4.3Công tắc điều khiển (O N/ OFF).
4.7.1 Kiểm soát tỷ lệ-tích hợp
Khi sử dụng kiểm soát tỷ lệ- tích hợp, phản ứng đầu ra của một lỗi phát sinh có độ lệch ban đầu cao hơn so với các tín hiệu đầu ra khác. Điều này được thể hiện rõ trong hình 8.17. Đó là do sựtích hợp của các tín hiệu từ điều khiển tích. Tuy nhiên, dao động sớm được giảm và không có bù đắp nhiệt độ. Chế độ kiểm soát này được ứng dụng rộng rãi kể từ khi các thành phần theo tỷ lệ là lý tưởng trong một quá trình khi có những thay đổi vừa phải, những phần không thể thiếu sẽ cho phép thay đổi tải trọng lớn và có thể loại bỏ sự bù đắp.
Công nghệ Lên men
Nếu kiểm soát tỷ lệ- phát sinh được sử dụng thì phản ứng đầu ra của một lỗi sẽ dẫn đến giảm độ lệch, nhanh chóng ổn định và giảm bù đắp so với kiểm soát riêng (hình 8.17). Bởi vì các thành phần phát sinh cóảnh hưởng sẽ ổn định nhanh chóng, bộ điều khiển có thể thay đổi kip với tải trọng một cách nhanh chóng.
4.7.3Kiểm soát tỷ lệ-tích hợp-phát sinh
Phương pháp này thường cung cấp các khả năng kiểm soát tốt nhất (Hình 8.17).Những lợi thế của mỗi hệ thống là giữ lại. Độ lệch tối đa và thời gian giải quyết cũng tương tự như đối với một bộ điều khiển tỷ lệ-tích hợp trong khi hành động này thiếu đảm bảo rằng không bù đắp. Phương pháp này kiểm soát tìm thấy rộng nhất trong các ứng dụng do khả năng để đối phó với rộngcác biến thể của mô hình thay đổi mà có thể gặp phải trong các quá trình khác nhau.
4.8Bộ điều khiển
Các bộ điều khiển tự động đầu tiên chính là các đơn vị điều khiển điện tử đã được điều chỉnh bằng tay đểthiết lập mô hình phản ứng PID với mong muốn là kiểm soát được sự xáo trộn. Các bộ điều khiển tương đối đắt tiền và cần phải có một số kỹ thuật nhất định để có thể điều chỉnh các sự cố một cách chính xác. Sự có sẵn của máy tính giá rẻ và mô phỏng điều khiển PID có thể điều khiển bằng máy tính xử lý nhiều kiểm soát phức tạp cùng một lúc làm cho quá trình này được tối ưu hóa. Một số khía cạnh của công việc này trên máy tính sẽ được thảo luận sau ở phần sau.
4.9Hệ thống điều khiển phức tạp hơn
Trong một số trường hợp điều khiển PID là không đủ để kiểm soát sự xáo trộn. Kiểm soát có thể khó khăn khi có một khoảng thời gian dài giữa sự thay đổi thông số của thao tác và ảnh hưởng của nóđến giá trị đo.Hãy xem xét ví dụ về một bộ trao đổi nhiệt của nước được quy định bằng tốc độ dòng chảy hơi nước từ một van hơi. Nhiệt độ nước nóng chịu sự ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy, có một sự thay đổi năng lượng đáng kể ở
Công nghệ Lên men
các van hơi nước,bộ trao đổi nhiệt vẫn tiếp tục hoạt động làm cho nhiệt độ nước vượt qua khỏi điểm thiết lập. Sự chậm trễ sẽ dẫn đến các thông số đo lường củachu kỳ sẽ về mốc ban đầu. kiểm soát từng đợt có thể giải quyết vấn đề này. Khi sử dụng kiểm soát từng đợt (hình 8.20) bộ kiểm soát sẽ cho một điểm đặt khác.Mỗi bộ kiểm soát thì có các thông số đo lường riêng của nó, bộ kiểm soát chính có một tập hợp các điểm thông số riêng lẻ và chỉ có bộ kiểm soát thứ cấp cung cấp đầu ra cho quá trình.Trong các dây chuyền phức tạp thì thường có nhiều hệ thống vòng lặp.
