合成核酸鏈被用于基因研究中。寡核苷酸或核酸是由許多核苷酸聚合成的生物大分子化合物。作為全球基因合成領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，美國(guó)Integrated DNA Technologies（IDT）公司在基因合成生產(chǎn)定制寡核苷酸領(lǐng)域提供了廣泛合作和服務(wù)。IDT公司利用先進(jìn)的M1　DNA合成器提高其生產(chǎn)速度、精度，并提升了效率，該合成器采用了基于PC和EtherCAT控制技術(shù)的TwinCAT3自動(dòng)化平臺(tái)。

CP3916 多點(diǎn)觸控面板的連續(xù)玻璃面板具有出色的耐化學(xué)品性，甚至可以戴手套進(jìn)行操作

　　25年來(lái)，IDT一直為分子生物學(xué)研究制造和提供寡核苷酸。每天約有44,000個(gè)核酸序列離開公司的工廠，運(yùn)送到世界各地的82,000多名客戶那里。“基因研究應(yīng)用涉及到的核酸類型非常復(fù)雜。這44,000個(gè)序列中的每個(gè)序列都是根據(jù)客戶的具體要求定制而成的?！盜DT公司資深科學(xué)家 Dan Brock說(shuō)道：“就像雪花一樣，我們所生產(chǎn)的每一個(gè)DNA序列都是獨(dú)一無(wú)二的?！庇捎诠疽呀?jīng)最大限度地精簡(jiǎn)了其制造工藝，當(dāng)?shù)貢r(shí)間下午1點(diǎn)前收到的大部分訂單會(huì)在第二天上午送到客戶手中?！癐DT不僅因?yàn)槠洚a(chǎn)能和速度而聞名—我們也注重產(chǎn)品質(zhì)量和客戶服務(wù)?！弊詣?dòng)化工程師主管Owen Piette說(shuō)道。“我們生產(chǎn)的每個(gè)核酸都必須經(jīng)過(guò)一道完整的質(zhì)量控制工序。”

　　緊湊且高效：裝有 TwinCAT3　軟件的CX2020控制平臺(tái)

　　“在選擇 M1 DNA 合成器的控制平臺(tái)時(shí)，除了速度和是否物有所值外，我們特別看重系統(tǒng)是否可擴(kuò)展，設(shè)計(jì)是否緊湊?！監(jiān)wen Piette 說(shuō)。因此，IDT 為其 M1 合成器采用了一臺(tái)嵌入式控制器 CX2020 以及 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件平臺(tái)。“與先前使用的解決方案相比，它涉及四個(gè)獨(dú)立的合成器，每個(gè)都有其自己的控制器，我們現(xiàn)在使用的是一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，顯著降低了控制系統(tǒng)的硬件成本?！弊詣?dòng)化專家補(bǔ)充說(shuō)。

　　“IDT 一直信賴微軟的操作系統(tǒng)和工具。由于我們的大部分編程都在 .NET 中完成，Beckhoff 基于 Windows 的自動(dòng)化平臺(tái)非常適合我們，可以很輕松地在這個(gè)硬件上設(shè)計(jì)我們的系統(tǒng)。”O(jiān)wen Piette 說(shuō)到。“由于 TwinCAT 3 嵌入在Visual Studio® 中，因此它可以清晰的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，簡(jiǎn)化了將系統(tǒng)集成到我們的 MES 系統(tǒng)中的過(guò)程。這里有一個(gè)很關(guān)鍵的要求，要考慮到我們的客戶在應(yīng)用中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。由于我們?yōu)槊恳粋€(gè)合成都生成一個(gè)特殊的配方，這會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，強(qiáng)大的信息管理是我們生產(chǎn)過(guò)程成功的關(guān)鍵。

