- 生物制藥廠的智能化系統(tǒng)解決方案論文 推薦度：
- 相關(guān)推薦
生物制藥廠的智能化系統(tǒng)解決方案
摘 要：本文介紹一個有潔凈度要求的生物制藥企業(yè)的生產(chǎn)過程及廠房智能化方案。經(jīng)實施后技術(shù)性能良好，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟效益顯著，此文以供讀者借鑒。
關(guān)鍵詞：智能化;自動化;網(wǎng)絡(luò)化;數(shù)字化;廠房
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)已不是工人加工勞作的普通作坊，而是一個集智能化、自動化、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化于一身的系統(tǒng)工程。特別是現(xiàn)代制藥企業(yè)不僅應(yīng)配置滿足廠房使用和運營管理要求的智能化系統(tǒng)，還必須靈活地對生產(chǎn)中的各種設(shè)備和生產(chǎn)工藝實行自動過程控制，以保證企業(yè)的各項工作運行在最佳狀態(tài)以確保產(chǎn)品質(zhì)量和實現(xiàn)企業(yè)利益最大化。
1、 企業(yè)功能及需求
本實例是一個有高潔凈度要求的生物制藥廠的智能化控制方案，其構(gòu)成有正負壓要求的生產(chǎn)車間、冷庫空壓站、蒸餾水站、熱交換站冷凍站等，是一座標準化、現(xiàn)代化、集成化的多功能工業(yè)建筑。
工業(yè)廠房配置需求：
(1)變配電系統(tǒng);
(2)低溫庫系統(tǒng);
(3)熱交換熱水系統(tǒng);
(4)冷凍水系統(tǒng);
(5)工藝冷卻水系統(tǒng);
(6)蒸餾水站系統(tǒng);
(7)空調(diào)機組控制系統(tǒng);
(8)新風機組控制系統(tǒng);
(9)壓縮空氣系統(tǒng)
(10)活毒廢水處理系統(tǒng)。
(11)去離子水設(shè)備和純蒸汽設(shè)備;
(12)給排水系統(tǒng)
2、 控制系統(tǒng)構(gòu)成原理及設(shè)備選型
本工程選用EXCEL500XBS建筑物自動化系統(tǒng)，對上述12個子系統(tǒng)進行調(diào)控，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為共享總線型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，是一套開放的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以通過以太網(wǎng)進行上位集成，將BAS的信息進入建筑物內(nèi)部的信息主干網(wǎng)，實現(xiàn)信息共享。在大樓底層消防控制中心，設(shè)一個XBS中央計算機監(jiān)控中心，集中統(tǒng)一管理大樓下屬的空調(diào)、通排風、給排水及供配電系統(tǒng)。系統(tǒng)下面連接直接數(shù)字控制器DDC控制現(xiàn)場設(shè)備(XL100及XL500)，形成一個集散系統(tǒng)。
根據(jù)實際規(guī)模布局，在大樓底層監(jiān)控室設(shè)圖形中心，配置中央計算機、彩色監(jiān)視器、打印機等設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)場實際情況配置相應(yīng)的DDC控制器，大型控制器XL500(4臺)、XL100(2臺)，XL500采用Lonworks技術(shù)，使系統(tǒng)開放性、設(shè)備互換性大大加強。本方案將動力設(shè)備監(jiān)控點納入XL500下，一是考慮動力設(shè)備監(jiān)控點便于就近控制;二是動力設(shè)備控制器件生產(chǎn)廠家較多，利用Lonworks技術(shù)可提高設(shè)備互控性。以上控制器均為16位微處理器，能在現(xiàn)場獨立控制相應(yīng)的系統(tǒng)，并通過一對雙絞線相互連接至中央控制中心，控制器之間可以實現(xiàn)同層通訊，數(shù)據(jù)共享，無主通訊，構(gòu)成一個先進的工業(yè)集散控制系統(tǒng)。
