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東富龍之DCS在發酵控制系統應用的特點與要點
引 言
發酵行業是現代生物工程重要組成部分，特別是制藥(生產原料藥)等新型發酵行業，近些年來得到迅速的發展。所以,都離不開發酵罐等核心設備，隨著產品產量和新品種的不斷增加，對發酵罐的攪拌速度、溫度、壓力、流量、溶解氧（DO）、酸堿度（pH）要求也要求不一，不同時段需要不同的調整。針對大的負載比較多、耗電比較大、發酵周期比較長的情況下，近幾年來東富龍在全國發酵行業做了不少DCS(集散控制)控制系統，即滿足了生產工藝要求，又節省了不少資源。
一、DCS在發酵控制系統應用的特點
圖1 DCS發酵控制系統流程圖
圖1為DCS發酵控制系統流程圖，圖2為發酵罐DCS控制系統畫面。DCS在發酵控制系統應用的特點如下:
(1)簡易可行，控制思路明晰；
(2)有手動/自動切換，出現應急情況可手動控制，避免危險操作；
(3)功能完備，報警、連鎖、互鎖齊全，保證生產過程的安全性；
(4)在系統運行的條件完備后，操作員通過控制界面的功能鍵按鈕進行操作，以此來實現發酵罐系統的各項功能。自動化操作包括以下功能：空罐滅菌、實罐滅菌、管路滅菌、接種操作、pH調控、溫度控制、攪拌控制、溶氧調控等操作；
(5)實時狀態顯示，如滅菌中、發酵中培養時間、清洗中、保壓中上料、接種、出料、空消中等狀況等；
(6)在非常狀態下:如需進行同級倒種等，可自動給出罐現在的實時狀態；如就緒、滅菌未完成、清洗未完成等；未就緒時人性化的提示需多長時間能就緒，方便操作人員的判斷；
(7)每臺設備管路、控制為獨立系統，有故障時可斷開單獨檢修，不會影響其他設備的正常運行；
(8)每個發酵批次參數的記錄，自成一個文件。
圖2 發酵罐DCS控制系統畫面
二、DCS發酵控制系統安全性
(1)現場設置觸摸屏，可就地控制或者中控室控制；
(2)現場設置急停開關，現場中控室可以切換手動/自動；
(3)現場設置運行指示燈及報警裝置；
(4)蒸汽部位均設置壓力檢測，保證生產過程壓力安全。
三、DCS發酵控制系統的控制要點
3.1 信息管理
批次管理（時間日期、產品批號、原料批號、物料名稱代號、數量等），設定錄入相關批次號，生產過程自動跟蹤記錄。
3.2 空消滅菌控制
控制蒸汽通入，對管道、罐體進行滅菌，空消過程壓力檢測，保護設備同時提示人員。
3.3 進料控制
分配站的流量計計量總進液量（電磁流量計、精度0.5%以下、200℃以下、衛生連接）。空消后，先通入空氣再冷卻水，溫度穩定再通入物料，罐內正壓。
3.4 溫度控制
溫度在線檢測，控制冷卻水與恒溫水通入，保證溫度恒定，溫度控制精度±1.0℃。
3.5 攪拌控制
變頻調節不同時期的攪拌速度，及起泡時攪拌速度。
3.6 液位控制
發酵罐頂部與底部設置靜壓液位計，形成差壓，換算罐內容積，液位控制精度±1.5%。
3.7 試壓撿漏控制
系統通入一定壓力的空氣，檢查一定時間泄漏量，從而確定設備狀態。
3.8 通入空氣量控制
調節閥調節通氣量，渦街流量計在線檢測空氣流量，空氣量控制精度±1%。
3.9 尾氣排放控制
壓力傳感器在線檢測罐內壓力，調節閥PID調節出氣，以保證罐內壓力。
3.10 消泡控制
泡沫電極對泡沫檢測，利用補消泡劑、加壓或降低攪拌速度的方式消泡。
3.11 在線溶氧/pH檢測
在線溶氧/pH檢測。
3.12 空氣精過濾控制
空氣精過濾控制中，設有過濾壓差的記錄。
3.13 出料控制
通入壓縮空氣自動壓料轉移,控制罐內壓力。
結語
東富龍DCS系統在發酵行業得到了廣泛的應用，通過多個項目的實施，得到了多家企業的認可，為發酵行業(特別是原料藥方面)在自動化控制方面提供了完善的解決方案。隨著我國自動化控制市場的日益擴大，東富龍DCS系統應用的意義廣泛，前景樂觀。