畢業(yè)設(shè)計(jì)---大容量間歇出料工業(yè)化固體發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)總說(shuō)明I</b></p><p>　　introductionII</p><p><b>　　1前言1</b>&l

2、t;/p><p>　　1.1發(fā)酵過(guò)程監(jiān)控的主要指標(biāo)參數(shù)2</p><p>　　2固體發(fā)酵設(shè)備總體設(shè)計(jì)方案3</p><p><b>　　2.1發(fā)酵箱3</b></p><p>　　2.2通風(fēng)供氧系統(tǒng)3</p><p>　　2.3攪拌行車(chē)結(jié)構(gòu)及攪拌系統(tǒng)3</p><

3、;p>　　2.4管路系統(tǒng)4</p><p>　　2.5電氣控制系統(tǒng)4</p><p>　　3發(fā)酵箱的設(shè)計(jì)與選用4</p><p>　　3.1發(fā)酵箱的總體結(jié)構(gòu)4</p><p>　　3.2發(fā)酵箱的幾何尺寸確定5</p><p>　　3.3攪拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6</p><p&g

4、t;　　3.3.1攪拌器葉輪與罐徑比6</p><p>　　3.3.2攪拌器尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.3.3電機(jī)的初選與攪拌器功率計(jì)算7</p><p>　　3.4攪拌電機(jī)和減速器選用8</p><p>　　3.4.1電動(dòng)機(jī)的計(jì)算及選用8</p><p>　　3.4.2減速器的選用

5、8</p><p>　　3.5聯(lián)軸器的選用9</p><p>　　3.6行車(chē)氣缸與導(dǎo)軌的選用10</p><p>　　3.6.1計(jì)算行車(chē)Z向氣缸的推力10</p><p>　　3.6.2計(jì)算行車(chē)Y向無(wú)桿氣缸的推力12</p><p>　　3.6.3計(jì)算行車(chē)X向卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力12</p>

6、<p>　　4管道接口及氣、水路的設(shè)計(jì)及溫度控制方法15</p><p>　　4.1管道接口15</p><p>　　4.2溫、濕度傳感器接口15</p><p>　　4.3氣路設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.4水路設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.5溫度控制18</p>

7、<p>　　5電氣控制設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　5.1概述19</b></p><p>　　5.2箱體監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（51單片機(jī)+PLC）19</p><p>　　5.2.1傳感器的選用19</p><p>　　5.2.2基于51單片機(jī)的溫濕度采集20</p>&

8、lt;p>　　5.2.3箱體PLC控制部分設(shè)計(jì)23</p><p>　　5.2.4上位機(jī)監(jiān)控軟件編制25</p><p>　　5.3行車(chē)控制系統(tǒng)25</p><p><b>　　總 結(jié)28</b></p><p><b>　　鳴 謝29</b></p><

9、;p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)總說(shuō)明</b></p><p>　　當(dāng)前，許多工農(nóng)業(yè)殘?jiān)?、城市生活垃圾已成為人們的社?huì)公害，對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境均產(chǎn)生不利的影響。隨著人們對(duì)固態(tài)發(fā)酵機(jī)理認(rèn)識(shí)不斷加深，現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)可以將這些材料進(jìn)行降解、修復(fù)、轉(zhuǎn)化為對(duì)人們有益或無(wú)害的物質(zhì)、既無(wú)損于既定的自然生態(tài)系統(tǒng)，又

10、可以成功解決環(huán)境問(wèn)題、減輕自然危機(jī)。固態(tài)發(fā)酵是解決當(dāng)前人類(lèi)所面臨的“三大”危機(jī)的一個(gè)有效手段。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是對(duì)工業(yè)化固體大容量間歇出料發(fā)酵設(shè)備的設(shè)計(jì)，針對(duì)粕類(lèi)發(fā)酵的特點(diǎn)和工藝流程來(lái)設(shè)計(jì)其發(fā)酵設(shè)備和流水線。</p><p>　　本設(shè)計(jì)包括固體發(fā)酵箱、通風(fēng)供氧系統(tǒng)、攪拌行車(chē)結(jié)構(gòu)及攪拌系統(tǒng)、管路系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。此設(shè)計(jì)主題由一組兩人共同完成。</p><p&

11、gt;　　固體發(fā)酵設(shè)備總體設(shè)計(jì)方案：</p><p>　?。?）發(fā)酵箱 發(fā)酵箱需要便于清洗滅菌，箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求盡量圓滑過(guò)渡，避免有死角和縫隙，防止沉積雜物無(wú)法清洗或滅菌不徹底。本設(shè)計(jì)中，箱體采用方形容器，材料為不銹鋼。為防止發(fā)酵過(guò)程菌體收污染，發(fā)酵箱箱體密封性要好。</p><p>　　（2）通風(fēng)供氧系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)中將無(wú)菌空氣從發(fā)酵箱底部通入，出氣設(shè)置在發(fā)酵箱頂部。另外在發(fā)酵箱底部設(shè)

12、計(jì)三層篩網(wǎng)，使空氣進(jìn)入箱體時(shí)能分散開(kāi)來(lái)，同時(shí)利用攪拌使空氣和物料充分混合。</p><p>　?。?）攪拌行車(chē)結(jié)構(gòu)及攪拌系統(tǒng) 攪拌行車(chē)結(jié)構(gòu)及攪拌系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中攪拌器和噴灑裝置安裝在行車(chē)，并隨行車(chē)而移動(dòng)，當(dāng)發(fā)酵箱體需要攪拌或加濕時(shí)，行車(chē)就移動(dòng)到箱體的上方對(duì)其進(jìn)行攪拌或加濕。</p><p>　?。?）管路系統(tǒng) 氣路系統(tǒng)設(shè)括有通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，氣缸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。水路系統(tǒng)包括

13、有噴灑加濕系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、接種系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。</p><p>　　（5）電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為兩部分，一部分為行車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制和噴灑控制，另一部分為是箱體監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。箱體監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分包括單片機(jī)數(shù)據(jù)采集，PLC狀態(tài)控制，PC上位機(jī)顯示三部分。單片機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊及PLC狀態(tài)控制器通過(guò)串口與PC相連，PC作為數(shù)據(jù)顯示及控制終端，將單片機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊收集到的溫濕度數(shù)據(jù)及PLC的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳

14、送給電腦。</p><p>　　主要技術(shù)資料：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份、光碟一張、設(shè)備結(jié)構(gòu)裝備圖四張、非標(biāo)準(zhǔn)零件圖若干張等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：粕類(lèi)；固體發(fā)酵箱；間歇出料；攪拌器；自動(dòng)化控制。</p><p>　　introduction</p><p>　　Currently, many industrial and agricultura

