基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF技術(shù)在二級(jí)種子罐控制系統(tǒng)的應(yīng)用

　　?溫度:

　　?罐內(nèi)溫度：集中顯示，現(xiàn)場(chǎng)顯示

　　?壓力:

　　?罐內(nèi)壓力：集中顯示，現(xiàn)場(chǎng)顯示

　　?流量:

　　?罐內(nèi)壓縮空氣流量：集中顯示，現(xiàn)場(chǎng)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(jù)工藝要求，主要對(duì)反應(yīng)罐內(nèi)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(xù)檢測(cè)，在此基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)種子罐的生化反應(yīng)過程的最優(yōu)控制，同時(shí)，對(duì)反應(yīng)罐內(nèi)溫度、壓力、壓縮空氣通氣量等關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置報(bào)警，及時(shí)向操作人員反饋現(xiàn)場(chǎng)情況，保障了生產(chǎn)的安全及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

　　系統(tǒng)主要的報(bào)警、聯(lián)鎖和控制如下：

　　?反應(yīng)罐內(nèi)溫度、壓力、壓縮空氣通氣量等自動(dòng)報(bào)警，當(dāng)以上測(cè)量值達(dá)到報(bào)警界限時(shí)，在監(jiān)控軟件界面顯示報(bào)警狀態(tài)，操作員站工控機(jī)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，提示操作人員及時(shí)處理

　　?罐內(nèi)溫度控制：罐內(nèi)溫度正常范圍為29-30度，采用FF現(xiàn)場(chǎng)總線溫度變送器檢測(cè)二級(jí)種子罐的罐內(nèi)溫度，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線FI儀表（將總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)4-20mA信號(hào)）控制“冷卻水調(diào)節(jié)閥”調(diào)節(jié)罐內(nèi)溫度

　　?罐內(nèi)壓力控制：罐內(nèi)壓力正常范圍是0.02-0.05MPa，采用FF現(xiàn)場(chǎng)總線壓力變送器檢測(cè)二級(jí)種子罐的罐內(nèi)壓力，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線FI儀表控制二級(jí)種子罐的“排氣調(diào)節(jié)閥”調(diào)節(jié)罐內(nèi)壓力

　　?罐內(nèi)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(jì)采用上海橫河電機(jī)有限公司的渦街流量計(jì)，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號(hào)，用于檢測(cè)二級(jí)種子罐的壓縮空氣的進(jìn)入量，采用FF現(xiàn)場(chǎng)總線IF儀表（將傳統(tǒng)4-20mA信號(hào)轉(zhuǎn)換為總線信號(hào)）將流量計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為FF總線信號(hào)，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線FI儀表控制二級(jí)種子罐的“壓縮空氣進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥”調(diào)節(jié)罐內(nèi)壓縮空氣流量

　　?罐內(nèi)PH值檢測(cè)：　PH計(jì)選用METTLER公司生產(chǎn)的PH測(cè)量?jī)x表，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號(hào)，采用FF現(xiàn)場(chǎng)總線IF儀表將PH計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為FF總線信號(hào)

　　?動(dòng)靜流程畫面的布局設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)過程顯示，實(shí)時(shí)報(bào)警顯示和管理，直觀的趨勢(shì)顯示

　　5．主要控制策略和系統(tǒng)特點(diǎn)

　　主要控制策略

　　本控制系統(tǒng)通過控制反應(yīng)罐內(nèi)溫度、壓力、壓縮空氣通氣量來滿足工藝要求，實(shí)現(xiàn)生化反應(yīng)過程的最優(yōu)控制。由于是制藥行業(yè)生化反應(yīng)，控制精度高，以罐內(nèi)溫度為例，與設(shè)定值誤差不超過0.1攝氏度，不易于實(shí)現(xiàn)，因此，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，充分考慮到以上要求，除選擇精度高的進(jìn)口執(zhí)行設(shè)備（如調(diào)節(jié)閥）外，還利用FF現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表先進(jìn)的PID調(diào)節(jié)算法，構(gòu)成PID控制回路，并將該算法下載到現(xiàn)場(chǎng)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?？刂茍D如下：

系統(tǒng)特點(diǎn)

?FF現(xiàn)場(chǎng)總線每個(gè)網(wǎng)段（一個(gè)FFHSE/H1接口模塊可支持四個(gè)網(wǎng)段）可以掛接個(gè)6本安型FF現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備或32個(gè)非本安型FF現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，本方案中FFHSE/H1接口模塊帶一個(gè)網(wǎng)段，該網(wǎng)段上現(xiàn)掛有4個(gè)非本安型FF現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，還可再掛接124個(gè)非本安型FF現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，有利于將來罐體增加測(cè)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(xiàn)場(chǎng)總線為通訊網(wǎng)絡(luò)，總線設(shè)備可帶電上、下網(wǎng)，有利于在線投入。

?系統(tǒng)采用FF現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表提供的PID算法，保證系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能最佳。

?使用OPC技術(shù)，高效的、基于多任務(wù)的OPC內(nèi)部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，既可以保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)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(yīng)用效果

系統(tǒng)運(yùn)行后，達(dá)到了以下一些顯著效果：
　1．可靠而穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)的記錄、顯示以及儲(chǔ)存，為改善工藝及生產(chǎn)管理提供了寶貴的依據(jù)。
2．實(shí)現(xiàn)了對(duì)3個(gè)被控量的全自動(dòng)控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)3個(gè)調(diào)節(jié)閥的遠(yuǎn)程控制，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
3．生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量較手工操作穩(wěn)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(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，整套控制系統(tǒng)具有施工簡(jiǎn)單、操作方便、控制品質(zhì)高、易于集成、監(jiān)視直觀等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的應(yīng)用效果，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　在生物化工領(lǐng)域，大量存在類似反應(yīng)罐控制需求，因工藝不同，生產(chǎn)流程、控制對(duì)象和控制參數(shù)不盡相同，但都需要對(duì)溫度、壓力（微正壓）、流量以及PH值等進(jìn)行精確控制，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所推出的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和開放的特點(diǎn)，以FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為核心，OPC技術(shù)為紐帶，將現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、模擬儀表、分布式智能I/O、DCS和PLC等工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備有機(jī)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(tǒng)提供一套完整的解決方案。