1、中央控制系統(tǒng)軟件
本系統(tǒng)軟件采用工業(yè)標準，以先進的開放系統(tǒng)技術(shù)，Windows NT以太網(wǎng)TCP/IP、和DDE Link等，系統(tǒng)提供的CAR軟件包是一組圖形化工具，使用戶非常方便地設(shè)計控制方式編制各控制器上使用的應(yīng)用程度。
本系統(tǒng)還提供了標準繪圖庫，可圖視化編制：
暖通空調(diào)控制原理圖;設(shè)備圖(風機，擋板，冷凍機和鍋爐);傳感器，指示器和執(zhí)行機構(gòu)符號(溫度，濕度，壓力);
動畫符號(風機葉片，擋板位置，加濕器動作)。
該系統(tǒng)采用最新技術(shù)的Windows NT中文圖形用戶界面，操作員通過逐級細化的現(xiàn)場彩色圖形來管理各點和各種設(shè)備。最上層的視圖顯示整棟樓宇，然后逐步進入各樓層視圖，顯示各層監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)。視圖可上色并活動，色標可區(qū)分正常和不正常的探頭報警狀態(tài)，風機、水泵開關(guān)狀態(tài)，閥門開啟程度等。選擇菜單和對話，使用戶可確定系統(tǒng)參數(shù)和操作員權(quán)限，并選擇報表和采樣趨勢點，繪制歷史和動態(tài)曲線、棒狀圖形等。屏幕上專用的光用牌及音響，可實時通知操作員報警信息，操作員由相關(guān)畫面引導(dǎo)根據(jù)報警的緊急級別，查看報警位置并閱讀操作。
2、中央控制系統(tǒng)硬件配置
控制終端為PC機1臺，包括INTEL PIV處理器，19英寸高密度XVGA顯示器和鼠標等;激光噴墨彩打機1臺，提供顯示和打印日常報告或報警點等;XBS配置C-BUS通訊界面板1塊，提供與DDC控制器的通訊接口。
3、廠房工藝及環(huán)境設(shè)備自控
1)變配電系統(tǒng)
電力監(jiān)控采用電流、電壓變送器對變電所得總電流、總電壓進行記錄和顯示。對變電所37個回路的運行狀態(tài)和跳閘漏電報警進行監(jiān)測。
變壓器超溫報警。
監(jiān)控內(nèi)容：
運行狀態(tài)/跳閘報警;
總電流、總電壓;
變壓器超溫報警。
2)低溫庫系統(tǒng)
冷庫系統(tǒng)為獨立的一套運行系統(tǒng)，恒溫控制由其自帶控制系統(tǒng)控制，BA系統(tǒng)只監(jiān)測庫溫、冷卻塔出水溫度、水流開關(guān)及兩臺冷卻循環(huán)水泵、一臺冷卻塔、兩臺冷凝機組的運行狀態(tài)、故障報警、手動自動切換狀態(tài)，并對它們的啟/停進行控制。
監(jiān)控內(nèi)容：
冷凝機組、冷卻塔、水泵等設(shè)備的運行狀態(tài)、故障、啟停、手動自動切換;
庫溫顯示;
冷卻塔出水溫度;
水流開關(guān)。
3)冷凍水系統(tǒng)
監(jiān)測冷卻水泵出水溫度、水流開關(guān)和冷凍水供回水溫差，監(jiān)視冷凍機組、冷凍水泵、冷卻水泵等的運行狀態(tài)、手動自動切換、故障報警，對它們的啟/停進行控制。對補水箱的液位進行監(jiān)測，并控制其進水電磁閥。
根據(jù)冷凍水供回水的壓差，PID調(diào)節(jié)壓差旁通閥開度，控制供回水的壓差。
監(jiān)控內(nèi)容：
開關(guān)狀態(tài);
故障報警;
供/回水溫度;
供、回水總管的壓差;
高低水位監(jiān)測;
水位超限報警;
冷負荷(偽點);
運行累積實際統(tǒng)計(偽點);
啟/停控制(亦可手動控制);
旁通閥調(diào)節(jié)控制;
蝶閥開關(guān)控制;
冷水機組供回水溫度檢測;
冷卻塔出水溫度檢測;
水泵出水端加水流開關(guān)，用于保護水泵等設(shè)備。
4)熱交換熱水系統(tǒng)
