基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF技術(shù)在二級種子罐控制系統的應用

　　?溫度:

　　?罐內溫度：集中顯示，現場(chǎng)顯示

　　?壓力:

　　?罐內壓力：集中顯示，現場(chǎng)顯示

　　?流量:

　　?罐內壓縮空氣流量：集中顯示，現場(chǎng)顯示

　　?PH值:

　　?物料PH值：集中顯示

　　4．系統的控制功能
　　本控制系統根據工藝要求，主要對反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量進(jìn)行自動(dòng)控制以及PH值的自動(dòng)連續檢測，在此基礎之上，實(shí)現種子罐的生化反應過(guò)程的最優(yōu)控制，同時(shí)，對反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量等關(guān)鍵參數設置報警，及時(shí)向操作人員反饋現場(chǎng)情況，保障了生產(chǎn)的安全及產(chǎn)品質(zhì)量的穩定。

　　系統主要的報警、聯(lián)鎖和控制如下：

　　?反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量等自動(dòng)報警，當以上測量值達到報警界限時(shí)，在監控軟件界面顯示報警狀態(tài)，操作員站工控機蜂鳴器發(fā)出報警聲音，提示操作人員及時(shí)處理

　　?罐內溫度控制：罐內溫度正常范圍為29-30度，采用FF現場(chǎng)總線(xiàn)溫度變送器檢測二級種子罐的罐內溫度，FF現場(chǎng)總線(xiàn)FI儀表（將總線(xiàn)信號轉換為傳統4-20mA信號）控制“冷卻水調節閥”調節罐內溫度

　　?罐內壓力控制：罐內壓力正常范圍是0.02-0.05MPa，采用FF現場(chǎng)總線(xiàn)壓力變送器檢測二級種子罐的罐內壓力，FF現場(chǎng)總線(xiàn)FI儀表控制二級種子罐的“排氣調節閥”調節罐內壓力

　　?罐內空氣流量控制：壓縮空氣流量正常范圍為175-185每小時(shí)立方米，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，用于檢測二級種子罐的壓縮空氣的進(jìn)入量，采用FF現場(chǎng)總線(xiàn)IF儀表（將傳統4-20mA信號轉換為總線(xiàn)信號）將流量計數據轉換為FF總線(xiàn)信號，FF現場(chǎng)總線(xiàn)FI儀表控制二級種子罐的“壓縮空氣進(jìn)氣調節閥”調節罐內壓縮空氣流量

　　?罐內PH值檢測：　PH計選用METTLER公司生產(chǎn)的PH測量?jì)x表，輸出信號為標準的4-20mA電流信號，采用FF現場(chǎng)總線(xiàn)IF儀表將PH計數據轉換為FF總線(xiàn)信號

　　?動(dòng)靜流程畫(huà)面的布局設計，實(shí)時(shí)過(guò)程顯示，實(shí)時(shí)報警顯示和管理，直觀(guān)的趨勢顯示

　　5．主要控制策略和系統特點(diǎn)

　　主要控制策略

　　本控制系統通過(guò)控制反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量來(lái)滿(mǎn)足工藝要求，實(shí)現生化反應過(guò)程的最優(yōu)控制。由于是制藥行業(yè)生化反應，控制精度高，以罐內溫度為例，與設定值誤差不超過(guò)0.1攝氏度，不易于實(shí)現，因此，在進(jìn)行方案設計及現場(chǎng)調試過(guò)程中，充分考慮到以上要求，除選擇精度高的進(jìn)口執行設備（如調節閥）外，還利用FF現場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表先進(jìn)的PID調節算法，構成PID控制回路，并將該算法下載到現場(chǎng)智能儀表中，做到真正的分布式控制，極大提高了系統安全性和穩定性?？刂茍D如下：

系統特點(diǎn)

?FF現場(chǎng)總線(xiàn)每個(gè)網(wǎng)段（一個(gè)FFHSE/H1接口模塊可支持四個(gè)網(wǎng)段）可以?huà)旖觽€(gè)6本安型FF現場(chǎng)總線(xiàn)設備或32個(gè)非本安型FF現場(chǎng)總線(xiàn)設備，本方案中FFHSE/H1接口模塊帶一個(gè)網(wǎng)段，該網(wǎng)段上現掛有4個(gè)非本安型FF現場(chǎng)總線(xiàn)設備，還可再掛接124個(gè)非本安型FF現場(chǎng)總線(xiàn)設備，有利于將來(lái)罐體增加測點(diǎn)。

?操作員站采用工業(yè)PC，適合惡劣的工業(yè)環(huán)境。

?FFH1現場(chǎng)總線(xiàn)為通訊網(wǎng)絡(luò )，總線(xiàn)設備可帶電上、下網(wǎng)，有利于在線(xiàn)投入。

?系統采用FF現場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表提供的PID算法，保證系統調節功能最佳。

?使用OPC技術(shù)，高效的、基于多任務(wù)的OPC內部實(shí)時(shí)數據庫引擎，既可以保證系統實(shí)時(shí)數據采集的快捷，又可以向支持OPC規范的多種系統開(kāi)放。

四．應用效果

系統運行后，達到了以下一些顯著(zhù)效果：
　1．可靠而穩定的實(shí)現了對現場(chǎng)工藝參數的記錄、顯示以及儲存，為改善工藝及生產(chǎn)管理提供了寶貴的依據。
2．實(shí)現了對3個(gè)被控量的全自動(dòng)控制，同時(shí)實(shí)現了對3個(gè)調節閥的遠程控制，降低了工人的勞動(dòng)強度。
3．生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量較手工操作穩定，生產(chǎn)效率得到大幅提高，使VC的總收率由51%提高至60%，成本下降41%，產(chǎn)量增至11500噸，自2001年3月正式投入運行，系統運行穩定可靠，整套控制系統具有施工簡(jiǎn)單、操作方便、控制品質(zhì)高、易于集成、監視直觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應用中取得了良好的應用效果，為企業(yè)創(chuàng )造了可觀(guān)的經(jīng)濟效益。

　　在生物化工領(lǐng)域，大量存在類(lèi)似反應罐控制需求，因工藝不同，生產(chǎn)流程、控制對象和控制參數不盡相同，但都需要對溫度、壓力（微正壓）、流量以及PH值等進(jìn)行精確控制，中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所推出的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統具有全數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化和開(kāi)放的特點(diǎn)，以FF現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)為核心，OPC技術(shù)為紐帶，將現場(chǎng)總線(xiàn)儀表、模擬儀表、分布式智能I/O、DCS和PLC等工業(yè)自動(dòng)化設備有機地集成在一起，自動(dòng)化程度和控制精度都較高，為企業(yè)綜合自動(dòng)化系統提供一套完整的解決方案。