发酵车间自控方案.docx

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发酵车间自控方案

内蒙古润邦生物科技有限公司

发酵车间自控设计方案

日照海大自动化科技有限公司

二零一二年八月

技术方案纲要

第一部分总体设计

一、系统组成

二、PLC控制系统

三、计算机系统

四、通讯

五、软件系统

六、用户软件

第二部分控制方案

一、四个一级种子罐控制

二、四个二级种子罐控制

二、八个发酵罐控制

发酵车间技术方案说明

第一部分总体设计

一、系统组成：

1、1自控系统示意图（见附图1）：

1、2控制室内设备：

计算机操作台1台

工业控制机1台

打印机1台

计算机椅1只

UPS后备电源1台

1、3配电室内设备：

配电柜3台，其中2台为变频器柜，1台PLC主站柜。

1、4现场设备：

现场ET200M子站柜3台

温度传感器（热电阻）32支

电动调节阀60台

涡街流量计16台

压力变送器16台

变频器8台

其它元件

二、PLC控制系统：

2、1CPU：

型号：

6ES7315-2AH14-0AB0,1套。

简述：

采用西门子的S7系列PLC可编程序控制器，是国内工业自动化行业应用最广泛的主控器之一，事实证明这种PLC具有很高的可靠性和性能价格比。

2、2ET200M分布式I/O从站：

从站数量：

根据控制点的统计数据，确定3个ET200M从站，放置于ET200M子站柜内。

2、3ET200M子站柜：

高：

2200mm，宽：

800mm，厚：

600mm

数量：

3台，分别放置在一级和二级种子罐区、发酵罐区现场适当的位置。

2、4模拟量输入模块：

型号：

6ES7331-7KF02-0AB08路模拟量输入，13位精度。

数量：

6块。

简述：

该模块价格适中，精度高，适应性强，可以直接组态成电压信号、电流信号等多种形式的输入方式。

2、5热电阻输入模块：

型号：

6ES7331-7PF01-0AB08路RTD输入，可以直接采集三线、两线制热电阻信号。

数量：

6块。

2、6模拟量输出模块：

型号：

6ES7332-5HF00-0AB08路模拟量输出，可直接组态为电流或者电压输出。

数量：

11块。

2、7数字量输入模块：

型号：

6ES7321-1BL00-0AA0，32路数字量输入，DC24V输入信号。

数量：

2块。

2、8数字量输出模块：

型号：

6ES7322-1BL00-0AA0，32路数字量输出，DC24V输出信号。

数量：

2块。

2、9ET200M接口模块：

型号：

6ES7153-1AA03-0XA1，作为ET200M从站跟主站通讯的模块。

数量：

3块。

3、计算机系统：

3、1工控机：

型号：

Optiplex390，DELL。

配置：

处理器双核2.8G,硬盘500G，内存：

2G。

操作系统：

WINDOWSXPSP3

3、2显示器：

型号：

22”LED彩显，三星公司。

3、3打印机：

型号：

CP1025彩色激光，惠普公司。

3、4UPS不间断电源：

型号：

1KVA/1小时，山特公司。

四、通讯：

4、1PROFIBUS总线，用作PLC主站与从站之间的通讯。

4、2工业以太网，用作PLC主站与上位机之间的通讯。

4、3通讯设备：

设备：

6GK7343-1EX21-0XE0以太网通讯卡，

简述：

通过上位机普通网卡与下位机以太网通信卡通讯，使得上位机能够与下位机PLC进行数据通讯，监视和调整控制工艺参数。

5、软件系统：

5、1PLC程序开发工具软件：

版本：

STEP7V5.4西门子公司。

简述：

西门子的PLC硬件，使用西门子公司的开发软件，有很好的兼容性。

5、2界面开发软件：

版本：

WINCC6.2版

简述：

WinCC是第一个使用最新的32位技术的过程监视系统，具有良好的开放性和灵活性。

六、用户软件：

简述：

用户软件是我公司在西门子STEP7和WINCC软件平台上，开发的应用软件，也就是发酵过程控制程序。

我公司编制的发酵控制程序具有以下功能：

控制全程自动化：

除有特殊要求外，不加人工干预，具有自诊断功能，完善的手、自动转换功能。

可以在界面上进行软手动操作。

