六聯(lián)玻璃發(fā)酵罐機械攪拌控制系統(tǒng)使用說明

上海百侖生物科技有限公司

廠址：上海嘉定區(qū)瀏翔公路6848號

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連云港百侖生化科技有限公司

地址：連云港新浦開發(fā)區(qū)204國道西魯蘭河北200米

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目  錄

第一章  控制模塊說明... 14

控制系統(tǒng)... 14

快速入門... 15

下位機詳細說明... 23

1）    主頁面說明... 23

2）    系統(tǒng)登陸與注銷... 23

3）    溫度... 25

4）    pH.. 28

5）    DO.. 29

6）    攪拌... 30

7）    泵1-堿泵... 31

8）    泵2-酸泵... 34

9）    泵3-補料泵... 35

10）     消泡控制... 36

11）     批號匯總... 36

12）     數(shù)據(jù)報表... 38

13）     歷史曲線... 39

14）     批次比較... 42

15）     報警... 45

16）     PID控制參數(shù)設定... 46

17）     手動控制模式... 47

18）     參數(shù)設定... 48

19）     順序控制... 48

20）     參數(shù)的自動校正... 50

第四章  控制模塊說明

控制系統(tǒng)

歡迎使用百侖生物發(fā)酵罐設備。

本控制系統(tǒng)由西門子可編程控制器PLC 314-2DP/PN為控制主機，聯(lián)想工作站上運行發(fā)酵罐控制系統(tǒng)。整個控制系統(tǒng)性能先進穩(wěn)定，模塊化設計，維護簡易方便，自由組合的硬件，按需設計的軟件系統(tǒng)，全方面滿足客戶的需要。

軟件系統(tǒng)默認采集和控制的參數(shù)包括：溫度、pH、DO、攪拌；可選參數(shù)包括：罐壓、ORP、空氣、CO₂、N₂、O₂、尾氣分析、罐重。

溫度采集是Pt100鉑電極，該電極輸出的信號為電阻，經(jīng)過溫度變送器，將信號輸入到控制主機；

pH和DO采用哈密爾頓公司的電極，pH電極是405型，響應速率要高于3030型電極；DO電極采用光學電極；

攪拌采用變頻器控制電機，或直流調(diào)速板控制直流電機，或伺服驅(qū)動器控制伺服電機，根據(jù)客戶要求提供高精度轉(zhuǎn)速控制；

消泡及補料控制，消泡泵除了可以用來補加消泡劑，還可以當做補料泵補料；同時，這兩個泵也可以按照特定要求補加特定物質(zhì)，譬如根據(jù)pH和/或DO的變化，補加一定的物質(zhì)；

自動滅菌：分為自動和手動方式，當啟動滅菌后，程序?qū)⒛茏詣佑涗洔缇鷷r間，并在滅菌結束后提醒滅菌結束；當處于自動滅菌狀態(tài)時，需要該設備已經(jīng)配備相應的配件（包括各種閥門和加熱器和傳感器），此時只要設定好相應的參數(shù)，即可達到全自動滅菌的要求，在滅菌后自動降溫并進入待發(fā)酵狀態(tài)。

參數(shù)校正：所有參數(shù)都可以采用兩點校正法進行校正；

數(shù)據(jù)記錄：原始記錄間隔，10s；可以按照批號查詢數(shù)據(jù)、按照時間范圍查詢數(shù)據(jù)、將特定批號的數(shù)據(jù)保存到U盤、將所有數(shù)據(jù)都導出到U盤；所保存的數(shù)據(jù)格式是csv格式，方便用EXCEL或其他軟件打開進行分析。

曲線：歷史曲線和實時曲線，每個參數(shù)都有自己的實時曲線，在實時曲線中，可以設定曲線的上下限；在歷史曲線中，能看到所有參數(shù)、所有時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，但不能調(diào)節(jié)歷史曲線中每條曲線的范圍。

控制方式：轉(zhuǎn)速、溫度、PH的控制是采用PID控制，而采用非對稱比例控制方式控制DO。

關于PID的控制，一般都采用PI控制，即將D設定為0；比例P設定為1到10之間；積分I，zui初默認設定為100，根據(jù)系統(tǒng)控制要求和反饋大小進行調(diào)節(jié)。

關于非對稱比例控制方式，需要設定的參數(shù)包括控制周期CP、控制比例P、zui長加熱時間、zui短加熱時間、zui長冷卻時間、zui短冷卻時間、控制死區(qū)。

參數(shù)設定要求，以溫度為例，在一個控制周期CP內(nèi)，一直加熱或冷卻時，使得溫度變化值delta Temp是控制比例P的二倍左右即可，譬如CP為30s時，一直加熱能使得溫度上升0.4℃，則P應該設定為0.2℃比較合適；zui短加熱或冷卻時間，一般設定在1-2s左右，以保證加熱閥或冷卻閥不會頻繁短時間內(nèi)的啟動和關閉；zui長加熱或冷卻時間，需要根據(jù)加熱功率或冷卻水與罐溫設定值之間的差異來調(diào)整，譬如冬天zui長冷卻時間就應該不超過CP的50%，夏天zui長加熱時間也要控制在CP的60%以內(nèi)。當溫度設定值SV和溫度當前值PV差值的值小于控制死區(qū)時，加熱和冷卻閥門都不動作，以減少閥門動作；

