基于PLC的液体培养基自动制备系统设计

针对液体培养基人工制备过程低效且目前国内外缺乏具有完整流程的液体培养基自动制备系统的问题,开发了一套基于可编程逻辑控制器（programmable logic controller, PLC）的液体培养基自动制备系统,其选用动作与感知层、传输层和应用层相结合的架构体系,由进料子系统、出料子系统和控制子系统组成。该系统以PLC、MCGS（monitor and control generated system,监视与控制通用系统）触摸屏、传感器和执行设备组合的方式,实现基于培养基配方的组分全自动选择和配比,在线pH监控和溶解氧（dissolved oxygen, DO）监测,以及全自动清洗、过滤、混匀和分装,完成液体培养基的自动配制。同时,监控数据可实时采集和图形化显示,且全流程可回溯、可存储。针对系统的误差,基于试验数据获得误差模型后通过预测确定误差修正量。经实际测试与修正,所设计系统制备液体培养基的相对误差在0.336%以下,重复性误差在0.274%以下,pH的最大控制误差为±0.18,pH和DO的最大测量误差分别为±0.04和±1%,能够满足液体培养基的制备需求。研究结果对全流程自动化液体培养基制备系统的开发有一定的参考意义。