本實用新型屬于一種測量儀器，尤其涉及一種發(fā)酵罐數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)：

發(fā)酵罐是食品、化工等行業(yè)使用最為廣泛的設(shè)備之一。發(fā)酵罐發(fā)酵過程中主要參數(shù)的準確檢測及控制是決定其發(fā)酵質(zhì)量及工藝出品率的重要因素。以往采用的常規(guī)儀表進行發(fā)酵罐發(fā)酵過程的數(shù)據(jù)采集，其采集精度低，人為影響較大，需進行人工記錄，因而常常出現(xiàn)假記錄，影響發(fā)酵過程甚至出現(xiàn)倒罐。以微處理器為核心部件構(gòu)成發(fā)酵罐數(shù)據(jù)采集裝置，可完全避免上述現(xiàn)象，并縮短發(fā)酵周期，提高工藝出品率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種發(fā)酵罐數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置采用PLC CPU S7-200 SMART作為控制器，所以，本監(jiān)測裝置抗干擾能力強，工作性能穩(wěn)定；可實現(xiàn)在線自動測量發(fā)酵罐的發(fā)酵相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線自動測量發(fā)酵罐的發(fā)酵相關(guān)數(shù)據(jù)，抗干擾能力強，工作性能穩(wěn)定。

本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種發(fā)酵罐數(shù)據(jù)采集裝置，包括采集裝置外殼和位于采集裝置外殼內(nèi)部的采集電路。采集裝置外殼的一個側(cè)面上裝有顯示屏、上位溫度傳感器接線端子、中位溫度傳感器接線端子、下位溫度傳感器接線端子、PH值傳感器接線端子、CO₂濃度傳感器接線端子、液位傳感器接線端子、啟動按鍵、停止按鍵、攪拌電機啟動按鍵、攪拌電機停止按鍵、進料電動閥開按鍵、進料電動閥關(guān)按鍵、出料電動閥開按鍵、出料電動閥關(guān)按鍵、運行指示燈、液位高限報警指示燈、液位低限報警指示燈、運行故障指示燈。采集裝置外殼內(nèi)部的采集電路包括：PLC（可編程邏輯控制器）CPU（中央處理單元）（具體型號為S7-200 SMART）、電源模塊、PLC-AI（模擬量輸入）模塊、PLC-存儲模塊、PLC-DI（數(shù)字量輸入）模塊、PLC-DO（數(shù)字量輸出）模塊、信號放大與隔離模塊。

所述上位溫度傳感器接線端子、中位溫度傳感器接線端子、下位溫度傳感器接線端子、PH值傳感器接線端子、CO₂濃度傳感器接線端子、液位傳感器接線端子，分別通過信號線與

安裝于發(fā)酵罐中的上位溫度傳感器、中位溫度傳感器、下位溫度傳感器、PH值傳感器、CO₂濃度傳感器、液位傳感器相連；所述上位溫度傳感器接線端子、中位溫度傳感器接線端子、下位溫度傳感器接線端子、PH值傳感器接線端子、CO₂濃度傳感器接線端子、液位傳感器接線端子，分別通過信號線與信號放大與隔離模塊相連；所述信號放大與隔離模塊通過信號線與PLC-AI模塊相連；所述PLC-AI模塊、PLC-存儲模塊、PLC-DI模塊、PLC-DO模塊分別通過總線與PLC CPU S7-200 SMART相連；電源模塊通過電源線分別與所述PLC CPU S7-200 SMART、PLC-AI模塊、PLC-存儲模塊、PLC-DI模塊、PLC-DO模塊相連；所述PLC CPU S7-200 SMART與顯示屏通過MPI（多點接口） 總線相連；所述PLC-DO模塊分別通過信號線與運行指示燈、液位高限報警指示燈、液位低限報警指示燈、運行故障指示燈相連；所述PLC-DI模塊分別通過信號線與啟動按鍵、停止按鍵、攪拌電機啟動按鍵、攪拌電機停止按鍵、進料電動閥開按鍵、進料電動閥關(guān)按鍵、出料電動閥開按鍵、出料電動閥關(guān)按鍵相連。