故障报警和处理功能：

报警分三级，提示性报警，警告性报警，危险性报警。

防止误操作体系：

自动程序界面可以显示工艺步骤所需要的参数。

可以集中显示各个工艺部分的进程、参数的变化。

历史数据的存贮功能：

所存贮的数据可以通过历史趋势曲线来显示，也可以通过报表来显示和查询。

历史数据可以存贮36个月。

历史曲线的查询可以选择、设置时间段、翻页、放大等操作。

三级授权管理：

分为操作员级，工艺员级、工程师级。

可以通过不同的授权进行不同等级的操作。

配方管理：

用户可以通过配方管理，改变工艺参数，配方数据要由有授权的人才可心修改。

配方所存工艺套数由甲方确定。

第二部分控制方案

一、四个一级种子罐：

1、1四个一级种子罐温度控制系统：

温度检测：

铂电阻，4支，每个罐1支，检测罐内温度。

执行器控制：

电动进水调节阀，4个，每个罐1个，安装在冷却水管上。

简述：

控制罐内温度按工艺曲线变化。

我公司对过程的温度控制采取了分段控制、PID控制、趋势控制等多种措施，从而调节进水阀的开度大小，保证温度控制精确到正负0.5度。

1、2四个一级种子罐无菌风流量控制系统：

流量检测：

涡街流量计，4台，每个罐1台，检测进风管道上的无菌风流量。

执行器控制：

空气流量电动调节阀,4台，每个罐1台，安装在进风管道上。

简述：

根据涡街流量计检测的进风流量与工艺设定值比较，调节空气流量电动调节阀的开度，从而调节进入罐内无菌风的流量。

1、3四个一级种子罐罐内压力控制系统：

压力检测：

压力变送器，4台,每个罐1台，检测排风管道内压力。

执行器控制：

空气压力电动调节阀,4台每个罐1台，安装在排风管道上。

简述：

根据压力变送器检测的压力值与工艺设定值比较，调节排风管道上的空气压力电动调节阀的开度，从而调节罐内排走的无菌风量，进而调节罐内压力。

二：

四个二级种子罐：

2、1四个二级种子罐温度控制系统：

温度检测：

铂电阻，4支，每个罐1支，检测罐内温度。

执行器控制：

电动进水调节阀，8个，每个罐2个，安装在冷却水管上。

简述：

控制罐内温度按工艺曲线变化。

我公司对过程的温度控制采取了分段控制、PID控制、趋势控制等多种措施，调节进水阀的开度大小，保证温度控制精确到正负0.5度。

2、2四个二级种子无菌风流量控制系统：

流量检测：

涡街流量计，4台，每个罐1台，检测进风管道上的无菌风流量。

执行器控制：

空气流量电动调节阀,4台每个罐1台，安装在进风管道上。

简述：

根据涡街流量计检测的进风流量与工艺设定值比较，调节空气流量电动调节阀的开度，来调节进入罐内无菌风的流量。

2、3四个二级种子罐罐内压力控制系统：

压力检测：

压力变送器，4台,每个罐1台，检测排风管道内压力。

执行器控制：

空气压力电动调节阀,4台每个罐1台，安装在排风管道上。

简述：

根据压力变送器检测的压力值与工艺设定比较，调节排风管道上的空气压力电动调节阀的开度，从而调节罐内排走的无菌风，进而调节罐内压力。

三、八个发酵罐：

3、1八个发酵罐温度控制系统：

温度检测：

铂电阻，24支，每个罐3支，检测发酵罐上中下三个位置的温度。

执行器控制：

电动进水调节阀，16个（每个罐2个），安装在冷却水管上。

简述：

控制罐内温度按工艺曲线变化。

我公司对过程的温度控制采取了分段控制、PID控制、趋势控制等多种措施，调节进水阀的开度大小，保证温度控制精确到正负0.5度。

3、2八个发酵罐无菌风流量控制系统：

流量检测：

涡街流量计，8台，每个罐1台，检测进风管道上的无菌风流量。

执行器控制：

空气流量电动调节阀,8台每个罐1台，安装在进风管道上。

简述：

根据涡街流量计检测的进风流量与工艺设定值比较，调节空气流量电动调节阀的开度，来调节进入罐内无菌风的流量。

1、3八个发酵罐罐内压力控制系统：

压力检测：

压力变送器，8台,每个罐1台，检测排风管道内压力。

执行器控制：

空气压力电动调节阀，8台，每个罐1台，安装在排风管道上。

简述：

根据压力变送器检测的压力值与工艺设定比较，调节排风管道上的空气压力电动调节阀的开度，从而调节罐内排走的无菌风，进而调节罐内压力。

附录1：

自控系统图

上位机

发酵罐5-8

发酵罐1-4

种子罐

ProfibusDP网络

打印机

工业以太网

S7-300主站