本课题源于国家科技支撑计划“传统蔬菜工业化生产技术集成与新产品开发”(2012BAD31B04)以及省重大科技支撑计划“自动自控乳酸菌加工关键设备集成及示范”(2014NZ0039)等项目,旨在研发一套机电一体化自动控制泡菜生物反应容器,以实现进料、发酵、出料等关键环节的自动化控制,最终解决传统泡菜生产过程中的劳动强度大、产品质量不稳定等问题,突破了传统四川泡菜工业化生产的瓶颈。该系统是基于直投式乳酸菌泡菜发酵工艺的嵌入式系统,包含了机械系统、嵌入式系统硬件以及嵌入式系统软件三个部分。机械系统包含了进气、排气、进料、出料以及回卤水等部分。嵌入式系统硬件包含了电气和现场控制器两个部分。嵌入式系统软件包含了控制程序、通信协议以及人机交互界面等部分。现场操作人员可以通过现场端的触控屏或远程端上位机的人机交互界面的进行操作,实现泡菜发酵的自动控制,以及获取发酵的实时状态。本文首先对直投式乳酸菌泡菜发酵工艺和生产技术的国内外发展状况进行了研究,在此基础上,根据本项目的实际情况,进行了系统需求分析并制定了机械系统、嵌入式系统硬件以及嵌入式系统软件三个部分的设计方案。机械系统方案创新性地提出了正压进料以及负压出料这一特色方法,并完成了机械系统各子部分管路的方案设计;嵌入式系统硬件方案完成了现场控制器以及电气的方案设计;嵌入式系统软件方案完成了开发语言和开发环境的选择以及程序框架的设计。然后,在方案的指导下,本文对各部分进行了具体实现。在嵌入式系统硬件的实现方面,选用了英飞凌的XMC4500作为主控芯片,并采用光耦对输入输出信号进行隔离,减少了现场电磁干扰的影响,输出信号采用继电器放大,然后用于控制阀或电机。在嵌入式系统软件实现方面,采用专家系统思想指导软件实现,包括了动态多线程的实现、现场控制器与现场端触控屏以及远程端上位机通信的实现以及人机交互界面的实现。最后,通过现场调试,完成了自动发酵、半自动发酵以及手动检修等功能,实现了直投式乳酸菌泡菜的工业化生产。