下面將以一個發(fā)酵試運行過程，簡要說明該控制系統(tǒng)的操作流程。

快速入門

開機，下位機啟動后，首先出現(xiàn)如下界面：

圖表 1首頁 數(shù)據(jù)總覽

在該頁面的zui上面，是整個控制系統(tǒng)的菜單欄，點擊可進入到流程圖、參數(shù)、曲線、報警等控制頁面，還可以進行登陸管理、zui小化程序、退出控制程序；在頁面的左邊，有“溫度”“PH”“溶氧”“轉(zhuǎn)速”“泵1”“泵2”“泵3”“泵4”，可以分別進入到相應參數(shù)的設定總覽頁面，如點擊左邊的“溫度”，則會出現(xiàn)如下頁面：

圖表 2  溫度的參數(shù)設定總覽

點擊“泵1”可以進入到加堿泵的功能設定頁面：

圖表 3  加堿泵功能設定總覽

點擊數(shù)據(jù)總覽頁面的罐號或是菜單欄上的分罐流程，進入到單罐的流程圖頁面：

圖表 4   單罐流程圖

在該畫面的左邊，是參數(shù)名稱以及該參數(shù)的當前值和設定值；

畫面的右上方，是蠕動泵的功能設定；

畫面中間，是發(fā)酵罐的結構示意圖。

畫面的右側是發(fā)酵操作及狀態(tài)。

點擊右側中間的“參數(shù)設定”按鈕，出現(xiàn)當前發(fā)酵罐的參數(shù)設定匯總頁面：

圖表 5  參數(shù)設定總頁面

在本頁面，可以完成對所有參數(shù)的設定，除了自控或順控外。

如點擊左側按鈕的“溫度”，進入到溫度設定頁面；

圖表 6  溫度設定頁面

單擊罐溫“設定值”輸入框，輸入溫度設定值“30.0”；

再點擊“自動”，使溫度進入到自動控制狀態(tài)，此時按鈕上方出現(xiàn)一個綠色“自動”，以表明現(xiàn)在處于溫度自動狀態(tài)；

點擊主界面左邊按鈕的“pH”，進入到pH設定頁面；

圖表 7  pH設定頁面

單擊pH“設定值”輸入框，輸入pH設定值“6.86”；

再點擊“自動”，使pH進入到自動控制狀態(tài)，此時按鈕上方左邊出現(xiàn)一個綠色“自動”，以表明現(xiàn)在處于pH自動狀態(tài)；

點擊主界面左邊按鈕的“攪拌”，進入到攪拌設定頁面；

圖表 8  攪拌設定頁面

單擊攪拌“設定值”輸入框，輸入攪拌設定值“300.0”；

再點擊“自動”，使攪拌進入到自動控制狀態(tài)，此時按鈕上方左邊出現(xiàn)一個綠色“自動”，以表明現(xiàn)在處于攪拌自動狀態(tài)；

點擊主界面右邊按鈕的“DO”，進入到DO設定頁面；

圖表 9  DO設定頁面

點擊菜單欄“單批次”à“-F1-”à“新建批號”，或者直接點擊單罐流程圖右側的“新建批號”按鈕，則進入到新建批號頁面：

圖表 10  新建批號信息頁面

需要先設定批號，且該批號不能與批號匯總表格中的重復。并輸入該批次的備注信息，確認輸入無誤后，就可以點擊“開始發(fā)酵”，開始批次數(shù)據(jù)的記錄。同時，在批號匯總表格中，就會出現(xiàn)目前正在發(fā)酵的批號以及相應的信息。點擊菜單欄的“過程分析-F1批次數(shù)據(jù)”可以進入到當前批次的實時報表；點擊“批次數(shù)據(jù)”可以進入數(shù)據(jù)報表；

圖表 11  數(shù)據(jù)報表頁面

在數(shù)據(jù)報表頁面，可以按照批號查詢數(shù)據(jù)，也可以按照自定義時間進行數(shù)據(jù)查詢。當完成數(shù)據(jù)查詢后，目標數(shù)據(jù)全部顯示到報表上后，可以將這些數(shù)據(jù)打印出來，或者將這些數(shù)據(jù)導出到EXCEL。