Công nghệ Lên men
Khi dây chuyền điều khiển được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của nước trong quá trình trao đổi nhiệt (Hình 8.21)sẽ có vòng lặp chính và vòng lặp phụ, vòng lặp chính bao gồm bộ cảm biến nhiệt độ và bộ kiểm soát nhiệt độ cơ bản của nhiệt độ nước trong quá trình,vòng lặp phụ bao gồm bộ cảm biến lưu lượng hơi và bộ kiểm soát lưu lượng hơi, quá trình diễn biến ,van điều khiển của quá trình.việc bổ sung các thiết bị kiểm soát phụ cái mà để đo lưu lượng hơi, cho phép thay đổi lưu lượng dòng chảy của hơi để điều chỉnh trước khi chúng có thể ảnh hưởng tới nhiệt độ của nước nóng.những vòng lặpkiểm soát được thêm vào sẽ giúp giảm thiểu tổn thất nhiệt độ trong chu kỳ.
Nguyên liệu trước khi được kiểm soát có thể được xáo trộn thêm những chất khác ngoài những giá trị được đo của quá trình những chất đó phải được kiểm soát và cho phép kiểm soát một cách nhanh chóng trong quá trình.Hệ thống dây chuyền kiểm soát (hình 8.21) được đề cập sẽ được cung cấp đầy đủ áp lực nước đầu vào và nhiệt độ không biến động.Khi biến động xảy ra ,nguyên liệu có thể được sử dụng nhưng đòi hỏi phải đo
Công nghệ Lên men
nhiệt độ nước đầu vào và tốc độ dòng chảy với sự kết hợp hai giá trị này để kiểm soát lưu lượng hơi (Hình 8.23).
Trong một vídụ (hall et al., 1974)một máy tính được lập trình sẵn nhiệt lượng cần thiết được thêm vàonước, để đưa nước đến nhiệt độ thích hợp tại các cửa ra và cho phép
Công nghệ Lên men
lượng chính xác hơi nước để thêm vào các cuộn dây nóng.Đầu vào cho nhiệt độ làm từ ống hút gió vào máy tính.Tính toán có thể được thực hiện để xác định nhiệt đầu vào cần thiết để tăng nhiệt độ nước trong trao đổi nhiệt.Tín hiệu điều khiển đầu ra tớivan A được tính toán để cho phép số lượng chính xác hơi nước để nhập vào các cuộn dây nóng.
Khi một hoặc nhiều các quá trình thay đổi hoặc các đặc tính không được biết đến và không thể đo trực tiếp,sau đó các kiểm soát phụcó thể sẽ được sử dụng. Nhận dạng trực tuyến các đặc trưng của quá trình và sau đó sử dụng thông tin này để cải thiện cấutạo của quá trình kiểm soátứng phó (Hall et al...,1974 ) Các trình tự và sự tương tác trong vòng kiểm soát được trình bày trong hình.8.24. kiểm soát ứng phó thì rất hữu ích trong trường hợp các hoạt động quá trình vẫn chưa xác định tốt hoặc thay đổi theo thời gian.Điều này có thể ứng dụngnhiều nhất trong việc kiểm soát mẻ lên men với số lượng lớn và những thay đổi phức tạp có thể xảy ra(Bull, 1985; Dusseljee and Feijen, 1990).kiểm soát ứng phó đã được sử dụng trong nuôi cấy nấm men (Montague et al., 1988),sản xuất axit amin(Radjai et al., 1984) và penicillin(lorenz et al., 1985).
Nó cũng có thể chuẩn bị chương trình tuần tự sử dụng một hệ thống điều khiển dựa trên máy tính.kiểm soát nồng độ oxy hòa tan trong dung dịch lên men.điều này có thể thay đổi bằng cách thay đổi tốc độ khuấy,tốc độ lưu lượng của không khí hoặc khí ,áp suất riêng phần của oxy trong khí đầu vào hoặc tổng áp lực lên men.Trong thực tế,sự kết hợp của các giá trị này có thể được sử dụng tuần tự hoặc đồng thời sử dụng bởi các chương trình phù hợp của máy tính .Ban đầu, tốc độ khuấy có thể được tăng lên để làm
Công nghệ Lên men
giảm nồng độ oxy hòa tan.Khi tốc độ khuấy đạt tới mức độ tối đa được xác định trước,các luồng không khí có thể được tăng lên đều đặn đến mức tối đa,sau đó là giai đoạn thứ ba và kế tiếp.