15、l residues, municipal solid waste has become a social nuisance of the people have a negative impact on the survival of the human environment. With the solid-state fermentation mechanism, a growing awareness of modern sol

16、id-state fermentation technology of these materials degradation, repair, translate into people beneficial or harmless substances, and not undermine the established natural ecosystems, they can successfully solve environm

17、ental problems to </p><p>　　The design is the large capacity of the industrialized solid intermittent batch fermentation equipment design, feed meal fermentation characteristics and process design of ferment

18、ation equipment and pipeline.</p><p>　　The design includes a solid state fermentation tank, ventilation and oxygen supply system, stirring lane structure and mixing systems, piping systems and electrical con

19、trol systems. This design theme is completed by a group of two.</p><p>　　Overall design of solid state fermentation equipment:</p><p>　　(1) fermentation tank fermentation tank needs to facilitat

20、e the cleaning of sterilization, box of the internal structure of the requirements as far as possible smooth transition and avoid dead ends and cracks to prevent deposition of debris can not be cleaned or incomplete ster

21、ilization. In this design, the box is a square container, stainless steel. In order to prevent the fermentation process bacteria, pollution, fermentation box enclosure seal better.</p><p>　　(2) ventilation a

22、nd oxygen supply system of this design will be sterile air to pass from the bottom of the fermentation tank into the outlet set at the top of the fermentation tank. In addition, three-screen in the bottom of the fermenta

23、tion tank design, so that air can enter the box, spread out, while taking advantage of mixing the air and the material is fully mixed.</p><p>　　(3) mixing the vehicle structure and the agitation system to st

24、ir the vehicle structure and mixing system is the focus of this design and difficulty. The design of mixers and sprinklers installed in the road, and accompanying vehicle and mobile, when stirring or humidification ferme

25、ntation box, driving move to the top of the cabinet to be stirred or humidification.</p><p>　　(4) The piping system, air system set up including the ventilation system design, the cylinder motion system desi

26、gn. Waterway system includes a spray humidification system, cleaning system, the vaccination system and drainage system.</p><p>　　(5) The electrical control system of electrical control system design is divi

27、ded into two parts, the part of the driving motion control and spray control, another part of the cabinet monitoring system design. Cabinet Monitoring System part of the SCM data acquisition, PLC state control, the PC ho

28、st computer display of three parts. Microcontroller data acquisition module and the PLC state controller via the serial port with a PC connected to the PC as a data display and control terminals, SCM dat</p><p

29、>　　The main technical data: design of a manual, a CD-ROM, the device structure and equipment Figure four, non-standard parts diagram of Zhang et al.</p><p>　　Keywords: feed meal; solid fermentation tank;

30、intermittent discharge; blender; automation and control.</p><p>　　大容量間歇出料工業(yè)化固體發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p>　?。C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，2008114112xx，xxx）</p><p>　　指導(dǎo)教師：xx,xx</p><p><b>　　前言<

31、;/b></p><p>　　固態(tài)發(fā)酵指利用自然底物做碳源及能源，或利用惰性底物做固體支持物，其體系無(wú)水或接近于無(wú)水的任何發(fā)酵過(guò)程，微生物的生長(zhǎng)及形成的產(chǎn)物均在基質(zhì)表面。固態(tài)發(fā)酵是接近于自然的狀態(tài)的一種發(fā)酵，它與液態(tài)深層發(fā)酵有許多的不同。固態(tài)發(fā)酵歷史悠久，其起源可追溯到數(shù)千年前。</p><p>　　固態(tài)發(fā)酵是解決當(dāng)前人類(lèi)所面臨的“三大”危機(jī)的一個(gè)有效手段。當(dāng)前，許多工農(nóng)業(yè)殘?jiān)?、城?/p>

32、生活垃圾已成為人們的社會(huì)公害，對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境均產(chǎn)生不利的影響。隨著人們對(duì)固態(tài)發(fā)酵機(jī)理認(rèn)識(shí)不斷加深，現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)可以將這些材料進(jìn)行降解、修復(fù)、轉(zhuǎn)化為對(duì)人們有益或無(wú)害的物質(zhì)、既無(wú)損于既定的自然生態(tài)系統(tǒng)，又可以成功解決環(huán)境問(wèn)題、減輕自然危機(jī)。</p><p>　　粕類(lèi)固體發(fā)酵是把難以消化利用的纖維素等高分子碳水化合降解轉(zhuǎn)化為易被動(dòng)物吸收消化利用的養(yǎng)分，增加可消化性蛋白質(zhì)的含量。能擴(kuò)大飼料來(lái)源節(jié)約糧食，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

33、，減少公害，增加肥源。而粕類(lèi)固體發(fā)酵具有操作簡(jiǎn)便、能耗低、發(fā)酵過(guò)程容易控制、對(duì)無(wú)菌要求相對(duì)較低、不易發(fā)生大面積的污染等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是，真菌在靜態(tài)的環(huán)境中生長(zhǎng)得更好，次生代謝物積累的效率更高。這說(shuō)明固體發(fā)酵技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿Α９腆w發(fā)酵有許多液體發(fā)酵無(wú)所比擬的優(yōu)勢(shì)，如為非均相系統(tǒng)，有利于特定培養(yǎng)物的自組織行為；液固相接觸比表面積大，一般無(wú)液體發(fā)酵所面臨的高密度培養(yǎng)時(shí)溶氧水平不足。生產(chǎn)過(guò)程中幾乎沒(méi)有廢水排放，不需要進(jìn)行污水處理。然而固體

34、發(fā)酵的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，主要體現(xiàn)為產(chǎn)能太低，現(xiàn)有的技術(shù)條件不利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。</p><p>　　固態(tài)發(fā)酵應(yīng)用具有巨大的潛能，但與液體發(fā)酵研究相比，固態(tài)發(fā)酵在傳質(zhì)、傳熱等方面缺乏有效的研究，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模的生產(chǎn)。其原因主要為：通風(fēng)散熱困難；易染菌；基質(zhì)利用率低；缺少固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)計(jì)和放大的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；缺少完善的傳質(zhì)、傳熱數(shù)學(xué)模型；檢測(cè)手段不完備等。</p><p>　　固體

35、發(fā)酵的技術(shù)水平目前依舊停留在比較低的生產(chǎn)水平上，雖然固體發(fā)酵已在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中逐步應(yīng)用，但不利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)仍然是固體發(fā)酵的致命弱點(diǎn)，并不能得到廣泛的利用。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法，可以歸納如下：</p><p>　　發(fā)酵箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。發(fā)酵箱主要由箱體和加熱裝置，以及位于行車(chē)上的攪拌裝置，傳動(dòng)裝置,和其它的一些附件組成。根據(jù)固體發(fā)酵的特性，選擇箱體材料，確定箱體