至此，整個過程完成。

發(fā)酵控制系統(tǒng)將按照設定參數(shù)進行控制，直至改變參數(shù)，或終止發(fā)酵為止。

下面，將對參數(shù)的具體設定以及其他功能進行詳細解釋和說明。

下位機詳細說明

1. 數(shù)據(jù)總攬

開機，下位機啟動后，首先出現(xiàn)如下界面：

圖表 12  首頁 數(shù)據(jù)總覽

在該頁面的zui上面，是整個控制系統(tǒng)的菜單欄。

點擊菜單欄上的分罐流程或是點擊罐號，可以進入到單罐的流程圖中；

運行狀態(tài)：發(fā)酵運行或停止狀態(tài)；對于不銹鋼罐，還有滅菌或自動滅菌狀態(tài)；

運行時間的單位是分鐘，min；

發(fā)酵批號：當前發(fā)酵批號，或上一次結束后的批號名稱；

其余左側的參數(shù)名稱，點擊后可以進入對于參數(shù)設定匯總頁面。

參數(shù)左上側的圓圈，標示當前參數(shù)是否處于自控狀態(tài)；參數(shù)左下側的方塊，表示當前參數(shù)是否處于順控狀態(tài)；右側則是相應的輸出：溫度有H（加熱）和C（冷卻）；PH有B（堿）和A（酸）；轉(zhuǎn)速有M（電機）和T（急停）。

當該參數(shù)處于設定的上下限之外時，數(shù)值由黑色變?yōu)榧t色；如果此時該參數(shù)還處于自控模式，則數(shù)值還會閃爍（每秒間隔）；

對于蠕動泵而言，顯示是按照安裝位置決定的，包括當前位置泵的補料總量，以及該泵的自控模式；在累積總量的右下角，是該泵的功能：補1/堿泵，補2/酸泵，補3/補液，補4/消泡。點擊該功能，可以進入該泵的參數(shù)設定。

1. 單罐流程圖

在數(shù)據(jù)總攬頁面，點擊F1，進入到單罐流程圖頁面：

可以看到當前發(fā)酵狀態(tài)，包括溫度、pH、攪拌、DO、酸泵、堿泵、消泡泵、補料泵，右下角有閥門的狀態(tài)。

圖表 13  單罐流程圖

點擊左側的溫度，PH，DO，轉(zhuǎn)速，可以進入單參數(shù)設定頁面；

點擊右側的泵1或泵4等，可以進入泵功能分配頁面；

泵下面顯示的是累積總量，其右側的R用于將累積量清零。

單擊泵的功能，如補4，則進入相應的泵功能頁面。

右側中間，可以對發(fā)酵批號進行相應的操作，設定批號，開始或結束發(fā)酵；單擊參數(shù)設定，可以進入單罐參數(shù)設定匯總頁面。

1. 系統(tǒng)登陸與注銷

為了防止誤操作，特定的按鈕需要取得“系統(tǒng)管理員”的權限，才能進行操作。點擊菜單欄上的“登陸管理”，可以登錄系統(tǒng)：

圖表 14  系統(tǒng)登錄之用戶名

根據(jù)權限，選定對應的用戶名，密碼默認為123，輸入后點擊該頁面中的“登陸”按鈕。

“操作員”、“班組長”、“工程師”用戶的默認密碼：123，點擊“登錄”，即獲得對應用戶的管理權限，根據(jù)分配的權限不同，可以進行相關操作。用戶級別分別是0,1,2.

注：本系統(tǒng)要求用戶的密碼是zui少3位數(shù)。

除了可以登錄之前定義的三類用戶外，還可以登錄系統(tǒng)管理員級別的用戶：ZUHUA，初始密碼是：CHEN。登錄該用戶后，就可以管理該系統(tǒng)的所有用戶：增加用戶、修改用戶的可操作安全區(qū)、修改用戶口令等等。點擊菜單欄的“用戶管理”：

圖表 15  用戶管理

在該頁面，可以直接設定用戶名、用戶級別、密碼，點擊“添加”就可以添加一個用戶。

Note：不能添加比自己級別高的用戶；系統(tǒng)內(nèi)置用戶不可以刪除！

1. 參數(shù)設定匯總

點擊右側中間的“參數(shù)設定”按鈕，出現(xiàn)當前發(fā)酵罐的參數(shù)設定匯總頁面：

圖表 16  參數(shù)設定總頁面

在本頁面，可以完成對所有參數(shù)的設定，除了自控或順控外。

同時，也可以在首頁單擊參數(shù)數(shù)值，或者單罐流程圖上點擊參數(shù)名稱，可以進入相應的參數(shù)設定頁面。

1. 溫度

在“溫度”頁面，可以設定溫度的控制參數(shù)。

圖表 17  溫度控制界面

溫度控制采用PID控制（主要以P控制為主）。各個參數(shù)如下：

測量值：發(fā)酵罐的罐內(nèi)溫度；

設定值：設定后在自動控制時，系統(tǒng)參數(shù)控制的目標值，點擊設定值，可以根據(jù)需要，修改設定值。

自動：自控模式；點擊可以切換參數(shù)的自動和手動控制模式。

順控：啟動參數(shù)的控制模式，即在自動模式的基礎上，加載順控模式，在順控模式下，可以按照順控參數(shù)的設定，在不同時間階段，調(diào)整設定值；以滿足更加智能的控制方式。其中順控模式的參數(shù)設定，請點擊菜單欄上的“設定-順控”中進行設定。