本實用新型的工作原理如下：

按下啟動按鍵，采集裝置處于工作狀態(tài)，運行指示燈點亮。上位溫度傳感器接線端子、中位溫度傳感器接線端子、下位溫度傳感器接線端子、PH值傳感器接線端子、CO₂濃度傳感器接線端子、液位傳感器接線端子，通過信號線分別將安裝于發(fā)酵罐中的上位溫度傳感器、中位溫度傳感器、下位溫度傳感器、PH值傳感器、CO₂濃度傳感器、液位傳感器所采集到的發(fā)酵罐上位溫度信號、中位溫度信號、下位溫度信號、PH值信號、CO₂濃度信號、液位信號送入信號放大與隔離模塊進行信號放大、光/電隔離處理后再送PLC-AI模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后所得到的上位溫度數(shù)字信號、中位溫度數(shù)字信號、下位溫度數(shù)字信號、PH值數(shù)字信號、CO₂濃度數(shù)字信號、液位數(shù)字信號經(jīng)總線送入PLC CPU S7-200 SMART。PLC CPU S7-200 SMART將所述上位溫度數(shù)字信號、中位溫度數(shù)字信號、下位溫度數(shù)字信號、PH值數(shù)字信號、CO₂濃度數(shù)字信號、液位數(shù)字信號進行運算處理后送PLC-存儲模塊進行存儲外，還通過顯示屏進行顯示。當(dāng)需要添加發(fā)酵液時，按下進料電動閥開按鍵，進料電動閥打開，發(fā)酵液通過進料口送入發(fā)酵罐；按下進料電動閥關(guān)按鍵，則進料電動閥關(guān)閉，停止添加發(fā)酵液。當(dāng)需要攪拌發(fā)酵液時，按下攪拌電機啟動按鍵，啟動攪拌電機，驅(qū)動攪拌器進行攪拌發(fā)酵液；按下攪拌電機停止按鍵，則停止攪拌電機運行，攪拌器停止工作；當(dāng)需要送出發(fā)酵液時，按下出料電動閥開按鍵，則出料電動閥打開，發(fā)酵液通過出料口送出；按下出料電動閥關(guān)按鍵，則出料電動閥關(guān)閉，停止發(fā)酵液送出。當(dāng)發(fā)酵液液位超過上限時，液位高限報警指示燈點亮；當(dāng)發(fā)酵液液位低于下限時，液位低限報警指示燈點亮；當(dāng)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)故障時，運行故障指示燈點亮。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

由于采用PLC CPU S7-200 SMART作為控制器，所以，本監(jiān)測裝置抗干擾能力強，工作性能穩(wěn)定；而且本裝置可實現(xiàn)在線自動測量發(fā)酵罐的發(fā)酵相關(guān)數(shù)據(jù)，測量精度高，穩(wěn)定性好。

附圖說明

圖1 為采集裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 為采集裝置的電路方框圖；

圖3 為發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)及傳感器安裝示意圖。

圖1中標號說明：1、顯示屏，2、上位溫度傳感器接線端子，3、中位溫度傳感器接線端子，4、下位溫度傳感器接線端子，5、PH值傳感器接線端子，6、CO₂濃度傳感器接線端子，7、液位傳感器接線端子，8、啟動按鍵，9、停止按鍵，10、攪拌電機啟動按鍵，11、攪拌電機停止按鍵，12、進料電動閥開按鍵，13、進料電動閥關(guān)按鍵，14、出料電動閥開按鍵，15、出料電動閥關(guān)按鍵，16、采集裝置外殼，17、運行指示燈，18、液位高限報警指示燈，19、液位低限報警指示燈，20、運行故障指示燈。

圖3中標號說明：22、攪拌電機，23、CO₂濃度傳感器，24、上位溫度傳感器，25、中位溫度傳感器，26、下位溫度傳感器，27、出料口，28、出料電動閥，29、攪拌器，30、液位傳感器，31、發(fā)酵液體液面，32、進料電動閥，33、進料口，34、PH值傳感器，35、發(fā)酵罐。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步詳細說明。