36、外形、箱體的壁厚；根據(jù)計(jì)算發(fā)酵攪拌所需的功率選擇適合的攪拌裝置，傳動(dòng)裝置等一些附件的確定；在參考相關(guān)的市場(chǎng)相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)其他的接管進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)整體發(fā)酵箱的設(shè)計(jì)進(jìn)行布局，確定各個(gè)部件的裝配位置，完成整個(gè)裝備圖。</p><p>　　水路、氣路的設(shè)計(jì)。根據(jù)發(fā)酵微生物產(chǎn)生的發(fā)酵熱、發(fā)酵箱的裝物料量、加熱及冷卻方式等進(jìn)行冷卻和加熱裝置的設(shè)計(jì)、計(jì)算；對(duì)于實(shí)現(xiàn)接種和加濕，根據(jù)發(fā)酵箱的幾何形狀合理的對(duì)水、氣路管道進(jìn)行布局。&l

37、t;/p><p>　　控制部分的設(shè)計(jì)。根據(jù)固體發(fā)酵的特點(diǎn)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整量溫度、水活度、供氧（空氣）量，在參考相關(guān)的市場(chǎng)相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)傳感器的選用，利用微機(jī)與PC上位機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、濕度，完成接種和攪拌等工作。</p><p>　　發(fā)酵過(guò)程監(jiān)控的主要指標(biāo)參數(shù)</p><p><b>　　溫度</b></p><p>　　

38、在發(fā)酵過(guò)程中，需要維持生產(chǎn)菌的適宜的培養(yǎng)條件，其中比較重要的就是保持菌生長(zhǎng)和合成產(chǎn)物所需要的最適溫度。因?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)及產(chǎn)物的合成都是在各種酶催化下進(jìn)行的，而溫度恰恰是保證酶活性的重要因素，所以在發(fā)酵系統(tǒng)中必須保證穩(wěn)定而合適的溫度環(huán)境。</p><p>　　發(fā)酵過(guò)程的熱量主要來(lái)源于發(fā)酵自身反應(yīng)產(chǎn)生的熱量和攪拌所產(chǎn)生的熱量。正常發(fā)酵時(shí)，前期菌體生長(zhǎng)繁殖旺盛時(shí)升溫較快，發(fā)酵后期，升溫較緩慢，為了維持菌體生長(zhǎng)，必須在發(fā)

39、酵過(guò)程隨時(shí)調(diào)節(jié)溫度，即實(shí)現(xiàn)保溫、升溫或降溫的功能。</p><p>　　采用較為簡(jiǎn)單的方法，由于固體發(fā)酵時(shí)其內(nèi)部各部分溫差不均勻，利用在箱體上均勻分布幾根溫度計(jì)對(duì)其溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然后，對(duì)照發(fā)酵工藝所需參數(shù)，調(diào)節(jié)控制通入夾套冷卻水或蒸汽的閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其溫度的控制。通過(guò)熱敏傳感器將溫度變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后與控制儀表相連，通過(guò)程序指令控制冷卻或加熱裝置，使箱溫維持恒定。溫度控制時(shí)需注意出現(xiàn)的滯后現(xiàn)象，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)其

40、進(jìn)行分析。</p><p><b>　　濕度</b></p><p>　　固體發(fā)酵過(guò)程中，濕度是指發(fā)酵箱內(nèi)環(huán)境空氣的濕度?？諝鉂穸忍?，物料容易因水分蒸發(fā)而變干，影響生長(zhǎng)；濕度太大，影響空氣的含氧量，造成環(huán)境缺氧，往往又因冷凝使物料表面變濕，影響菌體生長(zhǎng)或污染菌體，影響產(chǎn)品質(zhì)量。濕度的監(jiān)測(cè)和控制比較困難，發(fā)酵過(guò)程中升溫以及蒸發(fā)都有可能帶走一定的水分，過(guò)濕的情況一般較少

41、存在，因此對(duì)濕度的控制主要為補(bǔ)濕。由于固體發(fā)酵濕度變化不大，可在箱體排氣口處安裝一空氣濕度計(jì)對(duì)箱體內(nèi)的流動(dòng)空氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)濕度降低過(guò)大時(shí)，通過(guò)傳感器將信號(hào)傳至控制系統(tǒng)，并控制執(zhí)行元件進(jìn)行補(bǔ)濕。執(zhí)行元件可以是在行車(chē)上安裝一穿孔的水管。并通過(guò)攪拌使物料濕度均勻。</p><p><b>　　三、通風(fēng)量</b></p><p>　　固體發(fā)酵過(guò)程中通入空氣的目的是提供反應(yīng)所需

42、要的氧，移走反應(yīng)熱和產(chǎn)生的二氧化碳，提高傳質(zhì)速率。固體發(fā)酵利用的微生物幾乎都是好氧性的，在發(fā)酵過(guò)程中大部分時(shí)間都在通潔凈的空氣，空氣的的通氣率對(duì)發(fā)酵過(guò)程特別重要。對(duì)空氣的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)就顯得特別重要。采用流量計(jì)及流量閥可對(duì)通風(fēng)量進(jìn)行監(jiān)控。</p><p>　　固體發(fā)酵設(shè)備總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　發(fā)酵箱</b></p><p>

43、;　　發(fā)酵箱需要便于清洗滅菌，箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求盡量圓滑過(guò)渡，避免有死角和縫隙，防止沉積雜物無(wú)法清洗或滅菌不徹底。本設(shè)計(jì)中，箱體采用方形容器，材料為不銹鋼。為防止發(fā)酵過(guò)程菌體收污染，發(fā)酵箱箱體密封性要好。</p><p><b>　　通風(fēng)供氧系統(tǒng)</b></p><p>　　固態(tài)發(fā)酵沒(méi)有自由水，微生物直接從空氣中汲取氧氣。而固態(tài)發(fā)酵利用的微生物幾乎都是好氧性的，通氣率

44、特別重要。通入空氣的目的在于提供反應(yīng)所需的氧，移走反應(yīng)熱和產(chǎn)生的二氧化碳，提高傳質(zhì)速率。通風(fēng)的速率則由微生物本身的特性決定。本設(shè)計(jì)中將無(wú)菌空氣從發(fā)酵箱底部通入，出氣設(shè)置在發(fā)酵箱頂部。另外在發(fā)酵箱底部設(shè)計(jì)三層篩網(wǎng)，使空氣進(jìn)入箱體時(shí)能分散開(kāi)來(lái)，同時(shí)利用攪拌使空氣和物料充分混合。</p><p>　　攪拌行車(chē)結(jié)構(gòu)及攪拌系統(tǒng)</p><p>　　攪拌行車(chē)結(jié)構(gòu)及攪拌系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于固態(tài)

