基金會現場總線FF技術在二級種子罐控制系統(tǒng)中的應用

　　? 溫度 :

　　? 罐內溫度：集中顯示，現場顯示

　　? 壓力 :

　　? 罐內壓力：集中顯示，現場顯示

　　? 流量 :

　　? 罐內壓縮空氣流量：集中顯示，現場顯示

　　? PH值:

　　? 物料 PH值：集中顯示

　　4 ．系統(tǒng)的控制功能
　　本控制系統(tǒng)根據工藝要求，主要對反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量進行自動控制以及 PH 值的自動連續(xù)檢測，在此基礎之上，實現種子罐的生化反應過程的最優(yōu)控制，同時，對反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量 等關鍵參數設置報警， 及時向操作人員反饋現場情況，保障了生產的安全及產品質量的穩(wěn)定。

　　系統(tǒng)主要的報警、聯鎖和控制如下：

　　? 反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量 等自動報警，當以上測量值達到報警界限時，在監(jiān)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現場總線溫度變送器檢測 二級種子罐的罐內溫度，FF現場總線FI儀表（將總線信號轉換為傳統(tǒng)4-20mA信號）控制“ 冷卻水調節(jié)閥”調節(jié)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現場總線 壓力 變送器檢測 二級種子罐的罐內壓力， FF現場總線FI儀表控制 二級種子罐的“排氣調節(jié)閥”調節(jié)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入量，采用 FF現場總線IF儀表（將傳統(tǒng)4-20mA信號轉換為總線信號）將 流量計數據轉換為 FF總線信號， FF現場總線FI儀表控制 二級種子罐的 “ 壓縮空氣進氣調節(jié)閥”調節(jié)罐內壓縮空氣流量

　　? 罐內 PH值檢測：　PH計選用 METTLER公司生產的PH測量儀表，輸出信號為標準的4-20mA電流信號， 采用 FF現場總線IF儀表將 PH計數據轉換為FF總線信號

　　? 動靜流程畫面的布局設計，實時過程顯示，實時報警顯示和管理，直觀的趨勢顯示

　　5 ．主要控制策略和系統(tǒng)特點

　　主要控制策略

　　本控制系統(tǒng)通過控制反應罐內溫度、壓力、壓縮空氣通氣量來滿足工藝要求，實現生化反應過程的最優(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 0.1攝氏度，不易于實現，因此，在進行方案設計及現場調試過程中，充分考慮到以上要求，除選擇精度高的進口執(zhí)行設備（如調節(jié)閥）外，還利用FF現場總線智能儀表先進的PID調節(jié)算法， 構成PID控制回路，并將該算法下載到現場智能儀表中，做到真正的分布式控制，極大提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。 控制圖如下：

系統(tǒng)特點

? FF 現場總線每個網段（一個 FF HSE/H1 接口模塊可支持四個網段）可以掛接個 6 本安型 FF 現場總線設備或 32 個非本安型 FF 現場總線設備， 本方案中 FF HSE/H1 接口模塊帶一個網段， 該網段上現掛有 4 個非本安型 FF 現場總線設備， 還可再掛接 124 個非本安型 FF 現場總線設備，有利于將來罐體增加測點。

? 操作員站采用工業(yè) PC ，適合惡劣的工業(yè)環(huán)境。

? FF H1 現場總線為通訊網絡，總線設備可帶電上、下網，有利于在線投入。

? 系統(tǒng)采用 FF 現場總線智能儀表提供的 PID 算法，保證系統(tǒng)調節(jié)功能最佳。

? 使用 OPC 技術，高效的、基于多任務的 OPC 內部實時數據庫引擎，既可以保證系統(tǒng)實時數據采集的快捷， 又可以向支持 OPC 規(guī)范的多種系統(tǒng)開放。

四．應用效果

系統(tǒng)運行后，達到了以下一些顯著效果：
　 1 ．可靠而穩(wěn)定的實現了對現場工藝參數的記錄、顯示以及儲存，為改善工藝及生產管理提供了寶貴的依據。
2 ．實現了對 3 個被控量的全自動控制，同時實現了對 3 個調節(jié)閥的遠程控制，降低了工人的勞動強度。
3 ．生產和產品質量較手工操作穩(wěn)定，生產效率得到大幅提高，使 VC 的 總收率由 51% 提高至 60% ，成本下降 41% ，產量增至 11500 噸， 自 2001 年 3 月正式投入運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，整套控制系統(tǒng)具有施工簡單、操作方便、控制品質高、 易于集成、監(jiān)視直觀等優(yōu)點，在實際應用中取得了良好的應用效果，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經濟效益。

　　在生物化工領域，大量存在類似反應罐控制需求，因工藝不同，生產流程、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 值等進行精確控制，中國科學院沈陽自動化研究所推出的現場總線控制系統(tǒng)具有全數字化、智能化、網絡化和開放的特點，以 FF 現場總線技術為核心， OPC 技術為紐帶， 將現場總線儀表、模擬儀表、 分布式智能 I/O 、 DCS 和 PLC 等工業(yè)自動化設備有機地集成在一起，自動化程度和控制精度都較高，為企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)提供一套完整的解決方案。