基于FPC2000 DCS的發(fā)酵過(guò)程智能控制系統(tǒng)

3.2 組態(tài)軟件功能

FPC2000DCS的組態(tài)監(jiān)控軟件以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，采用模塊化方法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。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(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和系統(tǒng)監(jiān)控功能5部分構(gòu)成。

工程師站提供系統(tǒng)所需的全部組態(tài)與組態(tài)與組態(tài)系統(tǒng)維護(hù)功能，可方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)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(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。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(bào)表，可綜合系統(tǒng)歷史資料，指導(dǎo)控制操作。

監(jiān)控級(jí)通信軟件分為兩部分，即與控制站的通信和與管理系統(tǒng)的通信。數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊主要功能是記錄和整理各類過(guò)程資料和信息，數(shù)據(jù)庫(kù)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)、離線數(shù)據(jù)庫(kù)、智能控制系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)等，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是FPC2000DCS組態(tài)軟件的核心。除實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)外，其它數(shù)據(jù)庫(kù)都采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)監(jiān)視功能可使操作員坐在控制臺(tái)前便可觀測(cè)到所有設(shè)備的運(yùn)行狀況。每個(gè)設(shè)備不斷地執(zhí)行自診斷，并向操作站報(bào)告診斷結(jié)果，操作站對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行定期掃描，收集它們的診斷結(jié)果并顯示。操作站的監(jiān)視功能以后臺(tái)方式運(yùn)行，自動(dòng)完成。任務(wù)調(diào)度功能協(xié)調(diào)各任務(wù)的執(zhí)行，任務(wù)調(diào)度策略是按系統(tǒng)中各任務(wù)優(yōu)先權(quán)大小決定任務(wù)被分行的先后次序。

智能控制子系統(tǒng)是FPC2000DCS特有的功能，針對(duì)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(tǒng)（DCS）結(jié)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(bǔ)料分批發(fā)酵過(guò)程控制中的應(yīng)用

補(bǔ)料分批發(fā)酵是介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的過(guò)渡類型，它兼有分批發(fā)酵和連續(xù)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(tǒng)應(yīng)用于補(bǔ)料分批發(fā)酵時(shí)用過(guò)程總線聯(lián)網(wǎng)方式，減少布線量，使系統(tǒng)維護(hù)方便。

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

4.2 罐溫復(fù)合模糊控制系統(tǒng)

對(duì)于罐溫這樣具有大滯后和時(shí)變性的系統(tǒng)，當(dāng)τ較大時(shí)，PID控制會(huì)引起系統(tǒng)的響應(yīng)超調(diào)過(guò)大或發(fā)生振蕩。Smith預(yù)估補(bǔ)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(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，這在罐溫控制中很難做到。大量應(yīng)用實(shí)例表明：模糊控制的魯棒性較好，對(duì)純滯后及被控對(duì)象參數(shù)的變化不敏感，但因控制規(guī)則粗糙容易產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差，當(dāng)較大時(shí)，尤其如此。由于PI控制克服穩(wěn)態(tài)誤差的能力較強(qiáng)，為此采用復(fù)合模糊控制方法，其主要思想是：把模糊控制與PI控制相結(jié)合組成復(fù)合模糊控制器，通過(guò)一個(gè)切換開(kāi)關(guān)對(duì)被控對(duì)象實(shí)施控制，切換時(shí)機(jī)由誤差和誤差變化率來(lái)確定。復(fù)合模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中PI為常規(guī)比例積分調(diào)節(jié)器，F(xiàn)LC為模糊控制器，K為控制開(kāi)關(guān)。