工業發酵指的是依靠微生物的生命活動而將各種原料轉化為人類需要的產品而實現的工業生產過程。工業發酵中微生物的生命活動依靠生物氧化提供的代謝能提供，其中微生物代謝過程中外部環境因素對于微生物的生命活動起到了至關重要的作用，及時調整發酵過程中的環境參數，能夠有效的控制發酵過程，降低能耗提高生產效率。其中溫濕度，酸堿度以及含氧量等環境參數是微生物發酵的關鍵因素。

由于生物發酵是非常復雜的生化反應過程，其存在非線性，純滯后以及時變性。為保證優化生產的目標，必須要采取實時控制即時調整的自動化控制系統，而原有的工業發酵過程，基本上還是采用人工檢測，手動調節的辦法，*依據工人的現場經驗操控，檢測數據不能實時采集分析，不能及時應對發酵過程中的變化過程，經常會出現這樣或者那樣的失誤，導致生產效率以及產品的成品率波動較大。采用工業發酵智能化控制系統，能夠實時采集分析數據，并依據建立的數據模型生成的控制曲線完成自動控制，從而使得整個生產流程達到*化的配置。

工業發酵智能化控制系統所需要采集的數據一般包含有酸堿度（PH值），溫濕度以及含氧量，相應的采集數據傳感器分別為PH傳感器，溫濕度傳感器以及溶解氧傳感器等各種傳感器。一般都是通過各種傳感器實時采集的各種數據，經由各種方法傳輸至計算機，計算機軟件通過分析各項參數，并依照軟件中的數據模型建立的控制曲線對各個設備進行控制，比如控制加熱器或者通風口調節發酵罐體內的溫濕度，通過添加酸堿物質調節PH值，通過控制通風口調整罐體內的含氧量等各項數值，使之各種參數一直調配至zui適宜微生物生命活動的參數范圍之內。

各種傳感器基本上都是采用4～20mA電流信號輸出，而模擬量信號傳輸距離有限且容易受外部電磁環境干擾，一般都是利用模擬量輸入模塊將4～20mA模擬量信號轉換為RS-485串口數據信號，通過RS-485總線工業控制網絡傳輸數據。在此廠家選用的是深圳市國科偉業通信技術有限公司的MD-108型模擬量輸入模塊，其提供八路獨立隔離的4～20mA電流輸入接口，支持Modbus RTU通信協議，采用RS-485總線通信接口與計算機通信，支持多個模塊級聯，RS-485端口采用光電隔離芯片將模塊與RS-485總線進行有效隔離，保證數據通信的穩定性。

PH傳感器以及溫濕度傳感器在檢測到罐體內的各種數據之后，通過4～20mA電流接口輸出相應數值的電流信號，而計算機則周期性的輪詢各個模擬量輸入模塊，通過下發基于Modbus RTU協議的相應指令至模塊，MD-108將其模擬量信號接口上的電流數值讀取，通過編碼存儲至寄存器表中，計算機軟件通過串口讀取寄存器表中的相應數值，通過對這些數值進行換算之后得到罐體內的PH值以及溫濕度，含氧量等各項參數。通過分析之后，在經過計算機中的數學模型建立的控制曲線，對相應的設備進行控制，以達到*化的生產過程。

RS-485總線由于其采用差分平衡傳輸方式，使得其對差模干擾具有很強的抗*力，但是由于RS-485總線由于通信距離較遠，外部的電磁干擾以及電位差對其形成的共模干擾還是會嚴重影響其數據通信，特別是當其必須要按照RS-485總線布線規范，按照手牽手總線式的布線方式布線的時候，更加容易形成相互干擾。在此工廠采用N-1204型485集線器進行布線，其向上提供一條RS-485接口，向下提供四路RS-485接口，能夠將一個較大的RS-485總線劃分為四個小型的RS-485總線，其端口之間提供DC/DC電源隔離和光電隔離芯片對485信號進行有效隔離，可以有效消除工業發酵中的機械設備運轉造成的電磁干擾對數據通信的影響。

4-20ma轉485模塊概述：在工業現場有許多種類的儀器儀表和傳感器可以被轉換成4～20mA的電流信號。各類變送器、電機保護器和變頻器等也都具有4～20mA輸出信號，用于遠程測控。 4～20mA轉485采集模塊是一款采集4-20mA電流輸入，輸出至RS485接口的智能模擬量采集模塊，4-20毫安模擬量轉485，電流采集模塊，4-20毫安電流測量，溫度轉4-20毫安采集，壓力測量轉485，溫度測量轉485，電壓采集模塊，電流信號測量模塊，模擬量采集模塊，模擬量采集儀，模擬量輸入控制器0-5V電壓采集器在工業現場模擬量采集很多是采用4～20mA電流來表示的，比如溫度，濕度以及其他一些模擬量。溫濕度傳感器將采集的溫濕度數據轉換為4～20mA電流輸出至4～20mA采集模塊，4-20ma電流環采集模塊，模塊將采集來的電流信號通過單片機轉換為基于廠家自定義簡易通信協議的RS-485數據，再通過RS-485總線將數據傳輸至計算機。采集模塊能夠同時采集八路4～20毫安電流信號。