使用NI PAC和LabVIEW軟件控制藻類(lèi)生物燃料的生產(chǎn)

Solix自動(dòng)化系統的挑戰

我們的AGS自動(dòng)化系統所面臨的挑戰在于數據采集及控制的開(kāi)發(fā)，以用來(lái)管理、控制培育過(guò)程。我們需要一個(gè)單獨的技術(shù)平臺支持研發(fā)試驗及產(chǎn)業(yè)化運行，加速這項新技術(shù)從實(shí)驗室到示范工廠(chǎng)的轉化。出于研發(fā)考慮，平臺必須靈活方便，以方便工程師和科學(xué)家在實(shí)驗室的單獨測試系統進(jìn)行試驗?？墒褂枚喾N化學(xué)、物理傳感器及流量驅動(dòng)器。出于工業(yè)環(huán)境中的工廠(chǎng)運行考慮，平臺必須穩定、可靠、簡(jiǎn)單，同時(shí)必須可與工業(yè)規模的儀器儀表及控制進(jìn)行連接。此外，所有數據都必須存儲在一個(gè)中央資料庫中，并以多種直觀(guān)、有用的格式加以顯示，提供給經(jīng)理、操作員、研發(fā)人員等所有相關(guān)人員。

使用NI產(chǎn)品解決藻類(lèi)生物燃料生產(chǎn)面臨的挑戰

我們使用LabVIEW開(kāi)發(fā)了AGS的整個(gè)監測控制及數據采集（SCADA）系統，包括操作員的用戶(hù)界面，以及用于監測控制藻類(lèi)培育過(guò)程的數據日志及Compact FieldPoint 代碼。

我們的試驗工廠(chǎng)擁有AGS氣流和液流輸送、藻類(lèi)培育、采收、加工成品（如燃料原料）等一系列系統。開(kāi)發(fā)控制解決方案時(shí)，我們有幾種可能的設計選擇，包括設計一個(gè)大型分布式控制系統（DCS）或使用低端可編程邏輯控制器（PLC）。我們選擇了LabVIEW和NI公司的可編程自動(dòng)控制器（PAC），因為我們需要將仿真器、控制器、SCADA及網(wǎng)絡(luò )報告集成至一個(gè)單獨的軟件解決方案。使用NI公司的產(chǎn)品后，我們既擁有了一個(gè)可自定義的測量和分析系統，又同時(shí)具備DCS的功能，為我們提供了極大的便利。

Compact FieldPoint系統從傳感器收集所有需要的輸入數據，并執行專(zhuān)有的控制算法，為藻類(lèi)生長(cháng)提供必須的營(yíng)養物質(zhì)。此外， LabVIEW圖形界面還可顯示關(guān)鍵過(guò)程參數，設備操作人員可定期進(jìn)行監控，了解工廠(chǎng)的運行狀況。數據將自動(dòng)保存在LabVIEW DSC模塊數據庫中，方便進(jìn)行后期檢索和處理。如果關(guān)鍵參數的數值超過(guò)安全范圍，就會(huì )通過(guò)本地報警系統、操作員界面和手機短信或傳呼機的方式通知操作員。

使用LabVIEW，我們可以收集針對不同藻類(lèi)的各種小型、大型過(guò)程試驗的數據，并對它們在不同氣候環(huán)境下的反應進(jìn)行歸類(lèi)總結。除了控制藻類(lèi)生物燃料生產(chǎn)過(guò)程，LabVIEW和NI硬件還可記錄每次試驗的一系列測量值，為我們的研究人員和控制工程師提供有價(jià)值的數據。然后我們使用DIAdem進(jìn)行后期數據分析。在研究中使用此反饋數據，可幫助我們確定在特定條件下AGS需要的二氧化碳的等級和其他營(yíng)養成分，實(shí)現最優(yōu)生產(chǎn)。

擴展數據采集及控制系統

在Coyote Gulch示范工廠(chǎng)，我們目前用于監測、控制AGS系統的是Compact FieldPoint?，F在，工廠(chǎng)部署將要擴展到更大的區域，因此我們必須大幅降低每個(gè)控制點(diǎn)的成本，這就要求我們研究可替代的控制解決方案。我們計劃過(guò)渡到較低成本的設備，考慮使用NI RIO與NI無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN）平臺。在未來(lái)，我們可將這些產(chǎn)品與現有的NI軟硬件組件集成系統相結合，可能會(huì )更加滿(mǎn)足我們的需求。

藻類(lèi)生物燃料有望從根本上解決能源問(wèn)題，并在解決溫室氣體排放上發(fā)揮主導作用。NI提供的產(chǎn)品、工具及持續的技術(shù)支持，幫助我們能夠快速開(kāi)發(fā)、部署藻類(lèi)生長(cháng)技術(shù)，進(jìn)行燃料生產(chǎn)。隨著(zhù)我們的系統部署不斷擴大規模，我們亦希望與NI的戰略合作伙伴關(guān)系能夠繼續為我們的擴大提供支持。