zui大加熱：可以顯示當前是否有加熱輸出；其次，點擊該按鈕，可以在溫度手動控制模式下，手動啟動或關閉加熱。

zui大冷卻：可以顯示當前是否有冷卻輸出；其次，點擊該按鈕，可以在溫度手動控制模式下，手動啟動或關閉冷卻。

控制參數(shù)設定：周期、比例、輸出限定等，設定方式見“PID控制”章節(jié)的詳細說明。

報警設定：設定參數(shù)的報警上限和下限，當參數(shù)超出該范圍后，在報警頁面，可以看到該參數(shù)的信息。

點擊菜單欄上的“設定-順控”，可以進入到參數(shù)的順控的設置頁面，溫度的順控設置頁面如下：

圖表 18  溫度順控界面

順控參數(shù)，是以發(fā)酵周期作為參照的，因此要啟動順控，就一定要啟動發(fā)酵。

發(fā)酵周期：顯示的是當前發(fā)酵周期；

行號：指的是當前光標處于順控表的行數(shù)。

順控設定表格：是已經(jīng)設定好的，選中某一行，就可以進行修改。

時間和設定值：先輸入好順控的時間和對應的設定值，然后點擊下面的按鈕：添加、修改、刪除，用于編輯順控表格。

添加：可以將現(xiàn)有輸入的一行，添加到順控表格的zui后一行；

修改：先選中順控表格中的某一行，然后在時間和設定值里面輸入期望的時間和設定值，點擊修改，則將剛剛輸入的時間和設定值寫入到選中的行。

刪除：先選中順控表格中的某一行，點擊修改，則將選中的行刪除。

點擊菜單欄的“設定-校正”按鈕，可以進入?yún)?shù)校正頁面，溫度校正設置頁面如下：

圖表 19  溫度校正界面

在測量值和標準值附近，都有紅色的信號值。在zui下面一行，是該參數(shù)的零點和斜率。

溫度的校正，采用電阻箱校正時，標準值分別為0和140℃；

采用實測的溫度，可以采用冰水浴作為0℃，沸水浴100℃校正；如果采用標準水銀溫度計，則將溫度電極和水銀溫度計放入同一溶液中，溶液的溫度分別為冷水（10℃左右）和熱水（50℃左右）進行校正確認。

該參數(shù)，在設備出廠時都已經(jīng)校正好，沒有大的偏差，請不要校正。

可以在界面，直接輸入零點和斜率。當數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，可能需要先重新輸入方可。零點默認是0.000，斜率默認是1.0000。

1. pH

在“pH”頁面，可以設定pH的控制參數(shù)。

圖表 20  pH控制界面

pH控制采用PID控制（主要以P控制為主）。各參數(shù)設定：

測量值：發(fā)酵罐的罐內(nèi)pH；

設定值：設定后在自動控制時，系統(tǒng)參數(shù)控制的目標值，點擊可以修改。

自動：自控模式；點擊可以切換參數(shù)的自動和手動控制模式。

順控：啟動參數(shù)的控制模式，即在自動模式的基礎上，加載順控模式，在順控模式下，可以按照順控參數(shù)的設定，在不同時間階段，調(diào)整設定值；以滿足更加智能的控制方式。其中順控模式的參數(shù)設定，請點菜單欄 “設定-順控”按鈕進行設定。

加堿：可以顯示當前是否有加堿輸出。

加酸：可以顯示當前是否有加酸輸出。

控制參數(shù)設定：周期、比例、輸出限定等，設定方式見“PID控制”章節(jié)的詳細說明。

報警設定：設定參數(shù)的報警上限和下限，當參數(shù)超出該范圍后，在報警頁面，可以看到該參數(shù)的信息。

pH的設定頁面、順控頁面、校正頁面，類似于參數(shù)溫度，因此在這里就不再敘述。

1. DO

在“DO”頁面，可以設定DO的控制參數(shù)。

圖表 21  DO界面

DO控制有兩種：一種是依靠其他自控參數(shù)來關聯(lián)控制（本系統(tǒng)是DO關聯(lián)轉(zhuǎn)速）；一種是依靠氧氣或氮氣控制，類似pH自控中的加堿和加酸。各參數(shù)如下：

測量值：發(fā)酵罐的罐內(nèi)DO，過程變化可以查看右邊的曲線；

設定值：設定后在自動控制時，系統(tǒng)參數(shù)控制的目標值，點擊可修改。

關聯(lián)轉(zhuǎn)速：DO依靠轉(zhuǎn)速的改變來自控；點擊可以切換參數(shù)是否受轉(zhuǎn)速關聯(lián)控制。

順控：啟動參數(shù)的控制模式，即在關聯(lián)轉(zhuǎn)速模式的基礎上，加載順控模式，在順控模式下，可以按照順控參數(shù)的設定，在不同時間階段，調(diào)整設定值；以滿足更加智能的控制方式。其中順控模式的參數(shù)設定，點擊“設定-順控”按鈕進行設定。

