下位温度信号、PH值信号、CO₂浓度信号、液位信号送入信号放大与隔离模块进行信号放大、光/电隔离处理后再送PLC-AI模块进行模数转换，转换后所得到的上位温度数字信号、中位温度数字信号、下位温度数字信号、PH值数字信号、CO₂浓度数字信号、液位数字信号经总线送入PLC CPU S7-200 SMART。PLC CPU S7-200SMART将所述上位温度数字信号、中位温度数字信号、下位温度数字信号、PH值数字信号、CO₂浓度数字信号、液位数字信号进行运算处理后送PLC-存储模块进行存储外，还通过显示屏进行显示。当需要添加发酵液时，按下进料电动阀开按键，进料电动阀打开，发酵液通过进料口送入发酵罐；按下进料电动阀关按键，则进料电动阀关闭，停止添加发酵液。当需要搅拌发酵液时，按下搅拌电机启动按键，启动搅拌电机，驱动搅拌器进行搅拌发酵液；按下搅拌电机停止按键，则停止搅拌电机运行，搅拌器停止工作；当需要送出发酵液时，按下出料电动阀开按键，则出料电动阀打开，发酵液通过出料口送出；按下出料电动阀关按键，则出料电动阀关闭，停止发酵液送出。当发酵液液位超过上限时，液位高限报警指示灯点亮；当发酵液液位低于下限时，液位低限报警指示灯点亮；当数据采集出现故障时，运行故障指示灯点亮。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

由于采用PLC CPU S7-200 SMART作为控制器，所以，本监测装置抗干扰能力强，工作性能稳定；而且本装置可实现在线自动测量发酵罐的发酵相关数据，测量精度高，稳定性好。

附图说明

图1 为采集装置的外部结构示意图；

图2 为采集装置的电路方框图；

图3 为发酵罐结构及传感器安装示意图。

图1中标号说明：1、显示屏，2、上位温度传感器接线端子，3、中位温度传感器接线端子，4、下位温度传感器接线端子，5、PH值传感器接线端子，6、CO₂浓度传感器接线端子，7、液位传感器接线端子，8、启动按键，9、停止按键，10、搅拌电机启动按键，11、搅拌电机停止按键，12、进料电动阀开按键，13、进料电动阀关按键，14、出料电动阀开按键，15、出料电动阀关按键，16、采集装置外壳，17、运行指示灯，18、液位高限报警指示灯，19、液位低限报警指示灯，20、运行故障指示灯。

图3中标号说明：22、搅拌电机，23、CO₂浓度传感器，24、上位温度传感器，25、中位温度传感器，26、下位温度传感器，27、出料口，28、出料电动阀，29、搅拌器，30、液位传感器，31、发酵液体液面，32、进料电动阀，33、进料口，34、PH值传感器，35、发酵罐。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。

见图1，本实用新型包括：显示屏1、上位温度传感器接线端子2、中位温度传感器接线端子3、下位温度传感器接线端子4、PH值传感器接线端子5、CO₂浓度传感器接线端子6、液位传感器接线端子7、启动按键8、停止按键9、搅拌电机启动按键10、搅拌电机停止按键11、进料电动阀开按键12、进料电动阀关按键13、出料电动阀开按键14、出料电动阀关按键15、采集装置外壳16、运行指示灯17、液位高限报警指示灯18、液位低限报警指示灯19、运行故障指示灯20。

见图2，本实用新型采集装置内部电路包括：PLC CPU S7-200 SMART、电源模块、PLC-AI模块、PLC-存储模块、PLC-DI模块、PLC-DO模块、信号放大与隔离模块。

见图3，发酵罐结构及传感器包括：搅拌电机22、CO₂浓度传感器23、上位温度传感器24、中位温度传感器25、下位温度传感器26、出料口27、出料电动阀28、搅拌器29、液位传感器30、发酵液体液面31、进料电动阀32、进料口33、PH值传感器34、发酵罐35。