45、發(fā)酵物料黏度度較大，相較液態(tài)發(fā)酵而言，采用葉片式的攪拌器并不適宜，經(jīng)查閱《固態(tài)發(fā)酵技術(shù)與應(yīng)用》和《攪拌設(shè)備》等書(shū)籍，本固態(tài)發(fā)酵設(shè)備應(yīng)采用螺桿式的攪拌器，其流動(dòng)狀態(tài)為軸流型。本設(shè)計(jì)中攪拌器隨行車(chē)而移動(dòng)，當(dāng)發(fā)酵箱體需要攪拌時(shí)，行車(chē)就移動(dòng)到箱體的上方，然后對(duì)其攪拌。</p><p><b>　　管路系統(tǒng)</b></p><p>　　氣路系統(tǒng)設(shè)括有通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，氣缸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)

46、計(jì)。</p><p>　　水路系統(tǒng)包括有噴灑加濕系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、接種系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。</p><p>　　氣路和水路設(shè)計(jì)主要考慮液壓氣壓設(shè)備和閥門(mén)的選擇，同時(shí)考慮管道的布置。</p><p><b>　　電氣控制系統(tǒng)</b></p><p>　　電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為兩部分，一部分為行車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制和噴灑控制，另一部分為是

47、箱體監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。箱體監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分包括單片機(jī)數(shù)據(jù)采集，PLC狀態(tài)控制，PC上位機(jī)顯示三部分。單片機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊及PLC狀態(tài)控制器通過(guò)串口與PC相連，PC作為數(shù)據(jù)顯示及控制終端，將單片機(jī)數(shù)據(jù)采集模塊收集到的溫濕度數(shù)據(jù)及PLC的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送給電腦。</p><p><b>　　發(fā)酵箱的設(shè)計(jì)與選用</b></p><p><b>　　發(fā)酵箱的總體結(jié)

48、構(gòu)</b></p><p>　　發(fā)酵箱提供生物生長(zhǎng)的環(huán)境，可以阻止外物進(jìn)入和內(nèi)部物質(zhì)的外溢，必須無(wú)毒、耐振動(dòng)、不易腐蝕，有良好的攪拌、通風(fēng)、散熱、冷卻系統(tǒng)，能夠進(jìn)行無(wú)菌操作。目前，箱式發(fā)酵裝置有幾種類(lèi)型，它包括敞開(kāi)固定式、密閉固定箱式、移動(dòng)箱式和多層箱式。本設(shè)計(jì)中參照移動(dòng)箱式發(fā)酵裝置。將料床做成固定的，由一個(gè)或多個(gè)料床組成，上面加蓋，底部加篩網(wǎng)，從底部出料。箱體上方安裝攪拌行車(chē)，行車(chē)上的攪拌機(jī)裝置由傳

49、動(dòng)裝置，軸封裝置，支座，工藝接管和一些附件組成。攪拌裝置由攪拌器組成，其形式通常由工藝設(shè)計(jì)而定。傳動(dòng)裝置主要由電機(jī)，減速器，軸承支座，聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成。通過(guò)行車(chē)的移動(dòng)給需要攪拌操作的箱體進(jìn)行攪拌及加濕操作。</p><p>　　發(fā)酵箱的幾何尺寸確定</p><p>　　已知：有效裝料容積2，即公稱(chēng)容積為。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為粕類(lèi)固體發(fā)酵，采用箱式發(fā)酵裝

50、置，有利于提高攪拌效率，同時(shí)能使固體物料充分混合。因?yàn)槭瞧深?lèi)固體發(fā)酵，本設(shè)計(jì)以豆粕固態(tài)發(fā)酵為例。常規(guī)豆粕發(fā)酵工藝一般采用米粉作為發(fā)酵基質(zhì)生產(chǎn)根霉孢子作為發(fā)酵劑。由于孢子萌發(fā)形成需要較長(zhǎng)的延期（約7~10h），因此發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)需要48~72小時(shí)。本設(shè)計(jì)為48h為一個(gè)發(fā)酵周期，出料時(shí)間為3h。箱體壁的材料選用0Cr18Ni10Ti。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[2]公式（8-1）</p><p&

51、gt;　　式中： ——公稱(chēng)容積，；</p><p>　　——發(fā)酵箱全容積，；</p><p>　　——裝料系數(shù)，通?？扇?.6～0.85，對(duì)于物料反應(yīng)平穩(wěn)且黏度較大的可取0.8～0.85，本設(shè)計(jì)取=0.8。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　考慮攪拌器及其他附件體積，取全容積 。</p&g

52、t;<p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)立方體箱式發(fā)酵箱選定長(zhǎng)=2m，寬b=1.5m,高h(yuǎn)=0.8m。而符合要求。</p><p>　　對(duì)于不銹鋼發(fā)酵箱，其箱體的最小壁厚，由于本設(shè)計(jì)固體發(fā)酵箱壓力較小，故選取厚度為2mm即可滿足設(shè)計(jì)要求。發(fā)酵箱如下圖所示。</p><p><b>　　攪拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>

53、<b>　　攪拌器葉輪與罐徑比</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)攪拌器型式采用螺桿式攪拌器，如圖2-2所示。假設(shè)箱體是由若干個(gè)直徑D為0.75m箱體組成。由于是物料黏度較大，所以螺桿直徑與罐徑之比應(yīng)取得大些，根據(jù)文獻(xiàn)[2]表2-4，可得螺桿直徑與罐徑比為：</p><p>　　式中： ——箱體直徑，mm；</p><p>　　——螺桿直徑，m

54、m。</p><p><b>　　攪拌器尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由攪拌器與罐徑比，計(jì)算可得螺桿直徑為：</p><p>　　又因?yàn)楦鶕?jù)文獻(xiàn)[2]表2-4取，所以 </p><p>　　于是得螺桿式攪拌器主要參數(shù)如下：</p><p>　　表3-1 螺帶螺桿式攪拌器主要參數(shù)/mm&

55、lt;/p><p>　　電機(jī)的初選與攪拌器功率計(jì)算</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[2]表2-4可以知道螺桿式攪拌器的轉(zhuǎn)速范圍為0.5～50r/min，常用介質(zhì)黏度范圍小于。劇烈的攪拌所施加的剪切力會(huì)影響霉菌的形態(tài)，促進(jìn)菌絲過(guò)多分枝，而使產(chǎn)量下降，采用中等程度的攪拌對(duì)高產(chǎn)有利。根據(jù)實(shí)際情況可取攪拌器轉(zhuǎn)速為30r/min。</p><p>　　根據(jù)攪拌軸設(shè)計(jì)，當(dāng)攪拌軸不移動(dòng)

