一、方案背景 東藥萬噸VC生產過程采用了二步發(fā)酵新工藝，可使VC的收率提高5%。該新工藝保留了原工藝的主要特色，但在發(fā)酵過程中需依介質的氫離子濃度和溶氧量調節(jié)菌種的生理狀態(tài)、數量及比例。操作難度加大，一旦發(fā)生誤操作不僅整罐的種子全部廢掉，而且，還會對三級，四級種子罐產生影響，從而加大了原料成本，降低了種子罐的工作效率，所以對工作人員的自身素質和責任心要求很高。為充分發(fā)揮該新工藝的效率，在生產中急需采用先進的控制策略和控制技術，來保證新的工藝過程能平穩(wěn)高效地運行。為此，我們采用現場總線技術對二級種子罐的控制系統(tǒng)進行試點改造，實現溫度、壓力、流量和PH值等參數的自動檢測和控制，該系統(tǒng)改造成功后，可推廣應用到其它的種子罐和發(fā)酵罐，從而提高整個VC生產線的生產能力。 二、系統(tǒng)設計方案 整個項目主要包括以下內容： 選一個二級種子罐進行控制系統(tǒng)改造，采用現場總線技術實現罐內溫度、壓力通氣量的自動控制以及PH值的自動連續(xù)檢測，在此基礎之上，實現種子罐的生化反應過程的最優(yōu)控制?？刂葡到y(tǒng)的硬件結構如圖所示： 插在“系統(tǒng)設計方案”中間：第一個“結構如圖所示”下面 由于采用了現場總線技術，主要的控制功能都分散到了底層的儀表之中，計算機只用于控制組態(tài)、生產過程監(jiān)視和控制參數修改，其結構如圖所示： 插在“系統(tǒng)設計方案”中間：第二個“結構如圖所示”下面 （1）生產過程簡述 由于種子罐在發(fā)酵過程中需依介質的氫離子濃度和溶氧量調節(jié)菌種的生理狀態(tài)、數量及比例。所以，罐中的發(fā)酵溫度，罐內壓力，壓縮空氣的流量及菌種的PH值都要嚴格的保持在一定范圍內，而在發(fā)酵的過程中由于菌種產生熱量，所以罐內的溫度將會有所上升，這樣，要通過開大閥門來加大冷水的流量使其溫度保持在規(guī)定的范圍內。而整個發(fā)酵過程的完成是要通過技術人員在發(fā)酵進行一段時間后從罐中提取一些樣品來進行化驗，來確定發(fā)酵是否達到規(guī)定指標，達到要求之后，發(fā)酵過程結束。 （2）控制系統(tǒng)任務 對一個二級種子罐進行控制系統(tǒng)改造，采用現場總線技術實現罐內溫度、罐內壓力、壓縮空氣通氣量的自動控制以及PH值的自動連續(xù)檢測。 （3）系統(tǒng)信號采集和輸出方式 二級種子罐控制系統(tǒng)涉及四個輸入參數，三個輸出參數。四個輸入參數分別為種子罐的罐內溫度、罐內壓力、壓縮空氣的流量及發(fā)酵反應中物料的PH值。三個輸出參數用于控制三個閥門的開度，即種子罐的排氣閥、壓縮空氣的進氣閥、冷卻水的進水閥?，F場信號檢測與控制采用現場總線儀表，其中TT302是美國SMAR公司的現場總線智能溫度變送器，用于檢測罐內溫度，罐內溫度正常范圍為29-30度；LD302是美國SMAR公司的現場總線智能壓力變送器，用于檢測罐內壓力，罐內壓力正常范圍是0.02-0.05mpa；FY032是美國SMAR公司的現場總線智能閥門定位器，通過FISHEER公司的三個閥門控制種子罐的排氣量、壓縮空氣的進入量、冷卻水的進入量。流量計采用上海橫河電機有限公司的渦街流量計，輸出信號為標準的4-20ma電流信號，用于檢測種子罐壓縮空氣的進入量，壓縮空氣流量正常范圍為175-185每小時立方米；PH計選用METTLER公司生產的PH測量儀表，輸出信號為標準的4-20ma電流信號。IF302是美國SMAR公司生產的4-20ma/現場總線轉換器，他可以將標準的4-20ma電流信號轉換為標準的FF現場總線信號，流量及PH信號通過IF302直接轉換成FF現場總線信號。 二級種子罐控制系統(tǒng)涉及三個控制回路，回路均采用PID調節(jié)控制。 三、上位機監(jiān)控系統(tǒng)設計 在控制室中通過一臺計算機實時對現場生產參數監(jiān)測，完成生產數據的采集、顯示、報警、打印和數據管理。這一功能是由博微公司自行研究開發(fā)的HMI軟件——NCS-SIAView完成的。SIAVIEW是用戶生成動態(tài)生產過程流程圖的一個集成開發(fā)環(huán)境，全面支持OPC和Activex控件，是一個操作簡單、功能強大的實用工具。其主要特點有： ·支持OPC規(guī)范1.0及2.0 ·是Activex容器，可集成第二方Activex控件 ·豐富的工業(yè)對象圖形庫 ·具有快速圖形動畫功能 ·支持Internet連接 監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能特點： ·動靜流程畫面的布局設計。豐富的Active X控件支持多領域的 應用系統(tǒng)開發(fā)。 ·實時過程顯示，實時報警顯示和管理，直觀的趨勢顯示。 ·高效的、基于多任務的OPC內部實時數據庫引擎，既可以保證系統(tǒng)實時數據采集的快捷，又可以向支持OPC規(guī)范的多種系統(tǒng)開放。 ·超大容量的實時數據記錄和歷史記錄查詢與統(tǒng)計的功能。 ·完善的權限和安全管理機制。