AI调节器在【种曲自动培养机】上的应用

          酱油是我国传统的酿造制品，是人民生活中不可缺少的调味品。随着科技进步和人民生活水平的提高，对传统的酿造酱油提出了新的要求，在跨入21世纪的今天，更偏重于质量上的提高。
我国的酱油传统酿造工艺正进入工艺更新设备改装的时期。就当前酱油生产各种工艺的各个主要环节、技术关键问题、提高原料全氮利用率、提高产品质量等技术问题，多在逐步改进，对花色酱油的配制以及与酱油有关的调味品、添加剂有了新的要求。设备的改装目的是为了提高酱油生产工人的技术水平，以促进酱油工业的发展。食品制造、发酵、生物工程设备生产线、食品灭菌设备等加速实现自动化。
种曲的自动培养机
         调味品酿造业中采用高品质的【种曲自动培养机】,集原料蒸煮、灭菌、降温、接种、培养等功能为一体。主要有培养罐体、接种装置、空气除菌装置、加湿除菌装置、AI仪表温度调节装置、AI仪表湿度调节装置、AI2057无纸记录仪、电器控制柜的设计应用。
特点

一、【种曲自动培养机】的主要特点：
1、【种曲自动培养机】的功能比较齐全，从原料投放以后，直至种曲培育成功，均处在一个密闭的环境中，而该环境具有灭菌、降 温、接种、调温、调湿、补充足够氧气的功能，完全具备菌种的制配条件。
2、整个制配种菌曲的培养过程，无杂菌干扰。
3、不受外界杂菌感染，能保持一个最有利于米曲霉生长的温度和湿度的环境；
自动化程度高，培养过程不需要专人管理；
4、由于实现了自动控制，避免了人为操作失误，对菌种培育产生不良影响；
5、【种曲自动培养机】制配菌曲种与常规方法培育的菌种，杂菌少（1×10平方以下）；
孢子数多，霉活率高、杂菌少；
6、【种曲自动培养机】制配菌曲种比常规方法制配种曲占用厂房面积少，并节省劳动力，减轻劳动强度，改善了劳动环境。
种曲自动培养机 看系统 图1：

种曲自动培养机技术参数 看数据图2：

二、【种曲自动培养机】控制系统要求
【种曲自动培养机】具有原料蒸煮、灭菌、降温、接种、培养等功能为一体的设备。主要有培养装置、接种装置、降温装置、喷雾装置、过滤空气配制装置、温湿调节装置、控制柜组成。
参数要求： 【种曲自动培养机】的主要技术参数： 1. 蒸汽压力： 0.18-0.20Mpa 2. 温度： 26 ℃ -40 ℃ （可调） 3. 湿度： 95 ℃ -98 ℃ （可调） 4. 产量： 120Kg / 批次（按投料计算） 5. 总功率： 10KW 6. 无菌空气输送量： 160 -200 升 / 每分钟。
主要技术性能指标： 1. 菌种（干基）含孢子数量 大于 60 亿 / 克 2. 孢子发芽率： 大于 95 ％ 3. 杂菌数 小于 50 个 / 克

三、控制器设计方案

看系统图3：

所有的控制方案多在人机介面上实现：
1、培养机周期控制：
【种曲自动培养机】的原料蒸煮、灭菌、降温、接种、培养按要求时间周期来工作的，设置时间来控制自动培养周期；定时开关量输出来控制种曲自动培养机供电周期。设计定时开关机功能为自动控制机台主机的电源定时【合闸 / 断开】控制：主电源【合闸 / 断开时间设定】例：设置【 72 】小时闭合主电源交流接触器，设置【 ? 】0小时无限期的断开主电源交流接触器,或设置时间如2小时，可轮回停止/吸合；时间可任意设定（开关量输出模块3013接点D0）；
2、温度程序控制：
【种曲自动培养机】在填充培养基后，启动温度控制按预设的温度程序来控制温度达到原料蒸煮、灭菌、降温的过程。整个控温过程多有升降温曲线显示在人机介面上，所有的数据多记录在人机介面上，达到无纸记录仪的功能。
温度控制器型号：采用AI-708PFW1L2L2S控制加温电磁阀。
程序表AI-708PFW1L2L2S参数设置： 看参数表图4