56、時(shí)，被攪拌的固體容積為</p><p>　　根據(jù)同類(lèi)產(chǎn)品的攪拌電機(jī)的選用功率為2.2～2.8KW，故本設(shè)計(jì)中選用電動(dòng)機(jī)的功率為。</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率與攪拌器功率的關(guān)系</p><p>　　式中: ——電動(dòng)機(jī)額定功率，kw；</p><p>　　——攪拌器功率,kw；</p><p>　　——軸封裝置

57、的摩擦損失功率,kw，本設(shè)計(jì)中；</p><p>　　——傳動(dòng)裝置的機(jī)械效率，根據(jù)表9-15，本設(shè)計(jì)采用擺線針輪傳動(dòng)，??；</p><p>　　k——功率裕度系數(shù)，k=1.15～1.25，本設(shè)計(jì)中取k=1.2。</p><p>　　因此攪拌器的功率為 </p><p>　　攪拌電機(jī)和減速器選用</p><p><

58、b>　　電動(dòng)機(jī)的計(jì)算及選用</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)選用工作時(shí)的攪拌速度為30r/min，故可考慮選用轉(zhuǎn)速較低的異步電動(dòng)機(jī)，適用于啟動(dòng)性能、調(diào)速性能及轉(zhuǎn)差率均無(wú)特殊要求的一般機(jī)械設(shè)備。所選用的電動(dòng)機(jī)額定功率為3KW。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[1]選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6，參數(shù)如下：</p><p>　　表3-2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)&l

59、t;/p><p><b>　　減速器的選用</b></p><p>　　由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和攪拌器轉(zhuǎn)速相差較大，要求減速器有比較大的傳動(dòng)比，本設(shè)計(jì)中，考慮采用擺線針輪減速器，具有傳動(dòng)比大、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠平穩(wěn)、噪音低、拆裝方便和容易維修等特點(diǎn)。</p><p>　　減速器的選用可參照文獻(xiàn)[3]的選用方法，根據(jù)表3

60、7.1-32，確定減速器載荷性質(zhì)為中等沖擊載荷，其選用系數(shù)為 </p><p>　　傳動(dòng)比 ,選i=35</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[3]式37.1-21，輸出轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　式中———計(jì)算輸入功率（kw）</p><p>　　———輸入功率（kw）</p><p><b>　　———&l

61、t;/b></p><p>　　———表37.1-103、104中指定的輸入轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p>　　———減速器實(shí)際入軸的轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p>　　———在指定轉(zhuǎn)速時(shí)，許用輸入功率（kw），見(jiàn)表37.1-103、104；</p><p>　　由表6.69查出：5B號(hào)機(jī)型，傳動(dòng)比35的減速器。因此選擇的擺線針

62、輪減速器為ZWD 3.0-5B-35機(jī)型。其安裝、連接和外形尺寸可參照參數(shù)如下：</p><p>　　表3-3 電動(dòng)機(jī)和減速器的安裝、連接及外形尺寸/mm</p><p><b>　　聯(lián)軸器的選用</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的減速器的軸與攪拌軸的連接采用連軸器連接。</p><p>　　減速器軸的輸出轉(zhuǎn)矩 (其

63、中P單位為KW，n為r/min)</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[3]表41.1-1取工況系數(shù)K=1.7。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[3]式41.1-1。采用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，特點(diǎn)是傳遞轉(zhuǎn)矩大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便，能補(bǔ)償安裝誤差。根據(jù)文獻(xiàn)[6]表17-5，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器LX4聯(lián)軸器，其尺寸參數(shù)如下：</p><p>　　表3-4 聯(lián)軸器尺寸參數(shù)/mm&

64、lt;/p><p>　　行車(chē)氣缸與導(dǎo)軌的選用</p><p>　　由于螺桿攪拌軸在固體攪拌中的移動(dòng)阻力并沒(méi)有成熟的計(jì)算理論，在設(shè)計(jì)中選用氣缸時(shí)則需要知道行車(chē)行進(jìn)時(shí)螺桿的移動(dòng)阻力。由于螺桿移動(dòng)時(shí)攪拌電機(jī)是處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因些阻力相對(duì)較小。通過(guò)參考犁體耕作運(yùn)動(dòng)的一些相關(guān)資料，犁體在耕作泥土的運(yùn)動(dòng)受力不大，阻力一般于在3kN左右，因此，我們?cè)谟?jì)算螺桿攪拌軸在固體攪拌中的移動(dòng)阻力時(shí)，可參照以下計(jì)算方法來(lái)

65、估算。</p><p>　　計(jì)算行車(chē)Z向氣缸的推力</p><p>　　當(dāng)攪拌器下行時(shí)，，設(shè)Z向?qū)к壟c電機(jī)減速器的總重為300Kg。</p><p>　　當(dāng)攪拌器上行時(shí)，。又因?yàn)閆向?qū)к壟c電機(jī)減速器的質(zhì)量通常比下行的阻力要大，所以。</p><p><b>　　聯(lián)立以上三式可得</b></p><p&

66、gt;　　為保證氣缸工作不會(huì)出問(wèn)題，計(jì)算推力應(yīng)為理論推力乘以系數(shù)K。Z向氣缸的計(jì)算推力：，根據(jù)氣缸的推力計(jì)算公式可得Z向氣缸的直徑，因?yàn)镼GBZ系列重型氣缸堅(jiān)固耐用，可在惡劣的環(huán)境下使用，外形尺寸符合ISO標(biāo)準(zhǔn)。因此根據(jù)文獻(xiàn)［8］表22-4-28選用D=160mm.的氣缸，型號(hào)為QGBZMF1-1200-16。安裝型式為前法蘭式。</p><p>　　Z向采用燕尾形滑動(dòng)導(dǎo)軌，根據(jù)燕尾槽（JB/ZQ4241-199

67、7）文獻(xiàn)[7]表1-5-13來(lái)確定導(dǎo)軌的截面尺寸。</p><p>　　表3-5 燕尾槽尺寸參數(shù)/mm</p><p>　　計(jì)算行車(chē)Y向無(wú)桿氣缸的推力</p><p>　　設(shè)Y向?qū)к壣纤惺艿闹亓繛?50Kg。燕尾槽上的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為。</p><p>　　因?yàn)閿嚢杵鳛槁輻U攪拌器，行車(chē)在箱體中進(jìn)給行走攪拌時(shí)所受的阻力并不大，因此設(shè)Y向進(jìn)給行走