自動（O2/N2）：可以選擇DO受氧氣或氮氣控制，通過加氧氣來增加DO。

關聯(lián)周期等：DO關聯(lián)轉(zhuǎn)速時的參數(shù)設定。

報警設定：設定參數(shù)的報警上限和下限，當參數(shù)超出該范圍后，在報警頁面，可以看到該參數(shù)的信息。

DO的設定頁面、順控頁面、校正頁面，類似于參數(shù)溫度，因此在這里就不再敘述。

1. 攪拌

在“攪拌”頁面，可以設定攪拌的控制參數(shù)。

在控制柜上，設有“攪拌急停”開關，當該開關按下后，本頁面“急停”燈會亮，同時攪拌會立即停止。因為該開關為外部開關，不受軟件控制，如果要啟動攪拌，必須首先將急停開關復原?。?/span>

本系統(tǒng)中，攪拌是采用PID對攪拌轉(zhuǎn)速進行自動控制的，可以設定的參數(shù)包括P、I、D，分別表示比例、積分、微分。

圖表 22  攪拌設定頁面

在攪拌處于自動控制模式下，攪拌還可以用于“攪拌DO關聯(lián)”控制，即依靠攪拌轉(zhuǎn)速的變化來控制DO在某個范圍之內(nèi)，因此需要設定的參數(shù)包括DO的控制上下限、攪拌的上下限、攪拌轉(zhuǎn)速比例、關聯(lián)阻尼系數(shù)（某些版本*）。譬如，發(fā)酵工藝需要控制DO的范圍在25%-35%之間，此時攪拌轉(zhuǎn)速的自控設定值可變范圍在350rpm~500rpm之間，每秒調(diào)整轉(zhuǎn)速設定值的步伐為0.1rpm，阻尼系數(shù)（如果為50s）是指當DO不在25%~35%之間時，每隔50s才會調(diào)整一次轉(zhuǎn)速的設定值，且調(diào)整步伐是0.1rpm。

注意：DO的“自動控制”和“關聯(lián)”是不能同時進行的，“自動”控制時會關閉“關聯(lián)”，“關聯(lián)”控制時會關閉“自動”。

1. 泵1-堿泵

點擊菜單欄上的“發(fā)酵參數(shù)-蠕動泵-堿泵”，或點擊單罐流程圖的“堿泵”出現(xiàn)堿泵的功能設定，如下圖所示：

圖表 23  堿泵設定頁面

堿泵的控制，可以受pH自控的控制；也可以將此泵設定為獨立的補料泵；通過點擊“關聯(lián)PH”實現(xiàn)泵功能的切換。關聯(lián)PH控制時，此泵是堿泵；斷開PH關聯(lián)控制時，則可以將該泵當做另外一路新增的補料泵，設定方法見“補料泵”。

“關聯(lián)PH”：補料1泵的控制功能切換。

“自動/停止”：自動控制模式，點擊可以切換自動控制和停止，圓圈變?yōu)榫G色，表明正在處于自動控制模式下。

“手動/停止”：選擇手動控制時該泵將連續(xù)不斷的運轉(zhuǎn)，即100%占空比下運行。

“順控”：啟動參數(shù)的控制模式，即在自動模式的基礎上，加載順控模式，在順控模式下，可以按照順控參數(shù)的設定，在不同時間階段，調(diào)整設定值；以滿足更加智能的控制方式。其中順控模式的參數(shù)設定，請點擊菜單欄的“設定-蠕動泵”按鈕進行設定。

“模式”：占空比模式和流速模式。占空比模式，是蠕動泵控制的zui基本模式，僅僅涉及到開度和周期，如果開度是2s，周期是18s，則蠕動泵會運行2s，然后停止16s（=18-2），完成一個周期后，繼續(xù)運行2s，停止16s，如此重復運行，直至進入停止狀態(tài)；流速模式，是以占空比為基礎，僅僅設定大家熟悉的流速設定值，系統(tǒng)會自動根據(jù)泵速率和開度，來確定控制周期的。

開度/周期：泵運轉(zhuǎn)的占空比，開度一般是固定的，設定為1s或2s；周期則是根據(jù)泵的設定速率和泵速率來計算的。周期=泵速率/速率SV×開度。如校正后的泵速率是10mL/m，速率SV是1mL/m，開度是2s，則系統(tǒng)會自動計算周期=10/1×2=20s。

 “設定速率”：在流速模式下，需要設定該泵的流速設定值，譬如1.5mL/min；

“全速速率”：是指校正后，蠕動泵全開的情況下的速率。譬如6.0mL/min。

某些情況下，即使在使用可調(diào)速泵是，也希望是斷斷續(xù)續(xù)的進行運轉(zhuǎn)，所以首先要將泵設定為“占空比”控制模式，然后設定好占空比，zui后設定轉(zhuǎn)速；可以達到某些工藝的特定要求。譬如：開度2s，周期10s，轉(zhuǎn)速 60rpm，此設定，可以將該可調(diào)速泵看做定速的泵使用，即定速60rpm 的蠕動泵，按照設定占空比進行運行；開度2s，周期2s，轉(zhuǎn)速 20rpm，此時泵是一致運轉(zhuǎn)的， 不過轉(zhuǎn)速就是 20rpm 了，此種狀態(tài)下，就可以達到連續(xù)可調(diào)速泵的使用。如果 在進行微量補料時，可以設定開度 2s，周期 30s，轉(zhuǎn)速 5rpm。即可模擬極低轉(zhuǎn)速蠕動泵補料。