　　基于EtherCAT的全面監(jiān)控功能

　　M1中的眾多傳感器，用于監(jiān)控合成的每一個(gè)方面，會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。這使得IDT科學(xué)家們能夠嚴(yán)格根據(jù)客戶要求定制生產(chǎn)核酸產(chǎn)品。IDT時(shí)時(shí)刻刻在監(jiān)控化學(xué)品和試劑，以至于最小的反應(yīng)細(xì)節(jié)。這確保所有進(jìn)程都按照計(jì)劃執(zhí)行?！癊therCAT 微秒級(jí)的快速響應(yīng)時(shí)間滿足了我們這類監(jiān)控所需的速度快和數(shù)據(jù)量大的要求?！盜DT公司系統(tǒng)工程師Ryan Witt解釋說(shuō)。隨后，他又進(jìn)行了補(bǔ)充：“倍福的El系列EtherCAT I/O端子模塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸量和高精度為我們的應(yīng)用提供了一個(gè)無(wú)與倫比的監(jiān)控功能?！?/p>

　　Dan Brock還列出了其它一些好處：“我們可以在整個(gè)過(guò)程中更密切地監(jiān)測(cè)反應(yīng)，還可以準(zhǔn)確地確定問(wèn)題在何時(shí)以及何地發(fā)生。這幾乎就像一個(gè)心電圖。我們可以看到機(jī)器的心跳，以及確定任何不正常情況，并主動(dòng)解決這些問(wèn)題。通過(guò)EtherCAT進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，我們?cè)僖膊挥玫鹊较掠钨|(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。這可以節(jié)省整個(gè)工藝時(shí)間?！?

IDT公司資深科學(xué)家Dan Brock正在檢查M1 DNA合成器的狀態(tài)

　　緊湊型解決方案占用空間小

　　CX2020與一系列的EtherCAT I/O端子模塊連接。例如，16通道高密度數(shù)字量輸出端子模塊EL2809，將控制器的二進(jìn)制控制信號(hào)連接到過(guò)程層的執(zhí)行器。在另一端，一組電氣隔離EtherCAT數(shù)字輸入端子模塊EL1819負(fù)責(zé)接收和發(fā)送信號(hào)。模擬量端子模塊EL3068和EL4008具有連接各自現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的接口。用于登錄和授權(quán)的條形碼掃描儀通過(guò)串行接口端子模塊EL6002連接?！癊therCAT I/O系統(tǒng)是一款占用空間非常小的緊湊型解決方案?！盧yan　Witt說(shuō)道?！拔覀儸F(xiàn)在可以在以前只能容納兩臺(tái)設(shè)備的空間內(nèi)安裝四臺(tái)合成器?！監(jiān)wen　Piette提到另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：“有了中央控制器，我們能夠減少令人印象深刻的66%的合成容器組裝時(shí)間?！?/p>

　　一臺(tái)具有15.6英寸顯示屏的CP3916多點(diǎn)觸控面板用作緊湊型合成器的HMI。由于顯示屏的玻璃面板具有出色的耐化學(xué)品性，非常適用于我們的合成過(guò)程。用戶甚至能夠戴著手套進(jìn)行操作。”Dan Brock解釋道。

一臺(tái)直接連接I/O端子模塊且安裝有TwinCAT 3自動(dòng)化軟件的CX2020嵌入式控制器用作M1合成器的中央處理器

　　為未來(lái)擴(kuò)展做好準(zhǔn)備

　　“總的來(lái)說(shuō)，基于PC的控制與EtherCAT將性價(jià)比和靈活性很好地結(jié)合在一起。”O(jiān)wen Piette 強(qiáng)調(diào)道?！芭c其它控制系統(tǒng)相比，倍福的中央控制系統(tǒng)為IDT每個(gè)系統(tǒng)節(jié)約了約4500美元，因?yàn)槲覀儾恍枰o我們M1中的4個(gè)合成器的每一個(gè)都單獨(dú)購(gòu)買一臺(tái)PLC。”自動(dòng)化專家也指出了基于PC的解決方案的投資保護(hù)：“PC平臺(tái)的靈活性和可擴(kuò)展性讓我們能夠輕松升級(jí)系統(tǒng)。在未來(lái)當(dāng)我們的一個(gè)科學(xué)家要求進(jìn)行加強(qiáng)或改進(jìn)時(shí)，與以前相比，實(shí)施工作將更輕松且更節(jié)約時(shí)間?！?/p>