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生物制藥畢業(yè)論文

生物制藥廠的智能化系統(tǒng)解決方案

時間:2022-10-08 22:21:38 生物制藥畢業(yè)論文 我要投稿

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)的生產過程及廠房智能化方案。經實施后技術性能良好,所生產的產品質量穩(wěn)定、經濟效益顯著,此文以供讀者借鑒。

生物制藥廠的智能化系統(tǒng)解決方案

  關鍵詞:智能化;自動化;網絡化;數(shù)字化;廠房

  隨著經濟的發(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)字化網絡化于一身的系統(tǒng)工程。特別是現(xiàn)代制藥企業(yè)不僅應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中的各種設備和生產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)以確保產品質量和實現(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,其構成有正負壓要求的生產車間、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)去離子水設備和純蒸汽設備;

  (12)給排水系統(tǒng)

  2、 控制系統(tǒng)構成原理及設備選型

  本工程選用EXCEL500XBS建筑物自動化系統(tǒng),對上述12個子系統(tǒng)進行調控,系統(tǒng)結構為共享總線型網絡拓撲結構,是一套開放的計算機網絡系統(tǒng),可以通過以太網進行上位集成,將BAS的信息進入建筑物內部的信息主干網,實現(xiàn)信息共享。在大樓底層消防控制中心,設一個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、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)場設備(XL100及XL500),形成一個集散系統(tǒng)。

  根據實際規(guī)模布局,在大樓底層監(jiān)控室設圖形中心,配置中央計算機、彩色監(jiān)視器、打印機等設備。根據現(xiàn)場實際情況配置相應的DDC控制器,大型控制器XL500(4臺)、XL100(2臺),XL500采用Lonworks技術,使系統(tǒng)開放性、設備互換性大大加強。本方案將動力設備監(jiān)控點納入XL500下,一是考慮動力設備監(jiān)控點便于就近控制;二是動力設備控制器件生產廠家較多,利用Lonworks技術可提高設備互控性。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)據共享,無主通訊,構成一個先進的工業(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,Windows NT以太網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計控制方式編制各控制器上使用的應用程度。

  本系統(tǒng)還提供了標準繪圖庫,可圖視化編制:

  暖通空調控制原理圖;設備圖(風機,擋板,冷凍機和鍋爐);傳感器,指示器和執(zhí)行機構符號(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,操作員由相關畫面引導根據報警的緊急級別,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)控內容:

  冷凝機組、冷卻塔、水泵等設備的運行狀態(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。

  3)冷凍水系統(tǒng)

  監(jiān)測冷卻水泵出水溫度、水流開關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。

  根據冷凍水供回水的壓差,PID調節(jié)壓差旁通閥開度,控制供回水的壓差。

  監(jiān)控內容:

  開關狀態(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/?刂(亦可手動控制);

  旁通閥調節(jié)控制;

  蝶閥開關控制;

  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,用于保護水泵等設備。

  4)熱交換熱水系統(tǒng)

  空調熱水由蒸汽通過即熱式浮動盤熱交換器加熱后供給,蒸汽閥開度根據出水溫度自動調節(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。

  根據供回水的壓差,調節(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)

  根據工藝冷卻水溫度設定值調節(jié)冷凍水流量,即調節(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、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。根據冷卻水箱的液位決定進水電磁閥的開關,即高位關,低位開。

  監(jiān)控內容:

  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) 空調機組控制系統(tǒng)

  a) 根據回風溫度控制冷/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比例關小水閥。在冬季工況時,當回風溫度升高,PID比例關小水閥;當回風溫度降低,PID比例開大水閥。使室溫控制到設定值。

  b) 當初效過濾器兩端的壓差大于設定值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定值250Pa時,發(fā)出報警信號,提醒清洗過濾器。

  d) 根據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,關電動二通閥及電動風門。

  f) 根據新風溫度與回風溫度的比較,比例控制新回風風門。

  監(jiān)控內容:

  初、中效過濾網壓差監(jiān)測;

  室內壓差檢測;

  回風溫度檢測;

  室內溫濕度檢測;

  冷水閥、加熱閥自動調節(jié)控制;

  開關/故障狀態(tài);

  運行累積實際統(tǒng)計(偽點);

  送排風機啟/?刂,送風機高速、低速;

  風門風閥調節(jié)控制;

  空調機混合段壓力檢測;

  夾層溫度。

  8) 新風機組控制系統(tǒng)

  a) 根據送風溫度,PID比例控制蒸汽加熱閥開度,使送風溫度達到設定值:18~24℃+0、5℃

  b) 根據送風濕度,PID比例控制蒸汽加濕閥開度,使送風濕度達到設定值。

  c) 根據露點溫度,PID比例控制冷水閥開度,使溫度達到設定值:14℃+ 1℃

  d) 根據一次加熱溫度,PID比例控制熱水閥開度,使溫度達到設定值:10~18c+1c

  e) 當初效過濾器兩端的壓差大于設定值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定值250Pa時,發(fā)出報警信號,提醒清洗過濾器。

  g) 根據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,調節(jié)送風機轉速。

  i) 風機停止時得聯(lián)動控制,關電動二通閥及電動風門。

  監(jiān)控內容:

  過濾網壓差監(jiān)測,給出清洗指示保證空調系統(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;

  水閥開度自動調節(jié)控制;

  機組開關/變頻調速;

  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,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;

  電磁閥、電動閥的開關。

  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。滅菌罐內溫度超過100℃時,智能溫控儀關閉蒸汽閥,否則打開蒸汽閥,在達到100℃并保持30分鐘后關閉蒸汽閥。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℃時關閉自來水。在低液位時自動關閉排水閥,進入下一循環(huán)。整個工藝由DDC控制。

  監(jiān)控內容:

  蒸汽閥開關;

  罐內溫度;

  排水閥、啟動閥啟閉;

  電磁閥開關;

  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)還對潔凈室的內外壓差進行調控,其正壓或負壓通過控制排風管上的電動調節(jié)排風閥的開度來滿足要求。

  監(jiān)控內容:

  電動調節(jié)排風閥的開度;

  室內壓力值;

  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)測去離子設備的供水壓力和純蒸汽系統(tǒng)的壓力。

  監(jiān)控內容:

  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)控內容:

  液位報警;

  自來水總管水壓。

  3、 結 語

  工業(yè)企業(yè)對智能化系統(tǒng)有極高要求,如何根據企業(yè)的生產和運營實際需求,科學合理、實用靈活地配置自控系統(tǒng),對企業(yè)增加投入產出效益有著極其重要的作用,是生產經營和產品質量的有力保障。本方案緊密貼近生產過程要求,按照實際運營經驗配置,系統(tǒng)良好。運行多年性能穩(wěn)定,控制精確,產生效益明顯。

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