河北衡水老白干集团----植酸酶发酵过程控制系统方案
2009-01-16 11:01:19   来源：互联网   评论：0 点击：

1.系统结构图

系统结构图
该系统结构如上图所示，系统最上层采用DELL GX270监控计算机，安装IFIX上位机监控软件，用于数据显示及存储、历史打印、数据报表及参数修改等功用。上位机通过一个8口的HUB与用于主控的两个S7-300控制器通讯，两个控制通过软件实现冗余功能――即其中一个出现故障的时候，自动切换到另外一个控制器，由另外一个控制器接管运行控制，没有故障时一个处于主控，一个处于备用状态。两个S7-300的控制器通过两个IM153-2通讯模块带两个ET200M从站，每个从站最多可配配8个I/O模块，I/O模块从终端设备（传感器）处读取数据或给终端设备（执行器）信号让其运行，这样就实现了整个系统的集成。

2.控制方法概述
2.1大罐补料控制流程
该车间的罐分布示意图：


在本发酵车间中有四个发酵大罐(30T)，每个发酵罐要补四种料，这四种料分别是葡萄糖、醇糖（1：8）混合液、氨水和甲醇，其中葡萄糖和醇糖混合液通过计量杯经过平衡管从大罐顶部流入发酵罐，氨水和甲醇通过计量杯经过风管从大罐底部吹入发酵罐。在生产过程中补料速率等参数可以在线修改。
2.2 PH控制回路
在该车间中有两个一级种子罐、两个二级种子罐，PH的调节是加氨水单向调节方式，其中一级种子罐的PH控制采用双阀保护控制方式，二级种子罐的PH控制采用带2升计量罐的流加控制方式，和大罐的补氨控制方式一样。PH的控制采用自PID控制算法。
2.3 大罐温度控制
大罐发酵过程基本上是一个产热过程，本方案采用冷水降低大罐温度的方式，执行器采用DN125气动调节阀，在控制算法上采用PID控制算法。
2.4 小罐双向温度控制
车间中有四个小罐，其中一级种子罐两个，二级种子罐两个，均采用保温和降温双向控制。
控制算法采用时间比例PID的方式。
2.5 空气流量的调节
在本系统中选用精小型带手轮的调节阀，在控制算法上采用PID控制算法。
2.6 热水罐的控制
阀门选用精巧型套筒式气动调节阀。
　　控制算法采用带死区PID控制算法，热水罐的温度设定值从30℃-60℃可调。
2.7 配料计量和控制
控制方式是采用电磁流量计对PTM1罐的流出量进行计量，当达到设定的补加量时，关闭阀门，打开手动吹气阀，吹到需要发酵罐。当需要自动补PTM1到发酵罐时，控制系统会打开阀门，并对流量计累积计量，当到达设定的补加值时，控制系统会关闭阀门，停止补加。

3 常规仪表
3.1 PH测量系统
本方案采用梅特乐托利多的465系列玻璃电极（可承受130˚C的高温消毒），加2100变送器构成pH的测量系统。
3.2 DO测量系统
本方案采用梅特乐托利多的Ipro600系列溶氧电极加4100变送器构成DO的测量系统。
3.3 接口电路
本方案采用康拓自行研发的补料电极板，防止因直流电压作用造成电极腐蚀，缩短电极使用寿命。
3.4 执行器的选择
在本车间中，补料系统所选配的阀门是气动膜片阀。甲醇是不导电介质选用浮球式计量杯，糖、氨水等导电介质选用导电类计量杯。根据补料量的大小来选择计量杯的大小，如糖为4L，氨水和醇糖混合液为2L，甲醇为1L。
3.5 电源处理
本方案配带山特UPS， 系统供电指标为：220VAC+-10%、50HZ+-1HZ
形式：3KVA，0.5H，在线式

4 计算机系统选型
根据本车间的要求和特点，我们推荐使用西门子公司的S7 300 DCS控制系统，因为该系统有很好的稳定性、可靠性和防爆性。
性能指标
（1）系统可靠性指标
MTBF>5万小时
MTTR<5分钟
可利用率>99.9%
（2）模拟量输入处理模块
通道数：8路
（3）开关信号输入处理单元
通道数：32路
（4）开关信号输出处理单元
通道数：32路
监控软件
本系统监控软件采用IFIX软件，为全中文操作界面，有着丰富的功能，基本上满足了发酵行业现场的测控要求。它可以提供：实时数据显示、历史趋势查询、报警查询、参数修改、控制器通讯状态显示等功能。