點擊菜單欄的“設定-蠕動泵”可以進入該泵的順控設定頁面：

圖表 24  堿泵的順控設定頁面

具體操作見“順序控制”章節(jié)。

點擊單罐流程圖中的“泵1”按鈕，進入如下頁面：

圖表 25  蠕動泵設置頁面

在蠕動泵設置頁面，可以對各個蠕動泵的功能進行設置，同時可以設定相應蠕動泵的速率。

蠕動泵的功能有四種：酸泵、堿泵、補料、消泡；

蠕動泵的位置對應有：1、2、3、4。

每個位置的蠕動泵，只能擁有zui多一個功能；但是每個功能可以擁有多個位置的泵。譬如位置1的泵可以是補料泵的功能，但是位置1的泵不可以同時作為補料泵和消泡泵或酸堿泵；酸泵的功能，可以在位置1實現(xiàn)，也可以同時驅(qū)動位置1和位置3的蠕動泵。當某個功能擁有多個位置的蠕動泵時，則可以實現(xiàn)按比例補加兩種物料；同時也會帶來某個功能沒有分配到蠕動泵。

多個泵實現(xiàn)同一功能，即在堿泵功能下，選中“1#”和“2#”，且此時泵1和泵2都只有一個堿泵功能的情況下，則當補堿動作時，泵1和泵2同時運轉(zhuǎn)；同樣，可以實現(xiàn)在補料時，以同樣速率或固定比率的條件下，補加兩種物質(zhì)。

例子：泵3和泵4都是補料功能，3#安裝19#管子，50%的糖液補加；4#安裝14#管，補加稀氨水；則可以通過啟動補料，同時補加這兩種物質(zhì)。

切記：任何一個泵，只能實現(xiàn)其中一個功能，如果同時有兩個功能附加在同一個泵上，如加堿和補料同時賦予在泵1上，此時泵1是不會運轉(zhuǎn)的。

1. 泵2-酸泵

點擊“流程圖”主頁面的“酸泵”按鈕，出現(xiàn)如下圖所示：

圖表 26  酸泵設定頁面

酸泵的控制，可以受pH自控的閉環(huán)控制；也可以將此泵設定為開環(huán)控制；通過點擊“功能切換”按鈕，來設定此泵的功能。閉環(huán)控制時，此泵是酸泵，開環(huán)控制時，則可以將該泵當做另外一路新增的補料泵。

酸泵開環(huán)控制時，就*起到一個補料泵的作用，設定方法見“補料泵”。

點擊菜單欄“設定-蠕動泵”可以進入到泵的數(shù)控設定頁面。

1. 泵3-補料泵

點擊流程圖主頁面的“補料”按鈕，出現(xiàn)如下圖所示：

圖表 27  補料泵設定頁面

補料泵的控制方式，是采用占空比的方式，來達到特定補料速率。

補料總量：是指從發(fā)酵開始到當前時間，所補物料的總體積。該體積的計算，是根據(jù)補料泵的運轉(zhuǎn)時間以及泵速率來計算的。

自動/手動：補料泵的控制模式，手動情況下，補料泵停轉(zhuǎn)；自動模式下，補料泵將按照設定的補料條件以及補料速率來運轉(zhuǎn)。

順控：是否啟動對補料速率的順控；

數(shù)字1-4：實現(xiàn)該功能的泵的所在位置，譬如位置3，或位置3和4。

開度/周期：泵運轉(zhuǎn)的占空比，開度一般是固定的，設定為1s或2s；周期則是根據(jù)泵的設定速率和泵速率來計算的。周期=泵速率/速率SV×開度。如校正后的泵速率是10mL/m，速率SV是1mL/m，開度是2s，則系統(tǒng)會自動計算周期=10/1×2=20s。

泵速率，是指校正后，蠕動泵全開的情況下的速率。點擊速率值，進入到泵速率校正頁面。

1. 消泡控制

點擊“流程圖”主頁面的“消泡”按鈕，出現(xiàn)如下圖所示：

圖表 28  消泡控制

消泡泵，幾乎*等同于補料泵，*的差異就在于，消泡泵關聯(lián)的參數(shù)里面，增加了“泡沫”電極，即該泵僅僅關聯(lián)“泡沫”條件時，該泵就是消泡泵。

當泡沫高時，按照設定速率啟動消泡泵補加消泡劑。此外，消泡泵還有一個參數(shù)：靈敏度，單位是秒。其意義是當消泡電極連續(xù)2秒都檢測到泡沫高，則開始按照設定的占空比補加消泡劑，設定該靈敏度是防止泡沫誤響應。

其他選項內(nèi)容同補料泵。

1. 批號匯總

點擊菜單欄“過程分析”，下拉菜單有所有數(shù)據(jù)的“批次比較”、“批號信息”和 “批次數(shù)據(jù)”，

點擊“過程分析”à“F1批號信息”出現(xiàn)“批號信息匯總”頁面，如下圖：

圖表 29  發(fā)酵批號匯總頁面

在該頁面的的左邊，是發(fā)酵批號信息初始化，設置好后，點擊“發(fā)酵開始”按鈕，設置無誤的批號信息就會自動填寫入右邊的批號匯總表格。批號設置時，批號不能為空，也不能與表格中已有批號重復。

