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工業(yè)發(fā)酵指的是依靠微生物的生命活動而將各種原料轉(zhuǎn)化為人類需要的產(chǎn)品而實(shí)現(xiàn)的工業(yè)生產(chǎn)過程。工業(yè)發(fā)酵中微生物的生命活動依靠生物氧化提供的代謝能提供，其中微生物代謝過程中外部環(huán)境因素對于微生物的生命活動起到了至關(guān)重要的作用，及時調(diào)整發(fā)酵過程中的環(huán)境參數(shù)，能夠有效的控制發(fā)酵過程，降低能耗提高生產(chǎn)效率。其中溫濕度，酸堿度以及含氧量等環(huán)境參數(shù)是微生物發(fā)酵的關(guān)鍵因素。

由于生物發(fā)酵是非常復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，其存在非線性，純滯后以及時變性。為保證優(yōu)化生產(chǎn)的目標(biāo)，必須要采取實(shí)時控制即時調(diào)整的自動化控制系統(tǒng)，而原有的工業(yè)發(fā)酵過程，基本上還是采用人工檢測，手動調(diào)節(jié)的辦法，*依據(jù)工人的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)操控，檢測數(shù)據(jù)不能實(shí)時采集分析，不能及時應(yīng)對發(fā)酵過程中的變化過程，經(jīng)常會出現(xiàn)這樣或者那樣的失誤，導(dǎo)致生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的成品率波動較大。采用工業(yè)發(fā)酵智能化控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集分析數(shù)據(jù)，并依據(jù)建立的數(shù)據(jù)模型生成的控制曲線完成自動控制，從而使得整個生產(chǎn)流程達(dá)到*化的配置。

工業(yè)發(fā)酵智能化控制系統(tǒng)所需要采集的數(shù)據(jù)一般包含有酸堿度（PH值），溫濕度以及含氧量，相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)傳感器分別為PH傳感器，溫濕度傳感器以及溶解氧傳感器等各種傳感器。一般都是通過各種傳感器實(shí)時采集的各種數(shù)據(jù)，經(jīng)由各種方法傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)軟件通過分析各項(xiàng)參數(shù)，并依照軟件中的數(shù)據(jù)模型建立的控制曲線對各個設(shè)備進(jìn)行控制，比如控制加熱器或者通風(fēng)口調(diào)節(jié)發(fā)酵罐體內(nèi)的溫濕度，通過添加酸堿物質(zhì)調(diào)節(jié)PH值，通過控制通風(fēng)口調(diào)整罐體內(nèi)的含氧量等各項(xiàng)數(shù)值，使之各種參數(shù)一直調(diào)配至zui適宜微生物生命活動的參數(shù)范圍之內(nèi)。

各種傳感器基本上都是采用4～20mA電流信號輸出，而模擬量信號傳輸距離有限且容易受外部電磁環(huán)境干擾，一般都是利用模擬量輸入模塊將4～20mA模擬量信號轉(zhuǎn)換為RS-485串口數(shù)據(jù)信號，通過RS-485總線工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。在此廠家選用的是深圳市國科偉業(yè)通信技術(shù)有限公司的MD-108型模擬量輸入模塊，其提供八路獨(dú)立隔離的4～20mA電流輸入接口，支持Modbus RTU通信協(xié)議，采用RS-485總線通信接口與計(jì)算機(jī)通信，支持多個模塊級聯(lián)，RS-485端口采用光電隔離芯片將模塊與RS-485總線進(jìn)行有效隔離，保證數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性。

PH傳感器以及溫濕度傳感器在檢測到罐體內(nèi)的各種數(shù)據(jù)之后，通過4～20mA電流接口輸出相應(yīng)數(shù)值的電流信號，而計(jì)算機(jī)則周期性的輪詢各個模擬量輸入模塊，通過下發(fā)基于Modbus RTU協(xié)議的相應(yīng)指令至模塊，MD-108將其模擬量信號接口上的電流數(shù)值讀取，通過編碼存儲至寄存器表中，計(jì)算機(jī)軟件通過串口讀取寄存器表中的相應(yīng)數(shù)值，通過對這些數(shù)值進(jìn)行換算之后得到罐體內(nèi)的PH值以及溫濕度，含氧量等各項(xiàng)參數(shù)。通過分析之后，在經(jīng)過計(jì)算機(jī)中的數(shù)學(xué)模型建立的控制曲線，對相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制，以達(dá)到*化的生產(chǎn)過程。

RS-485總線由于其采用差分平衡傳輸方式，使得其對差模干擾具有很強(qiáng)的抗*力，但是由于RS-485總線由于通信距離較遠(yuǎn)，外部的電磁干擾以及電位差對其形成的共模干擾還是會嚴(yán)重影響其數(shù)據(jù)通信，特別是當(dāng)其必須要按照RS-485總線布線規(guī)范，按照手牽手總線式的布線方式布線的時候，更加容易形成相互干擾。在此工廠采用N-1204型485集線器進(jìn)行布線，其向上提供一條RS-485接口，向下提供四路RS-485接口，能夠?qū)⒁粋€較大的RS-485總線劃分為四個小型的RS-485總線，其端口之間提供DC/DC電源隔離和光電隔離芯片對485信號進(jìn)行有效隔離，可以有效消除工業(yè)發(fā)酵中的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)造成的電磁干擾對數(shù)據(jù)通信的影響。

4-20ma轉(zhuǎn)485模塊概述：在工業(yè)現(xiàn)場有許多種類的儀器儀表和傳感器可以被轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號。各類變送器、電機(jī)保護(hù)器和變頻器等也都具有4～20mA輸出信號，用于遠(yuǎn)程測控。 4～20mA轉(zhuǎn)485采集模塊是一款采集4-20mA電流輸入，輸出至RS485接口的智能模擬量采集模塊，4-20毫安模擬量轉(zhuǎn)485，電流采集模塊，4-20毫安電流測量，溫度轉(zhuǎn)4-20毫安采集，壓力測量轉(zhuǎn)485，溫度測量轉(zhuǎn)485，電壓采集模塊，電流信號測量模塊，模擬量采集模塊，模擬量采集儀，模擬量輸入控制器0-5V電壓采集器在工業(yè)現(xiàn)場模擬量采集很多是采用4～20mA電流來表示的，比如溫度，濕度以及其他一些模擬量。溫濕度傳感器將采集的溫濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4～20mA電流輸出至4～20mA采集模塊，4-20ma電流環(huán)采集模塊，模塊將采集來的電流信號通過單片機(jī)轉(zhuǎn)換為基于廠家自定義簡易通信協(xié)議的RS-485數(shù)據(jù)，再通過RS-485總線將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。采集模塊能夠同時采集八路4～20毫安電流信號。