Достижение точного контроля имеет решающее значение в процессах, которые имеют строгие требования к растворению углекислого газа (dCO2b), таких как ферментация, клеточная культура, аквакультура и обработка воды. Традиционное управление одним параметром имеет запаздывание и неточность. Данная схема предлагает передовую стратегию управления, основанную на соединении растворенных CO2D - датчиков с pH - электродами для повышения стабильности и эффективности процесса.

I. Состав и принципы системы

Ядро системы состоит из трех частей:

Датчик растворенного CO2: прямое и непрерывное измерение парциального давления или концентрации CO2 в среде в качестве основной регулируемой переменной в системе управления. Он отвечает напрямую и является конечной целью контроля.

Электроды pH: как ключевая вспомогательная переменная. Поскольку CO2, растворимый в воде, образует карбонат, который вызывает снижение pH, между ними существует определенная математическая связь (закон Генри, карбонатный баланс) в конкретной системе (например, карбонатная буферная система).

Интеллектуальный контроллер: получает сигналы от двух датчиков, выполняет основной алгоритм управления и выводит команды исполнительному органу (например, клапан или ползучий насос, регулирующий вентиляцию).

II. Стратегия управления связью

Ядром управления связью является использование взаимодополняемости двух параметров для формирования комбинированного режима управления « подача - обратная связь».

Управление подачей (на основе pH): pH обычно реагирует на изменения CO2 быстрее, чем специализированный датчик dCO2. Когда во время процесса происходят мутации в производительности CO2B из - за метаболизма микроорганизмов или по другим причинам, происходит небольшое, но поддающееся обнаружению смещение pH. Исходя из этого, контроллер может заранее прогнозировать тенденции изменения dCO2 и заранее подстраивать исполнительный орган (например, увеличивать экспозицию) для достижения « раннего вмешательства», чтобы подавлять большие колебания.

Управление обратной связью (на основе dCO2): Датчики dCO2 обеспечивают самую прямую и окончательную обратную связь с целью управления. Контроллер сравнивает измеренные значения dCO2b с заданными значениями и точно корректирует их с помощью таких алгоритмов, как PID, чтобы устранить ошибку стабилизации. Это обеспечивает долгосрочную точность контроля.

Взаимная проверка данных и безопасность: показания обоих датчиков должны находиться в пределах достоверности теоретических расчетов. В случае резкого снижения pH без соответствующего повышения показаний dCO2b система может определить неисправность датчика (например, дрейф pH - электрода или повреждение dCO2b - пленки) и вызвать тревогу, переключиться на безопасный режим или полагаться на более надежный датчик, чтобы предотвратить неправильную работу.

III. Преимущества программы

Быстрое реагирование: использование характеристик быстрого реагирования pH для преодоления задержки отклика, присущей датчику dCO2.

Точность управления: в сочетании с подачей и обратной связью, чтобы значительно уменьшить избыточную регулировку и колебания, поддерживать высокую стабильность технологической среды.

Высокая надежность: избыточная конструкция двойного датчика обеспечивает функцию проверки данных и повышает отказоустойчивость и безопасность системы.

Оптимизация энергопотребления: плавное управление уменьшает частые пуски и остановки исполнительных механизмов (например, газовых насосов) с большими движениями и помогает снизить потребление энергии.

Подводя итог: схема управления связью между датчиками растворенного CO2B и pH - электродами, благодаря органическому сочетанию мягких измерений и прямых измерений, создает более интеллектуальную и надежную систему управления, особенно в тех случаях, когда окружающая среда биохимических реакций является требовательной, и является эффективным средством автоматизации тонких химических и биологических процессов.