68、阻力</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　為保證氣缸工作不會(huì)出問(wèn)題，計(jì)算推力應(yīng)為理論推力乘以系數(shù)K。Y向無(wú)桿氣缸的計(jì)算推力：。根據(jù)氣缸的推力計(jì)算公式可得Z向氣缸的直徑。根據(jù)文獻(xiàn)［8］表22-5-29選用D=100mm.的MY1B系列機(jī)械接合式無(wú)桿氣缸，氣缸直徑為100mm，行程為1800mm。型號(hào)為MY1B100-1800。</p>

69、;<p>　　因?yàn)閅向?qū)к壋惺芰乇萙向小，因此Y向?qū)к壊捎镁匦谓孛妗?lt;/p><p>　　計(jì)算行車(chē)X向卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力</p><p><b>　　計(jì)算拉力</b></p><p>　　卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩拉動(dòng)行車(chē)進(jìn)行攪拌時(shí)，行車(chē)受到的阻力主要有導(dǎo)軌的阻力和攪拌軸移動(dòng)時(shí)受到物料的阻力，受力示意圖如下。</p><p&

70、gt;　　因?yàn)閿嚢杵鳛槁輻U攪拌器，行車(chē)在箱體中進(jìn)給行走攪拌時(shí)所受的阻力并不大，因此設(shè)Y向進(jìn)給行走阻力。</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　其中為物料阻力系數(shù)，為摩擦系數(shù)，因?yàn)槭菨L動(dòng)摩擦，取0.1。</p><p>　　為保證電機(jī)的拉力，計(jì)算拉力應(yīng)為理論拉力乘以安全系數(shù)K。X向卷?yè)P(yáng)機(jī)的計(jì)算拉力：。</p>

71、<p><b>　　選用電機(jī)</b></p><p>　　為計(jì)算卷?yè)P(yáng)電機(jī)的功率與減速比，設(shè)行車(chē)攪拌時(shí)的最大進(jìn)給速度，行車(chē)不攪拌時(shí)的最大空載前進(jìn)速度為。根據(jù)。為保證卷?yè)P(yáng)機(jī)有足夠的拉力，故卷筒電機(jī)的額定功優(yōu)選法選。</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[1]選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6，參數(shù)如下：</p><p>　　表3-6 電動(dòng)機(jī)參數(shù)&l

72、t;/p><p>　　鋼繩的直徑選用d=6mm，選卷筒直徑D=300mm。由安裝結(jié)構(gòu)可得鋼繩的最小取l=32m。</p><p>　　鋼繩每圈寬為6mm，共有n圈，且?？倢抌=6·n=204mm，故卷筒長(zhǎng)取L=300mm。</p><p><b>　　選用減速器</b></p><p>　　根據(jù)減速電機(jī)轉(zhuǎn)速與行車(chē)前

73、給速度的關(guān)系可得：</p><p>　　當(dāng)行車(chē)攪拌時(shí)的最大進(jìn)給速度時(shí)，。</p><p>　　當(dāng)行車(chē)不攪拌時(shí)的最大空載前進(jìn)速度為時(shí)，。</p><p>　　減速器的選用可參照文獻(xiàn)[3]的選用方法，根據(jù)表37.1-32，確定減速器載荷性質(zhì)為中等沖擊載荷，其選用系數(shù)為 </p><p>　　傳動(dòng)比 ,表37.1-104選i=17</p&

74、gt;<p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[3]式37.1-21，輸出轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　式中———計(jì)算輸入功率（kw）</p><p>　　———輸入功率（kw）</p><p><b>　　———</b></p><p>　　———表37.1-103、104中指定的輸入轉(zhuǎn)速（r/min）</p>

75、<p>　　———減速器實(shí)際入軸的轉(zhuǎn)速（r/min）</p><p>　　———在指定轉(zhuǎn)速時(shí)，許用輸入功率（kw），見(jiàn)表37.1-103、104；</p><p>　　由表6.69查出：4B號(hào)機(jī)型，傳動(dòng)比17的減速器。因此選擇的擺線針輪減速器為ZWD 2.2-4B-17機(jī)型。其安裝、連接和外形尺寸可參照參數(shù)如下：</p><p>　　表3-7 電動(dòng)機(jī)和減

76、速器的安裝、連接及外形尺寸/mm</p><p><b>　　選用聯(lián)軸器</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的減速器的軸與卷?yè)P(yáng)軸的連接采用連軸器連接。</p><p>　　減速器軸的輸出轉(zhuǎn)矩(其中P單位為KW，D為m)</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[3]表41.1-1取工況系數(shù)K=1.3。</p><

77、p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[3]式41.1-1。采用凸緣聯(lián)軸器，特點(diǎn)是傳遞轉(zhuǎn)矩大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便。根據(jù)文獻(xiàn)[6]表17-5，選用凸緣聯(lián)軸器GY6聯(lián)軸器，其尺寸參數(shù)如下：</p><p>　　表3-8 聯(lián)軸器尺寸參數(shù)/mm</p><p>　　管道接口及氣、水路的設(shè)計(jì)及溫度控制方法</p><p><b>　　管道接口</b></

78、p><p>　　加濕、接種與清洗噴灑管道安裝在行車(chē)上面。</p><p><b>　　溫、濕度傳感器接口</b></p><p>　　測(cè)溫口考慮到發(fā)酵箱內(nèi)存在著局部溫差，故在箱體上設(shè)置2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。測(cè)溫元件采用熱敏電阻，測(cè)溫點(diǎn)位置應(yīng)均布在箱體箱壁上。</p><p>　　因?yàn)橄潴w上部排出的氣體所含水分直接反映了罐內(nèi)物料的濕度，

79、本設(shè)計(jì)通過(guò)測(cè)箱內(nèi)的空氣濕度來(lái)得到物料的濕度。</p><p><b>　　氣路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　微生物在繁殖和好氧性發(fā)酵過(guò)程中都需要氧，一般是以空氣作為氧源，被通入發(fā)酵系統(tǒng)。但空氣中含有多種微生物，這些微生物一旦隨著空氣進(jìn)入發(fā)酵系統(tǒng)，它們也會(huì)大量繁殖，不僅消耗大量的營(yíng)養(yǎng)成分，還可能產(chǎn)生各種各樣的代謝產(chǎn)物，影響和破壞發(fā)酵的正常進(jìn)行，危害極大。因此，空氣必