按下启动按键8，采集装置处于工作状态，运行指示灯17点亮。上位温度传感器接线端子2、中位温度传感器接线端子3、下位温度传感器接线端子4、PH值传感器接线端子5、CO₂浓度传感器接线端子6、液位传感器接线端子7，通过信号线分别将安装于发酵罐35中的上位温度传感器24、中位温度传感器25、下位温度传感器26、PH值传感器34、CO₂浓度传感器23、液位传感器30所采集到的发酵罐35的上位温度信号、中位温度信号、下位温度信号、PH值信号、CO₂浓度信号、液位信号送入信号放大与隔离模块进行信号放大、光/电隔离处理后再送PLC-AI模块进行模数转换，转换后所得到的上位温度数字信号、中位温度数字信号、下位温度数字信号、PH值数字信号、CO₂浓度数字信号、液位数字信号经总线送入PLC CPU S7-200 SMART。PLC CPU S7-200 SMART将所述上位温度数字信号、中位温度数字信号、下位温度数字信号、PH值数字信号、CO₂浓度数字信号、液位数字信号进行运算处理后送PLC-存储模块进行存储外，还通过显示屏1进行显示。当需要添加发酵液时，按下进料电动阀开按键12，进料电动阀32打开，发酵液通过进料口33送入发酵罐35；按下进料电动阀关按键13，则进料电动阀32关闭，停止添加发酵液。当需要搅拌发酵液时，按下搅拌电机启动按键10，启动搅拌电机22，驱动搅拌器29进行搅拌发酵液；按下搅拌电机停止按键11，则停止搅拌电机22运行，搅拌器29停止工作；当需要送出发酵液时，按下出料电动阀开按键14，则出料电动阀28打开，发酵液通过出料口27送出；按下出料电动阀关按键15，则出料电动阀28关闭，停止发酵液送出。当发酵液液位超过上限时，液位高限报警指示灯18点亮；当发酵液液位低于下限时，液位低限报警指示灯19点亮；当数据采集出现故障时，运行故障指示灯20点亮。

Claims

1.一种发酵罐数据采集装置，其特征在于，所述装置包括采集装置外壳和位于采集装置外壳内部的采集电路；采集装置外壳的一个侧面上装有显示屏、上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO₂浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子、启动按键、停止按键、搅拌电机启动按键、搅拌电机停止按键、进料电动阀开按键、进料电动阀关按键、出料电动阀开按键、出料电动阀关按键、运行指示灯、液位高限报警指示灯、液位低限报警指示灯、运行故障指示灯；采集装置外壳内部的采集电路包括：PLC CPU具体型号为S7-200 SMART、电源模块、PLC-AI模块、PLC-存储模块、PLC-DI模块、PLC-DO模块、信号放大与隔离模块。

2.根据权利要求1所述的一种发酵罐数据采集装置，其特征在于，所述上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO₂浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子，分别通过信号线与安装于发酵罐中的上位温度传感器、中位温度传感器、下位温度传感器、PH值传感器、CO₂浓度传感器、液位传感器相连；上位温度传感器接线端子、中位温度传感器接线端子、下位温度传感器接线端子、PH值传感器接线端子、CO₂浓度传感器接线端子、液位传感器接线端子，分别通过信号线与信号放大与隔离模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种发酵罐数据采集装置，其特征在于，所述信号放大与隔离模块通过信号线与PLC-AI模块相连；PLC-AI模块、PLC-存储模块、PLC-DI模块、PLC-DO模块分别通过总线与PLC CPU S7-200 SMART相连；电源模块通过电源线分别与PLC CPU S7-200SMART、PLC-AI模块、PLC-存储模块、PLC-DI模块、PLC-DO模块相连。

4.根据权利要求1所述的一种发酵罐数据采集装置，其特征在于，PLC CPU与显示屏通过MPI总线相连；PLC-DO模块分别通过信号线与运行指示灯、液位高限报警指示灯、液位低限报警指示灯、运行故障指示灯相连；PLC-DI模块分别通过信号线与启动按键、停止按键、搅拌电机启动按键、搅拌电机停止按键、进料电动阀开按键、进料电动阀关按键、出料电动阀开按键、出料电动阀关按键相连。