狀態(tài)信息，是系統(tǒng)自動判定，有運行、停止、保存等幾個狀態(tài)。

點擊“結束發(fā)酵”可以終止發(fā)酵，此時該批號的其他信息會在右邊表格中更新，包括發(fā)酵結束時間、發(fā)酵周期，且狀態(tài)也變?yōu)橥Ｖ埂?/span>

批號表格中，在狀態(tài)列中，如果不是“Saved”/“存檔”狀態(tài)，則可以對該批號信息進行修改、刪除、存檔操作。

在頁面zui下面，有批號、起始時間、發(fā)酵周期等可以修改的項目。先輸入希望修改的批號，然后點擊，則可以從表格中讀出該批號的信息，然后對各個項目進行修改，修改完畢后，點擊“修改”，則會將表格中的信息更新，如果點擊“刪除”，則刪除該批號，如果點擊“存檔”，則將該批號信息存檔，存檔后，該條批號信息就不可以再修改了。

1. 數(shù)據(jù)報表

點擊菜單欄“過程分析-F1批次數(shù)據(jù)”，點擊，出現(xiàn)“數(shù)據(jù)報表”頁面，如下圖：

圖表 30  數(shù)據(jù)報表頁面

該頁面的左邊，是批號匯總簡要表格。

頁面的右邊，是對應批號的數(shù)據(jù)。

在頁面zui下面，可以用于設定數(shù)據(jù)表格顯示的條件，包括批號和時間間隔；或自定義時間查詢；

圖表 31  數(shù)據(jù)報表之時間設定

在該窗口中，可以依次設定起始時間，時間長度，時間間隔，且其單位也可以修改為年，月，日，時，分，秒等。需要注意的是，該數(shù)據(jù)表格，受到單張表格1024行的限制，因此時間長度/時間間隔必須小于1024，否則系統(tǒng)報錯。

點擊“導出EXCEL”按鈕，彈出如下窗口：

圖表 32  數(shù)據(jù)報表之導出EXCEL

在目標文件名框中，輸入要導出文件的目錄以及文件名，也可以通過點擊zui右側的按鈕選擇文件目錄。對于輸出的內(nèi)容，一般都選擇當前表頁。zui后點擊“開始轉(zhuǎn)換”按鈕，就可以將當前表頁中的數(shù)據(jù)導出為EXCEL文件了。

1. 歷史曲線

點擊菜單欄“單批次”à“-F1-”à“歷史曲線”頁面，在該頁面，可以查看歷史數(shù)據(jù)的趨勢，包括攪拌、溫度、DO和pH，如下圖：

圖表 33  歷史曲線頁面

右鍵單擊，出現(xiàn)曲線的各個參數(shù)的設定，

圖表 34  歷史曲線菜單

在該菜單中，有關曲線的菜單都有，包括變量選擇，曲線設置，X軸設置，以及曲線配置等等。

曲線配置，建議一般不需要修改。需要修改時，請先修改好，然后點擊保存設置即可。如果現(xiàn)有設置被修改過，且無法滿足要求，可以先恢復默認值，再修改。

其中點擊“X軸設置”會出現(xiàn)如下窗口：

圖表 35  歷史曲線的X軸范圍設定

該窗口是對X軸的時間范圍的設定，有兩種設定方法，一種是設定好開始、結束時間和采樣間隔，設定完畢點擊“確認”；另一種方法是，設定開始時間和X軸的長度，這樣也可以獲得，該條件下的歷史曲線。

右鍵單擊，選擇“曲線設置”，出現(xiàn)：

圖表 36  歷史曲線的設定

在該設置中，可以設定曲線樣式，包括是否顯示、曲線名稱、曲線顏色、曲線線型、曲線樣式等等。

右鍵單擊，選擇“變量選擇”，出現(xiàn)：

圖表 37  歷史曲線的變量選擇

可以選擇是否顯示該變量，同時設定該變量的上下限。設定好了后，依次點擊“確定”和“×”。

因為本系統(tǒng)中，僅僅含有溫度、PH、DO、轉(zhuǎn)速，因此已經(jīng)自動隱藏了罐壓、流量、罐重、尾氣、天平等等罐參數(shù)。

1. 批次比較

點擊“過程分析-批次比較”，出現(xiàn)如下界面：

圖表 38  在線數(shù)據(jù)批次比較

所有參數(shù)的設定方式，和歷史曲線類似。

曲線比較前，需要選擇用于比較的兩個批次。首先點擊左上角的“F1—”，進入到用于比較的批次A的信息選擇，先選擇罐：

圖表 39  曲線比較之罐號選擇

選擇相應的罐，譬如F1，單擊“F1”，出現(xiàn)F1的批號匯總頁面：

圖表 40  曲線比較之批次A選擇

從左邊表格中選中用于比較的批號信息，并在右側區(qū)域核對信息是否正確，zui后點擊“批次A”，用以將選擇的信息先保存起來；

接下來，同樣的方法，設定好用于比較的批次B。

然后在頁面上單擊右鍵，彈出菜單：

圖表 41  曲線比較之菜單選擇

選擇“A B比較”.

