和利時MACS控制系統(tǒng)在VB12發(fā)酵中的應用和改進

VB12是VB12菌在發(fā)酵代謝過程中代謝產(chǎn)物，VB12發(fā)酵涉及VB12菌的生長和繁殖等生命過程，是極其復雜的生物化學過程，主要由配料、消毒、種子、發(fā)酵、生化、霉菌等工序組成，是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程，要充分發(fā)揮VB12菌的生產(chǎn)能力，工藝調(diào)控是關(guān)鍵，而發(fā)酵控制是工藝調(diào)控的具體實施和體現(xiàn)，是發(fā)酵生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵操作單元。有效的調(diào)控發(fā)酵是提高發(fā)酵單位的重要因素。我廠發(fā)酵控制系統(tǒng)HONEYWELL9000系統(tǒng)自九四年上馬以來，已經(jīng)使用了十年，嚴重超役，接近癱瘓，且無補料系統(tǒng)越來越不能滿足生產(chǎn)的需要，制約著生產(chǎn)的發(fā)展，經(jīng)市場調(diào)查和公司領導研究決定于二零零三年引進北京和利時公司的MACS控制系統(tǒng)來對VB12發(fā)酵進行控制和監(jiān)測。
二、軟硬件配置
本系統(tǒng)共有工程師站1臺，操作員站兩臺（均為DELLP42.0G/128M/
20G/CD)，預裝WINNTWORKSTATION4.0+PACK6和SmartPro2.0+SP01。本系統(tǒng)共有I/O控制站1套，I/O控制站由主控單元、智能I/O單元、電源單元和專用機柜四部分組成，完成現(xiàn)場信號采集、工程單位元變換、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到操作員站。操作員站是最重要的人機交互接口，由高檔微機、專用鍵盤、軌跡球組成進行生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視和管理。SMARTPRO系統(tǒng)的網(wǎng)絡由上到下分為系統(tǒng)網(wǎng)絡和控制網(wǎng)絡兩個層次，系統(tǒng)網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與操作員站的互連，控制網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與智能I/O單元的通訊。本系統(tǒng)共實現(xiàn)大、中、小罐溫度，空氣流量，補料等120多個點的控制和監(jiān)測。
三、控制系統(tǒng)存在的不足及改進
本系統(tǒng)自二零零三年七月份上馬以來，基本上運行良好，達到了設計要求，實現(xiàn)了恒溫室溫度自控，一級種子罐溫度自控，發(fā)酵大罐溫度自控，重點實施了發(fā)酵大罐自動滴加補料系統(tǒng)，并為發(fā)酵大罐配備了空氣流量、PH、DO溶解氧、發(fā)酵液體積等的測量與監(jiān)控。但在使用中我們也發(fā)現(xiàn)了一些設計缺陷和不足主要有以下幾點：
（一）交替補料的控制
原程序的思路是當出現(xiàn)報警時，物料閥全部關(guān)閉，防止料液漏入發(fā)酵罐內(nèi)。但在實際應用中，交替補料罐的出料閥關(guān)閉后，無法保壓，管道壓力掉零，容易引起染菌，因此工藝要求當發(fā)生報警時出料閥是打開的。
IFALARM_JT=TRUETHENDO_A3：=TRUE；
ELSEDO_A3：=RS_A2.Q1；
END_IF；
IFALARM_JT=TRUETHENDO_B3：=TRUE；
ELSEDO_B3：=RS_B2.Q1；
END_IF；
程序(程序中紅字的部分是改動部分)巧妙的用了兩個判斷語句以最小的改動完成工藝要求。另外，原程序為物料接觸上電極即關(guān)閉進料閥，結(jié)束向交替補料罐壓料。但在發(fā)酵補糖中隨著原材料的質(zhì)量不同，會有不同程度的泡沫。該程序在泡沫多時容易引起上電極的誤觸發(fā)，發(fā)出錯誤的滿罐信號，當泡沫與上電極脫離時，就會開始又一輪進料過程，這樣頻繁動作對補料系統(tǒng)設備損傷較大。經(jīng)分析決定在監(jiān)控接口上加入一個可根據(jù)實際情況調(diào)整的延時時間TDT，來修正泡沫引起的誤操作，程序如下：
（二）小罐的溫度控制
原設計直接用蒸汽給小罐加溫，但因為被控對象太小，導致溫度變化太快，不穩(wěn)定，后改為先用蒸汽和冷水在混合器調(diào)成溫水，再用溫水來加溫小罐，這要求只要有一個小罐用溫水，蒸汽和冷水電磁閥就同時打開調(diào)溫水，程序作如下改動：
在使用中我們又發(fā)現(xiàn)當溫度達到設定值時電磁閥不會關(guān)閉，必須等一個周期完成后才會關(guān)閉，導致了對蒸汽和水的浪費，還有調(diào)控的不及時，不準確。經(jīng)過仔細分析程序，決定用定時器的觸發(fā)端的非值來控制定時器的反向端，又應工藝人員的要求用發(fā)酵開關(guān)來作為控制的開關(guān)和溫度報警的開關(guān)，程序如下：
四、效益
該系統(tǒng)自2003年7月啟用至今，一切運行正常，不僅節(jié)省了大量用于維修設備的人力、物力、財力，更重要的是保證了發(fā)酵單位的逐步提高，由于自動化程度的提高，發(fā)酵參數(shù)的精確控制，水、電、汽，也有不同程度的節(jié)約，日積月累將是一個不小的數(shù)目。
本系統(tǒng)改進前的2003年平均發(fā)酵單位是111.3克/立方米，系統(tǒng)完善后的2005年平均發(fā)酵單位是122.7克/立方米，折算成產(chǎn)量多生產(chǎn)了591.318公斤，每公斤VB12的市價是1.9萬元，這樣一年的效益是1123萬元。
五、體會
大家齊心協(xié)力就能把事情辦好，系統(tǒng)啟用的全過程都體現(xiàn)了這一點。大家積極地提出改進意見，并把在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)的異常情況及時反映給相關(guān)人員，使系統(tǒng)的不足得以及時妥當?shù)母纳?。使系統(tǒng)最大限度的發(fā)揮出它的效能。新設備新技術(shù)需要新的管理方案。隨著系統(tǒng)的進一步應用，一套新的操作規(guī)程也在逐步形成。新系統(tǒng)配新規(guī)程，再有大家的共同努力，相信一定能創(chuàng)造出更高的企業(yè)效益。