空調(diào)熱水由蒸汽通過即熱式浮動盤熱交換器加熱后供給，蒸汽閥開度根據(jù)出水溫度自動調(diào)節(jié)。
監(jiān)測二臺循環(huán)水泵的運行狀態(tài)、手動自動切換狀態(tài)，并對它們的啟/停進行控制。
根據(jù)供回水的壓差，調(diào)節(jié)壓差旁通閥開度，控制供回水的壓差。
監(jiān)測蒸汽壓力。
監(jiān)控內(nèi)容：
熱水溫度;
蒸汽閥啟閉;
循環(huán)泵的運行狀態(tài)、故障、啟停、手自動切換;
電動調(diào)節(jié)閥開度;
供回水壓差;
蒸汽壓力。
5) 工藝冷卻水系統(tǒng)
根據(jù)工藝冷卻水溫度設(shè)定值調(diào)節(jié)冷凍水流量，即調(diào)節(jié)閥門開度，以保證工藝冷卻水的溫度。監(jiān)測供水壓力、溫度、冷卻水箱的液位、水流開關(guān)、冷卻水泵的運行狀態(tài)、故障報警、手動自動切換狀態(tài)，對冷卻水泵的啟/停進行控制。根據(jù)冷卻水箱的液位決定進水電磁閥的開關(guān)，即高位關(guān)，低位開。
監(jiān)控內(nèi)容：
閥門開度;
工藝冷卻水水溫;
冷卻水泵的啟/停、運行狀態(tài)、故 障、手動自動切換;
回水壓力、溫度;
蒸餾水儲罐的液位。
6) 蒸餾水站系統(tǒng)
檢測蒸餾水回路的溫度、壓力、以及蒸餾水的液位，監(jiān)測兩臺輸液泵的運行狀態(tài)、故障報警、手動自動切換狀態(tài)，對輸液泵的啟/停進行控制。
監(jiān)控內(nèi)容：
輸液泵的啟/停、運行狀態(tài)、故障、手動自動切換;
回水壓力、溫度;
蒸餾水儲罐的液位。
7) 空調(diào)機組控制系統(tǒng)
a) 根據(jù)回風溫度控制冷/熱水閥。在夏季工況時，當回風溫度升高，PID比例開大水閥;當回風溫度降低，PID比例關(guān)小水閥。在冬季工況時，當回風溫度升高，PID比例關(guān)小水閥;當回風溫度降低，PID比例開大水閥。使室溫控制到設(shè)定值。
b) 當初效過濾器兩端的壓差大于設(shè)定值250Pa時，發(fā)出報警信號，提醒清洗過濾器。
c) 當中效過濾器兩端的壓差大于設(shè)定值250Pa時，發(fā)出報警信號，提醒清洗過濾器。
d) 根據(jù)時間或程序控制風機的啟/停、高速或低速，同時監(jiān)視其運行狀態(tài)、手自動切換、故障報警和計算運行時間。
e) 風機停止時的聯(lián)動控制，關(guān)電動二通閥及電動風門。
f) 根據(jù)新風溫度與回風溫度的比較，比例控制新回風風門。
監(jiān)控內(nèi)容：
初、中效過濾網(wǎng)壓差監(jiān)測;
室內(nèi)壓差檢測;
回風溫度檢測;
室內(nèi)溫濕度檢測;
冷水閥、加熱閥自動調(diào)節(jié)控制;
開關(guān)/故障狀態(tài);
運行累積實際統(tǒng)計(偽點);
送排風機啟/停控制，送風機高速、低速;
風門風閥調(diào)節(jié)控制;
空調(diào)機混合段壓力檢測;
夾層溫度。
8) 新風機組控制系統(tǒng)
a) 根據(jù)送風溫度，PID比例控制蒸汽加熱閥開度，使送風溫度達到設(shè)定值：18~24℃+0、5℃
b) 根據(jù)送風濕度，PID比例控制蒸汽加濕閥開度，使送風濕度達到設(shè)定值。
c) 根據(jù)露點溫度，PID比例控制冷水閥開度，使溫度達到設(shè)定值：14℃+ 1℃
d) 根據(jù)一次加熱溫度，PID比例控制熱水閥開度，使溫度達到設(shè)定值：10~18c+1c
e) 當初效過濾器兩端的壓差大于設(shè)定值150Pa時，發(fā)出報警信號，提醒清洗過濾器。
f) 當中效過濾器兩端的壓差大于設(shè)定值250Pa時，發(fā)出報警信號，提醒清洗過濾器。
g) 根據(jù)時間或程序控制風機的啟/停，同時監(jiān)視其運行狀態(tài)、手動自動切換、故障報警和計算運行時間。
h) 檢測送風壓力，將壓力信號送至變頻器，調(diào)節(jié)送風機轉(zhuǎn)速。
