基于FPC2000 DCS的發(fā)酵過(guò)程智能控制系統

3.2 組態(tài)軟件功能

FPC2000DCS的組態(tài)監控軟件以數據庫為核心，采用模塊化方法進(jìn)行程序設計。按模塊功能劃分，整個(gè)組態(tài)軟件由工程師功能、操作員功能、通訊和數據采集功能、數據庫管理和系統監控功能5部分構成。

工程師站提供系統所需的全部組態(tài)與組態(tài)與組態(tài)系統維護功能，可方便地擴充系統的功能，例如能方便地加入一個(gè)新的模塊，而不需要改整個(gè)系統的軟件結構。操作站提供操作員所需的各種操作功能，可以顯示各種畫(huà)面，生成各種報表，可綜合系統歷史資料，指導控制操作。

監控級通信軟件分為兩部分，即與控制站的通信和與管理系統的通信。數據庫管理模塊主要功能是記錄和整理各類(lèi)過(guò)程資料和信息，數據庫包括實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、報警數據庫、離線(xiàn)數據庫、智能控制系統的知識庫等，其中實(shí)時(shí)數據庫是FPC2000DCS組態(tài)軟件的核心。除實(shí)時(shí)數據庫外，其它數據庫都采用關(guān)系數據庫結構設計。

監控級計算機的系統監視功能可使操作員坐在控制臺前便可觀(guān)測到所有設備的運行狀況。每個(gè)設備不斷地執行自診斷，并向操作站報告診斷結果，操作站對所有設備進(jìn)行定期掃描，收集它們的診斷結果并顯示。操作站的監視功能以后臺方式運行，自動(dòng)完成。任務(wù)調度功能協(xié)調各任務(wù)的執行，任務(wù)調度策略是按系統中各任務(wù)優(yōu)先權大小決定任務(wù)被分行的先后次序。

智能控制子系統是FPC2000DCS特有的功能，針對發(fā)酵過(guò)程的特殊要求而開(kāi)發(fā)，智能控制技術(shù)與集菜控制系統（DCS）結合，使DCS躍升到一個(gè)更高的水平。

4、 發(fā)酵過(guò)程智能控制

4.1 FPC2000DCS在補料分批發(fā)酵過(guò)程控制中的應用

補料分批發(fā)酵是介于分批發(fā)酵和連續發(fā)酵之間的過(guò)渡類(lèi)型，它兼有分批發(fā)酵和連續發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了兩者的缺點(diǎn)，是目前發(fā)酵工業(yè)中較有代表性的一種發(fā)酵工藝。FPC2000集散控制系統應用于補料分批發(fā)酵時(shí)用過(guò)程總線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)方式，減少布線(xiàn)量，使系統維護方便。

發(fā)酵過(guò)程中溫度、PH、溶氧、泡沫、壓力等是設定值控制。但它們有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）設定值并非整個(gè)過(guò)程保持常數，而是分段（曲線(xiàn)）控制，每段有一個(gè)優(yōu)化設定點(diǎn)；（2）發(fā)酵過(guò)程有活細胞活動(dòng)，是個(gè)不可逆的過(guò)程，大的、突然的擾動(dòng)應盡量避免。

4.2 罐溫復合模糊控制系統

對于罐溫這樣具有大滯后和時(shí)變性的系統，當τ較大時(shí)，PID控制會(huì )引起系統的響應超調過(guò)大或發(fā)生振蕩。Smith預估補償法是解決純滯后問(wèn)題的一種有效方法，但需要知道被控對象的精確數學(xué)模型，這在罐溫控制中很難做到。大量應用實(shí)例表明：模糊控制的魯棒性較好，對純滯后及被控對象參數的變化不敏感，但因控制規則粗糙容易產(chǎn)生穩態(tài)誤差，當較大時(shí)，尤其如此。由于PI控制克服穩態(tài)誤差的能力較強，為此采用復合模糊控制方法，其主要思想是：把模糊控制與PI控制相結合組成復合模糊控制器，通過(guò)一個(gè)切換開(kāi)關(guān)對被控對象實(shí)施控制，切換時(shí)機由誤差和誤差變化率來(lái)確定。復合模糊控制系統的結構如圖3所示。圖中PI為常規比例積分調節器，FLC為模糊控制器，K為控制開(kāi)關(guān)。