見圖1，本實用新型包括：顯示屏1、上位溫度傳感器接線端子2、中位溫度傳感器接線端子3、下位溫度傳感器接線端子4、PH值傳感器接線端子5、CO₂濃度傳感器接線端子6、液位傳感器接線端子7、啟動按鍵8、停止按鍵9、攪拌電機啟動按鍵10、攪拌電機停止按鍵11、進料電動閥開按鍵12、進料電動閥關(guān)按鍵13、出料電動閥開按鍵14、出料電動閥關(guān)按鍵15、采集裝置外殼16、運行指示燈17、液位高限報警指示燈18、液位低限報警指示燈19、運行故障指示燈20。

見圖2，本實用新型采集裝置內(nèi)部電路包括：PLC CPU S7-200 SMART、電源模塊、PLC-AI模塊、PLC-存儲模塊、PLC-DI模塊、PLC-DO模塊、信號放大與隔離模塊。

見圖3，發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)及傳感器包括：攪拌電機22、CO₂濃度傳感器23、上位溫度傳感器24、中位溫度傳感器25、下位溫度傳感器26、出料口27、出料電動閥28、攪拌器29、液位傳感器30、發(fā)酵液體液面31、進料電動閥32、進料口33、PH值傳感器34、發(fā)酵罐35。

按下啟動按鍵8，采集裝置處于工作狀態(tài)，運行指示燈17點亮。上位溫度傳感器接線端子2、中位溫度傳感器接線端子3、下位溫度傳感器接線端子4、PH值傳感器接線端子5、CO₂濃度傳感器接線端子6、液位傳感器接線端子7，通過信號線分別將安裝于發(fā)酵罐35中的上位溫度傳感器24、中位溫度傳感器25、下位溫度傳感器26、PH值傳感器34、CO₂濃度傳感器23、液位傳感器30所采集到的發(fā)酵罐35的上位溫度信號、中位溫度信號、下位溫度信號、PH值信號、CO₂濃度信號、液位信號送入信號放大與隔離模塊進行信號放大、光/電隔離處理后再送PLC-AI模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后所得到的上位溫度數(shù)字信號、中位溫度數(shù)字信號、下位溫度數(shù)字信號、PH值數(shù)字信號、CO₂濃度數(shù)字信號、液位數(shù)字信號經(jīng)總線送入PLC CPU S7-200 SMART。PLC CPU S7-200 SMART將所述上位溫度數(shù)字信號、中位溫度數(shù)字信號、下位溫度數(shù)字信號、PH值數(shù)字信號、CO₂濃度數(shù)字信號、液位數(shù)字信號進行運算處理后送PLC-存儲模塊進行存儲外，還通過顯示屏1進行顯示。當(dāng)需要添加發(fā)酵液時，按下進料電動閥開按鍵12，進料電動閥32打開，發(fā)酵液通過進料口33送入發(fā)酵罐35；按下進料電動閥關(guān)按鍵13，則進料電動閥32關(guān)閉，停止添加發(fā)酵液。當(dāng)需要攪拌發(fā)酵液時，按下攪拌電機啟動按鍵10，啟動攪拌電機22，驅(qū)動攪拌器29進行攪拌發(fā)酵液；按下攪拌電機停止按鍵11，則停止攪拌電機22運行，攪拌器29停止工作；當(dāng)需要送出發(fā)酵液時，按下出料電動閥開按鍵14，則出料電動閥28打開，發(fā)酵液通過出料口27送出；按下出料電動閥關(guān)按鍵15，則出料電動閥28關(guān)閉，停止發(fā)酵液送出。當(dāng)發(fā)酵液液位超過上限時，液位高限報警指示燈18點亮；當(dāng)發(fā)酵液液位低于下限時，液位低限報警指示燈19點亮；當(dāng)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)故障時，運行故障指示燈20點亮。