80、須經(jīng)過(guò)過(guò)濾除菌后才能通入發(fā)酵箱。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中的物料為固體屬于深層通風(fēng)發(fā)酵，除了要求無(wú)菌空氣具有必要的無(wú)菌程度外，還需具有一定的壓力，因此我們選用羅茨風(fēng)機(jī)。采用以一個(gè)羅茨風(fēng)機(jī)集中的為8個(gè)發(fā)酵箱供氧的方案。每個(gè)箱體的供氧管道上加裝節(jié)流閥，流量計(jì)和截止閥等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)箱體的風(fēng)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。</p><p>　　羅茨風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例，葉輪端面和風(fēng)

81、機(jī)前后端蓋之間及風(fēng)機(jī)葉輪之間者始終保持微小的間隙，在同步齒輪的帶動(dòng)下風(fēng)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口沿殼體內(nèi)壁輸送到排出的一側(cè)。風(fēng)機(jī)內(nèi)腔不需要潤(rùn)滑油，高效節(jié)能，精度高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，使用方便，產(chǎn)品用途廣泛。</p><p><b>　　水路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　加濕、接種與清洗管道安裝在行車(chē)上面。行車(chē)移動(dòng)到對(duì)需要加溫、接種或者清洗的發(fā)酵箱上進(jìn)行操作。本設(shè)

82、計(jì)直接采用自來(lái)水進(jìn)行清洗。而清洗管道是與與加濕、接種管道共同使用，可集加濕、清洗和接種三功能于一個(gè)噴灑管道。加濕采用型號(hào)為M-052PE的水泵，該水泵的參數(shù)見(jiàn)表4－1。</p><p>　　表4-1 PM-052PE水泵參數(shù)</p><p>　　由于加濕和接種的工作相似，都是通過(guò)泵將水從箱體上部噴灑到箱體內(nèi)。由于用于接種的泵因?yàn)榻臃N液要求不能被污染，并且接種液的量不大。因此本設(shè)計(jì)選用北京北

83、方科儀公司生產(chǎn)的蠕動(dòng)泵BT01，這種泵具有免除污染，將柔性或半柔性管子置入泵頭,當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),泵頭壓碾壓泵管生產(chǎn)真空并驅(qū)動(dòng)液體。由于液體完全管內(nèi)輸送,泵和液體都不受污染,是泵送液體的理想設(shè)備；易于維修，沒(méi)有閥或密封元件,切實(shí)節(jié)省因阻塞,腐蝕,密封泄漏等引起的費(fèi)用。該泵的參數(shù)見(jiàn)表4－2。</p><p>　　表4-2 蠕動(dòng)泵參數(shù)</p><p><b>　　溫度控制</b&g

84、t;</p><p>　　因?yàn)橄鹉z發(fā)熱片為薄片狀（標(biāo)準(zhǔn)厚度為1.5mm），它具有很好的柔軟性，可以與被加熱物體完全緊密接觸。能夠讓熱量傳遞到任何所需的地方。溫度使用范圍-60℃—250℃加熱。電壓可以根據(jù)用戶要求定制，最高功率密度2.1W／cm2。加熱芯有高阻合金絲與金屬箔兩種。主要用于柜體箱體保溫、驅(qū)潮濕、加熱，及電器元件的供熱，醫(yī)療、保健、機(jī)器設(shè)備等元件的加熱、保溫、伴熱、及機(jī)械設(shè)備的油路管道保溫、防凍等場(chǎng)合

85、。因此本設(shè)計(jì)的加熱方法采用硅膠發(fā)熱片貼在箱壁上直接對(duì)箱體進(jìn)行加熱，外加保溫材料對(duì)箱體進(jìn)行保溫。可通過(guò)傳感器反饋的信息，對(duì)箱體進(jìn)行斷續(xù)加熱來(lái)達(dá)到恒溫控制的目的。降溫剛可通過(guò)通空氣及噴水加濕的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　電氣控制設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本箱式發(fā)酵

86、裝置的控制系統(tǒng)分為兩部分，包括行車(chē)控制系統(tǒng)和箱體監(jiān)控系統(tǒng)。行車(chē)控制系統(tǒng)位于行車(chē)上，采用PLC作為控制器，主要是用于控制行車(chē)的運(yùn)動(dòng)及開(kāi)閉噴灑管路等，箱體監(jiān)控系統(tǒng)則采用51單片機(jī)+PLC作為控制的核心，用于對(duì)溫濕度的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控，并利用PC上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制采集和濕度的數(shù)據(jù)采集，超溫超濕報(bào)警。 </p><p>　　箱體監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（51單片機(jī)+PLC）</p><p>　　單片微型計(jì)算

87、機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）。它是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)。本設(shè)計(jì)中采用基于8051內(nèi)核的單片機(jī)為主要的控制芯片，選用熱電阻為主要的測(cè)溫傳感器，濕度測(cè)量則選用數(shù)字溫濕度一體化傳感器，利用51單片機(jī)的串口通信把測(cè)量到的溫度信息傳給PC上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)發(fā)酵箱的實(shí)時(shí)溫濕度監(jiān)控。PC上位機(jī)與PLC也采串口通信的方式，當(dāng)溫濕度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，上位機(jī)將自動(dòng)改變通風(fēng)電

88、磁閥狀態(tài)及噴灑模式。</p><p><b>　　傳感器的選用</b></p><p>　　溫度傳感器的選用。因?yàn)榘l(fā)酵箱是采用加熱片直接加熱的，由于熱量傳遞的滯后性問(wèn)題，箱內(nèi)物料溫度相對(duì)于箱壁的有滯后問(wèn)題，發(fā)酵時(shí)發(fā)酵箱壁的物料溫度變化范圍一般是0℃～150℃之間，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)選擇采用熱敏電阻傳感器進(jìn)行測(cè)溫。在每個(gè)發(fā)酵箱側(cè)壁有兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，采用熱敏電阻測(cè)溫，通過(guò)與設(shè)定溫

89、度比較后，通斷發(fā)熱片的繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)恒溫控制的目的。溫度數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)收集后，通過(guò)串口傳給PC機(jī)，利用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的在線監(jiān)測(cè)。1～8號(hào)發(fā)酵箱依次分配e1-e16端口作為測(cè)溫點(diǎn)， P1.0-P1.7作為發(fā)熱片控溫點(diǎn)。</p><p>　　濕度傳感器的選用。粕類(lèi)固體的最佳濕度是85％～97％，發(fā)酵箱內(nèi)的濕度范圍為0％～100％，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選用DHT21/AM2301電容式數(shù)字溫濕度一體化傳感器，該傳感器的參數(shù)下表

90、。每個(gè)發(fā)酵箱箱蓋上裝有一個(gè)數(shù)字溫濕度一體化傳感器，P2.0-P2.7作為測(cè)濕點(diǎn)，濕度數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)收集后，通過(guò)串口傳給PC機(jī)，利用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的在線監(jiān)測(cè)。</p><p>　　表5-1 DHT21傳感器參數(shù)</p><p>　　基于51單片機(jī)的溫濕度采集</p><p>　　控制系統(tǒng)有16個(gè)測(cè)溫輸入點(diǎn)（模擬量輸入），8個(gè)測(cè)濕輸入點(diǎn)（數(shù)字量輸入），8個(gè)繼電器觸點(diǎn)，

