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集散控制系统在制药企业发酵工段的应用

集散控制系统在制药企业发酵工段的应用 2011年12月04日 来源： 目前国内制药行业的发酵过程大多还处在传统阶段，手工操作，经验控制，不仅操作者劳动强度大，工作效率低，能耗大，而且生产缺少科学性，受人为因素影响大，容易出现失误，且会造成严重的经济损失。本文介绍集散控制系统（DCS）在制药企业发酵过程中的应用。集散控制系统（Distributed Control System—DCS）是一项综合计算机技术、网络技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术等先进技术的分散型综合控制系统。其界面友好，功能强大，可靠性高，操作方便，组态灵活，具有很强的适用性。发酵过程是一个十分复杂的过程，在发酵过程中必须保持一定的培养温度，提供合适的氧份，并及时补充菌种生长所需的营养。故要求对进罐空气的温度和湿度、发酵液的温度及溶解氧含量进行有效控制，并在必要的时候进行补料。一、系统的硬件配置（一）系统框图

（二）系统配置（主要设备）1．集散控制系统（DCS）一套，包括：DCS控制站，DCS操作站及系统控制软件。2．输入、输出机构，包括：温度变送器、压力变送器、流量变送器、压差变送器、溶氧仪、气动调节阀、电磁阀、转速控制器、智能控制框等。（三）系统主要部分功能简介1．输入部分输入部分主要由温度变送器、压力变送器、流量变送器、压差变送器和溶氧仪等组成，完成对现场信号的采样和转换，形成标准信号送控制站进行分析处理。2．控制站控制站由电源箱和机笼组成，机笼上装有各种型号的输入、输出及主控卡件，完成对输入部分送来的信号处理和运算，形成显示信息通过Scnet网络送操作站，同时按照组态的控制方案进行运算处理，发出控制数据到执行机构。控制站还可以接收操作站发出的操作指令，转化为控制数据输出到执行机构。3．执行机构执行机构主要由气动调节阀、电动阀、转速控制器和智能控制柜组成，用于接收控制站发出的操作数据，执行现场操作，完成自动控制过程。4．操作站操作站由工业用PC机、显示器和Scnet网卡组成，通过Scnet网络实现与控制站的实时通讯，完成系统组态、控制组态、控制方案及操作信息的下载，同时接受控制站传回的现场数据进行实时显示，并进行记录形成历史数据，以供查询。二、系统的软件配置（一）系统要求在windows95/98下运行（二）集散控制软件包括：组态软件、流程图设计软件、实时监控软件和/.用户自定义语言。三、工艺流程和控制方案发酵过程菌种依此在小罐、中罐、大罐中进行培养，发酵过程为放热反应，在发酵过程中要求保持一定的温度，及时补充养分，并要求控制好溶解氧。进罐空气的温度和湿度通过对空气冷却器的降温情况和空气加热器的升温情况来实现控制。发酵液的溶解氧含量通过改变空气进气量和改变发酵罐搅拌转速来实现控制。大罐和中罐采用调节冷媒水量来控制温度，小罐采用调节冷媒水阀和蒸汽阀来控制温度。四、系统运行及控制效果的评价通过前期摸索和技术准备工作，我们投资了70余万元采用浙大中控的JX-300DCS系统对本公司卡那霉素发酵工段进行了为期一个月的改造、安装和调试工作，经过六个月的试运行表明，该系统运行可靠、控制灵活、操作方便，自动控制系统达到了预期的效果，满足发酵工艺的要求。整个系统运行稳定。并取得了良好的经济效益和社会效益。五、效益分析（一）节约能源发酵车间能耗大，且长周期连续运转，故节能有十分重大的意义。1．减少了冷媒水用量，使冷媒水制作的实际功率从原来的40kw降低到34kw， 年可节约用电量52500kwh，年可节约费用31500元。2．减少了压缩空气的用量，使离心空压机的实际消耗功率从原来的612kw降低到586kw，年节约用电量22770kwh，年可节约费用136620元（二）生产水平的提高通过这次自动控制改造后，通过工艺能数优化，发酵生产水平有了一定的提高，平均发酵单位提高1.8%，每年可产252720元的经济效益。两项合计每年可产生31500+136620+252720=420840元的经济效益。按以上分析，投资回收期约为17个月，由此看出，该项目是很有投资价值的。这次改造不仅给企业带来良好的经济效益，而且提高了我公司的工业自动化水平，此项改造完成后我公司获得了浙江省CIMS应用工程示范企业，同时减少了传统生产中的人为因素，使生产更科学化，降低了操作者的劳动强度，提高了生产效率。同时也为我公司以后的工业自动化进一步的发展奠定了良好的基础。(end)

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