i) 風機停止時得聯(lián)動控制，關(guān)電動二通閥及電動風門。
監(jiān)控內(nèi)容：
過濾網(wǎng)壓差監(jiān)測，給出清洗指示保證空調(diào)系統(tǒng)的運行效率;
送風溫度檢測;
送風濕度檢測;
露點溫度檢測;
新風溫度檢測;
一次加熱溫度檢測;
送風風壓檢測;
水閥開度自動調(diào)節(jié)控制;
機組開關(guān)/變頻調(diào)速;
機組手動/自動狀態(tài)檢測/故障狀態(tài);
運行累積時間統(tǒng)計(偽點);
風門風閥調(diào)節(jié)控制。
9) 空氣壓縮系統(tǒng)
監(jiān)測二臺冷卻循環(huán)水泵、一臺冷卻塔、二臺空壓機和二臺干燥器的運行狀態(tài)、故障報警、手自動切換狀態(tài)，對它們的啟/停進行控制。同時監(jiān)測冷卻塔出水溫度與排氣總管的壓力及水泵前的水流開關(guān)，并控制二臺空壓機和二臺干燥器，供氣回路上的電磁閥和電動閥。
監(jiān)控內(nèi)容：
排水總管壓力值;
冷卻循環(huán)水泵的啟/停、運行狀態(tài)、故障、手動自動切換;
冷卻塔出水溫度檢測;
水流開關(guān);
電磁閥、電動閥的開關(guān)。
10) 活毒廢水處理
活毒廢水處理，采用高溫煮沸滅菌方式，殺滅各種病毒和病菌，煮沸溫度為100℃，熱媒為133c的工業(yè)蒸汽。
滅菌罐內(nèi)液體由液位控制器控制，到高位時自動切換至另一滅菌罐。滅菌罐內(nèi)溫度超過100℃時，智能溫控儀關(guān)閉蒸汽閥，否則打開蒸汽閥，在達到100℃并保持30分鐘后關(guān)閉蒸汽閥。廢水排放：打開排水閥，在排水管上加入自來水混合后排放，污水池水溫低于45℃時關(guān)閉自來水。在低液位時自動關(guān)閉排水閥，進入下一循環(huán)。整個工藝由DDC控制。
監(jiān)控內(nèi)容：
蒸汽閥開關(guān);
罐內(nèi)溫度;
排水閥、啟動閥啟閉;
電磁閥開關(guān);
污水池高液位報警;
滅菌罐高液位報警;
污水池溫度。
本系統(tǒng)還對潔凈室的內(nèi)外壓差進行調(diào)控，其正壓或負壓通過控制排風管上的電動調(diào)節(jié)排風閥的開度來滿足要求。
監(jiān)控內(nèi)容：
電動調(diào)節(jié)排風閥的開度;
室內(nèi)壓力值;
排風機運行狀態(tài)、啟停、故障、手動自動切換。
11) 去離子和純蒸汽系統(tǒng)
監(jiān)測去離子設(shè)備的供水壓力和純蒸汽系統(tǒng)的壓力。
監(jiān)控內(nèi)容：
純蒸汽壓力;
供水壓力。
12) 給排水系統(tǒng)
監(jiān)測水箱或水池及排污井液位，超限發(fā)出報警信號，監(jiān)測自來水總管上的水壓。
監(jiān)控內(nèi)容：
液位報警;
自來水總管水壓。
3、 結(jié) 語
工業(yè)企業(yè)對智能化系統(tǒng)有極高要求，如何根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)和運營實際需求，科學合理、實用靈活地配置自控系統(tǒng)，對企業(yè)增加投入產(chǎn)出效益有著極其重要的作用，是生產(chǎn)經(jīng)營和產(chǎn)品質(zhì)量的有力保障。本方案緊密貼近生產(chǎn)過程要求，按照實際運營經(jīng)驗配置，系統(tǒng)良好。運行多年性能穩(wěn)定，控制精確，產(chǎn)生效益明顯。
【生物制藥廠的智能化系統(tǒng)解決方案】相關(guān)文章：
消防工程機電系統(tǒng)智能化10-05
智能化物業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計論文10-08
淺談學生公寓智能化用電系統(tǒng)應(yīng)用10-08
安全無線監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案03-26
智能化系統(tǒng)工程合同書01-19