基金會現(xiàn)場總線FF技術(shù)在二級種子罐控制系統(tǒng)的應(yīng)用

　　?溫度:

　　?罐內(nèi)溫度：集中顯示，現(xiàn)場顯示

　　?壓力:

　　?罐內(nèi)壓力：集中顯示，現(xiàn)場顯示

　　?流量:

　　?罐內(nèi)壓縮空氣流量：集中顯示，現(xiàn)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(jù)工藝要求，主要對反應(yīng)罐內(nèi)溫度、壓力、壓縮空氣通氣量進(jìn)行自動控制以及PH值的自動連續(xù)檢測，在此基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)種子罐的生化反應(yīng)過程的最優(yōu)控制，同時，對反應(yīng)罐內(nèi)溫度、壓力、壓縮空氣通氣量等關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置報警，及時向操作人員反饋現(xiàn)場情況，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報警，當(dāng)以上測量值達(dá)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(jī)蜂鳴器發(fā)出報警聲音，提示操作人員及時處理

　　?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)場總線溫度變送器檢測二級種子罐的罐內(nèi)溫度，F(xiàn)F現(xiàn)場總線FI儀表（將總線信號轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)4-20mA信號）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)場總線壓力變送器檢測二級種子罐的罐內(nèi)壓力，F(xiàn)F現(xiàn)場總線FI儀表控制二級種子罐的“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每小時立方米，流量計采用上海橫河電機(jī)有限公司的渦街流量計，輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)場總線IF儀表（將傳統(tǒng)4-20mA信號轉(zhuǎn)換為總線信號）將流量計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為FF總線信號，F(xiàn)F現(xiàn)場總線FI儀表控制二級種子罐的“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：　PH計選用METTLER公司生產(chǎn)的PH測量儀表，輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號，采用FF現(xiàn)場總線IF儀表將PH計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為FF總線信號

　　?動靜流程畫面的布局設(shè)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(yīng)罐內(nèi)溫度、壓力、壓縮空氣通氣量來滿足工藝要求，實現(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，不易于實現(xiàn)，因此，在進(jìn)行方案設(shè)計及現(xiàn)場調(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(xiàn)場總線每個網(wǎng)段（一個FFHSE/H1接口模塊可支持四個網(wǎng)段）可以掛接個6本安型FF現(xiàn)場總線設(shè)備或32個非本安型FF現(xiàn)場總線設(shè)備，本方案中FFHSE/H1接口模塊帶一個網(wǎng)段，該網(wǎng)段上現(xiàn)掛有4個非本安型FF現(xiàn)場總線設(shè)備，還可再掛接124個非本安型FF現(xiàn)場總線設(shè)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。

?FFH1現(xiàn)場總線為通訊網(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)部實時數(shù)據(jù)庫引擎，既可以保證系統(tǒng)實時數(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)定的實現(xiàn)了對現(xiàn)場工藝參數(shù)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(jù)。
2．實現(xiàn)了對3個被控量的全自動控制，同時實現(xiàn)了對3個調(diào)節(jié)閥的遠(yuǎn)程控制，降低了工人的勞動強(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)具有施工簡單、操作方便、控制品質(zhì)高、易于集成、監(jiān)視直觀等優(yōu)點，在實際應(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、控制對象和控制參數(shù)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)院沈陽自動化研究所推出的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和開放的特點，以FF現(xiàn)場總線技術(shù)為核心，OPC技術(shù)為紐帶，將現(xiàn)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(shè)備有機(jī)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。