91、1個(gè)報(bào)警器輸出點(diǎn)。</p><p>　　采用AT89S52單片機(jī)作為控制核心，兩塊ADC0809芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換接口。</p><p>　　其中一個(gè)發(fā)酵箱的溫度傳感器及濕度傳感器接線圖、51核心系統(tǒng)接線圖和上位機(jī)通訊電路圖。如圖5-1、圖5-2和圖5-3所示</p><p>　　箱體PLC控制部分設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC的選型主要根據(jù)

92、控制對(duì)象所需的I/O點(diǎn)數(shù)，被控量的性質(zhì)：如開(kāi)關(guān)量或者模擬量，以及是否要求聯(lián)網(wǎng)通信等。根據(jù)以上要求，考慮到I/O量都是開(kāi)關(guān)量，選用FX系列可編程序控制器即可滿足原有的控制要求。箱體監(jiān)控I/O分配如下表：</p><p>　　箱體監(jiān)控I/O分配如下表：</p><p>　　表5-2箱體監(jiān)控I/O分配表</p><p>　　箱體監(jiān)控部分電氣原理圖和接線圖：</p&g

93、t;<p><b>　　上位機(jī)監(jiān)控軟件編制</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中的上位機(jī)界面如下圖所示，本上位機(jī)軟件是采用力控圖形界面開(kāi)發(fā)軟件制作的，也可以采用圖形化編程軟件Labviews編制，或者采用VB，VC++等軟件制作。</p><p><b>　　行車(chē)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　行車(chē)控制

94、I/O分配如下表：</p><p>　　表5-3行車(chē)控制I/O分配表</p><p>　　行車(chē)控制電氣原理圖和接線圖：</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　2012年4月6日，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下我開(kāi)始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，即大容量間歇出料工業(yè)化固體發(fā)酵設(shè)備的設(shè)計(jì)。時(shí)至今日，畢業(yè)設(shè)計(jì)也已接近尾聲了，

95、經(jīng)過(guò)將近兩個(gè)多月的奮斗，終于完成了畢業(yè)論文。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生學(xué)習(xí)的最后一個(gè)階段，是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的一次綜合性的檢驗(yàn)和評(píng)測(cè)，是一次綜合的再學(xué)習(xí)、在提高的過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)畢業(yè)生的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是我們進(jìn)入社會(huì)工作前的一次極好的鍛煉，學(xué)校對(duì)畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)也是高度重視和嚴(yán)格要求。</p><p>　　經(jīng)過(guò)兩個(gè)將近兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱大量工業(yè)化固體發(fā)酵設(shè)備相關(guān)

96、的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍和參考文獻(xiàn)，讓我學(xué)習(xí)了很多相關(guān)的化工固體發(fā)酵設(shè)備知識(shí)，更深入的掌握了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣控制設(shè)計(jì)的相關(guān)步驟，了解了固體發(fā)酵在現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中的意義和重要性。對(duì)固體發(fā)酵箱的結(jié)構(gòu)形式、傳動(dòng)裝置、管道回路以及電氣控制方式等有了更進(jìn)一步的了解。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)也讓我在校所學(xué)的理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際有了更好的結(jié)合，也得到了很好的鍛煉，培養(yǎng)了我對(duì)資料的收集、閱讀、分析與運(yùn)用方面的能力。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)內(nèi)容主要分

97、為機(jī)械機(jī)構(gòu)、氣路水路系統(tǒng)和電氣控制三大部分，并圍繞此重點(diǎn)細(xì)化設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過(guò)大容量間歇出料工業(yè)化固體發(fā)酵設(shè)備的設(shè)計(jì)，我對(duì)固態(tài)發(fā)酵的發(fā)展現(xiàn)狀和前景有了更深刻的了解，熟悉了影響固體發(fā)酵過(guò)程的重要控制參數(shù)，掌握了其溫度、濕度和通風(fēng)系統(tǒng)的控制原理。初步掌握固體發(fā)酵罐機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，攪拌設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)和攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。此外還包括固體發(fā)酵攪拌的PLC控制系統(tǒng)，箱體溫度、濕度監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)酵過(guò)程通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在本次設(shè)計(jì)中，主要解決的問(wèn)題包括攪

98、拌器形式的選用，參數(shù)檢測(cè)及控制方式，箱體接口分布，氣路水路分布，電氣控制方式等。</p><p>　　在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于自己知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)局限，對(duì)工業(yè)化固體發(fā)酵設(shè)備的相關(guān)知識(shí)了解還不夠深入，從中遇到了不少問(wèn)題，走了不少?gòu)澛?。通過(guò)與導(dǎo)師及同學(xué)交流，充分利用網(wǎng)絡(luò)及圖書(shū)館的資源，細(xì)心查閱參考文獻(xiàn)、學(xué)習(xí)各種資料，最終得以解決設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了自己對(duì)所掌握的知識(shí)的鞏固和進(jìn)一部的深刻理解，使我的

99、理論知識(shí)和實(shí)際有了很合的結(jié)合與實(shí)踐；這是也是對(duì)自己設(shè)計(jì)能力的一次全面的檢驗(yàn)和提升。</p><p><b>　　鳴 謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是在**老師的不斷悉心指導(dǎo)下完成的。張老師在指導(dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予了很大的幫助，無(wú)論是在設(shè)計(jì)總體方案上還是發(fā)酵設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)方面都向我提出了很多寶貴的意見(jiàn)，是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成的一個(gè)重要因素。在此，首先向

100、張老師表示衷心的感謝。同時(shí)，我要感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我?guī)椭?老師，感謝您在百忙之中抽空解答我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，特別是在發(fā)酵設(shè)備PLC控制方面給予了我很大的幫助。還要感謝在本次設(shè)計(jì)中幫助我的老師和同學(xué)，感謝他們?cè)谠O(shè)計(jì)中給我的意見(jiàn)和幫助。</p><p>　　由于自己的知識(shí)有限，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)還存在很多的不足之處，希望各位老師給予批評(píng)指正!</p><p>　　最后感謝大家給我的大學(xué)學(xué)習(xí)工作

101、生活畫(huà)上一個(gè)完美的句點(diǎn)！謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 成大先 [機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)]減（變）速器電機(jī)與電器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[2]王凱，虞軍.[攪拌設(shè)備].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[3]徐灝.[ 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)]第

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