1）程序曲线的编排：
程序表调节器可用于按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。具有50段程序编程功能，可设置任意大小的给定值升、降斜率；具有跳转（目标段只限于前30段）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，可在程序控制运行中修改程序；具有二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。
程序编排统一采用温度－时间－温度格式，其定义是，从当前段设置温度，经过该段设置的时间到达下一温度。温度设置值的单位都是℃，而时间值的单位都是分钟。
下例为一个包含线性升温、恒温、线性降温、跳转循环、准备、暂停及事件输出6段程序例子。
第1段 C 01=100 t 01=30 ；100℃起开始线性升温，升温时间为30分钟
第2段 C 02=400 t 02=60 ；升温至400℃，升温斜率为10℃/分。恒温时间为60分
第3段 C 03=400 t 03=120 ；降温段，降温时间为120分，降温斜率为2℃/分。
第4段 C 04=160 t 04=-35 ；降温至160℃后，接通报警开关1，并且跳往第5段执行。
第5段 C 05=160 t 05=0 ；进入暂停状态，需操作人员执行运行操作才能继续运行至第6段。
第6段 C 06=160 t 06=-151 ；关闭报警开关1，并且跳往第1段执行，从头循环。
采用温度－时间编程方法的优点是升温、降温的斜率设置的范围非常宽。升温及恒温段具有统一的设置格式，方便学习。设置曲线更灵活，可以设置连续设置升温段(如用不同斜率的升温段近似实现函数升温)，或连续的恒温段。
2）仪表调试：
温度程序控制器AI-708PFW1L1L1S4对油温按温度－时间－温度的格式来程序升温，在使用过程中首先要自整定，把【种曲自动培养机】第一段程序修改成常用温度或最高温度，启动【运行】，再启动【自整定】；目前AI仪表自整定采用的是AI人工智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。在使用过程中AI调节器 结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能及无欠调的精确调节，性能远优于传统PID调节器。
程序调节器可用于按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。可设置任意大小的给定值升、降斜率；具有跳转（目标段只限于前30段）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，可在程序控制运行中修改程序；具有二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。
当曲线拟合出现PV值跟不上程序设定曲线SV值时，可采用曲线拟合技术：曲线拟合是AI-708P/808P型仪表采用的一种控制技术，由于控制对象通常具有时间滞后的特点，所以仪表对线性升、降温及恒温曲线在折点处自动平滑化，平滑程度与系统的滞后时间参数t有关，t越大，则平滑程度也越大，反之越小。控制对象的滞后时间(如热惯性)越小，则程序控制效果越好。按曲线拟合方式处理程序曲线，可以避免出现超调现象。注意：曲线拟和的特性使程序控制在线性程序升温时产生固定的负偏差，在线性降温时产生固定的正偏差，该偏差值大小与滞后时间（t）和升（降）温速率成正比。这是正常的现象。
2、温度压力显示：
【种曲自动培养机】在蒸煮、灭菌、降温过程中是用蒸汽来加温消毒灭菌，在用蒸汽压力来加热，温度与压力之间有一关系，当消毒过程中排气有堵塞现象，不是活蒸汽会造成有压力，温度偏低灭菌不彻底，设计采用AI-702MFJ0J5L5L5S仪表双路显示温度与压力，有测量信号异常就报警提示。温度测量采用三线制PT100传感器，温度测量范围0～200℃，压力采用平基膜卫生型压力变送器量程范围0～1MPa。；仪表J5模块给压力变送器供电24VDC。
仪表型号：AI-702MFJ0J5L5L5S仪表双路显示温度与压力。
3、湿度控制：
种曲自动培养机在经过蒸煮、灭菌、降温、接种、培养，就需要湿度控制。湿度控制采用干湿球测量湿度。设计采用AI-702MFJ0J0L5L5S仪表双路显示温度湿度。由于采用了2支三线制PT100传感器来测量湿度，在蒸煮、灭菌、降温过程传感器不受影响，在蒸汽消毒、灭菌、降温过程中所产生的冷凝水补给了PT100传感器湿球蒸发水槽的水位，当在接种、培养时就有湿度显示，不需要外部补给温湿度测量的蒸发水，减少了细菌的污染。
巡检仪AI-702MFJ0J5L5L5S；AI-702MFJ0J0L5L5S参数设置：看参数表图5：

4、摇床翻动：
种曲自动培养机在培养过程中需要曲种盘间歇横向摇晃，起到物料的晃动空气流动。设计采用设定电机曲轴间歇工作，曲种盘间歇横向摇晃。采用AI-3013D5开关量输出控制电机开<