圖表 42  曲線比較之菜單選擇

如果數(shù)據(jù)都真實存在，則可以在本頁面上，顯示兩批數(shù)據(jù)的曲線，其中*批為實線，第二批為虛線，同樣參數(shù)以相同顏色顯示。

1. 報警

點擊菜單欄“系統(tǒng)報警”，出現(xiàn)“報警查看”頁面，如下圖：

圖表 43  當前報警和歷史報警頁面

在該頁面，可以看到當前報警和歷史報警，當前報警位于上表格，下表格是歷史報警。

在每個參數(shù)頁面，可以設定每個參數(shù)的上下限，當參數(shù)的當前值不在設定的上下限范圍內(nèi)，則會報警。

在“當前報警”頁面，可以查看當前系統(tǒng)所出現(xiàn)的異常狀態(tài)，根據(jù)該報警，可以判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)。點擊右下角的“警鈴關閉”按鈕，可以開啟/關閉警鈴。

1. PID控制參數(shù)設定

本控制系統(tǒng)，pH、溫度、DO的自動控制，是采用PID控制方式，pH靠加堿加酸控制，溫度靠加熱冷卻控制，DO靠加氧加氮控制。

圖表 44  溫度控制參數(shù)界面

以溫度控制的參數(shù)設定為例進行說明：

周期CP，即控制周期，一般設定為30s；

比例P，即在該控制周期內(nèi)，至少能達到的溫差大小，一般設為2；

積分I：積分時間，一般為120s；

微分D：微分時間，一般為0s，即放棄微分控制。

按照本例中的參數(shù)，在30s的加熱或冷卻作用下，罐溫至少將變化0.5℃；因此針對不同的系統(tǒng)，CP和P各不相同，但針對同一系統(tǒng)，其CP/P的比值，應該在一個固定范圍內(nèi)，即CP值變大，P值也應該變大；

本例中加熱器每次動作時間在30s*20%到30s*100%內(nèi)，即6s到30s；冷卻閥每次動作時間也是6s到30s。zui短時間的確定，以該閥門動作頻率要求為準，為了防止閥門頻繁短時間動作，應該至少保證zui短時間為1s。

pH和DO的參數(shù)設置類似，在此不再具體說明。

1. 手動控制模式

本控制系統(tǒng)，pH、溫度、DO、攪拌等除了自動控制，還可以采用手動控制，即不處于自動控制模式時，可以手動控制加酸加堿、加熱冷卻等。譬如，在溫度不處于自動控制模式下，可以點擊“加熱”按鈕進行手動加熱，此時“冷卻”按鈕會消失，以表明不能同時進行手動加熱和手動冷卻；當手動加熱運行一段時間后，會自動關閉手動加熱；該手動加熱時間的設定在“參數(shù)設定”頁面中的“溫度延遲斷開”時間。

1. 順序控制

順序控制，以溫度順序控制來介紹。

所謂的順序控制，是指參數(shù)的設定值，按照一定的時間順序，而形成設定值的順序，因此時間和設定值就形成了兩列參數(shù)。當發(fā)酵周期處于兩個時間點之間時，則將前一個時間點所對應的設定值，賦值給當前參數(shù)的設定值，從而達到：不同時間，設定值按照順序控制所設定的值變化。

點擊菜單欄上的“設定-順控”按鈕，出現(xiàn)如下窗口：

圖表 45  參數(shù)順控總覽

點擊F1下對應的“攪拌”按鈕，可以進入轉(zhuǎn)速順控設定頁面：

圖表 46  轉(zhuǎn)速順控界面

順控參數(shù)，是以發(fā)酵周期作為參照的，因此要啟動順控，就一定要啟動發(fā)酵。

發(fā)酵周期：顯示的是當前發(fā)酵周期；

行號：指的是當前光標處于順控表的行數(shù)。

順控設定表格：是已經(jīng)設定好的，選中某一行，就可以進行修改。

時間和設定值：先輸入好順控的時間和對應的設定值，然后點擊下面的按鈕：添加、修改、刪除，用于編輯順控表格。

添加：可以將現(xiàn)有輸入的一行，添加到順控表格的zui后一行；

修改：先選中順控表格中的某一行，然后在時間和設定值里面輸入期望的時間和設定值，點擊修改，則將剛剛輸入的時間和設定值寫入到選中的行。

刪除：先選中順控表格中的某一行，點擊修改，則將選中的行刪除。

1. 參數(shù)的自動校正

點擊菜單欄“設定”按鈕，有下拉菜單“校正”按鈕，如下圖所示：

圖表 47  參數(shù)校正總覽

以pH的校正為例

圖表 48  pH自動校正頁面

以pH電極為例：標準值一為6.86，標準值二為9.18；

首先將pH電極清洗干凈后，放入6.86標準緩沖液中；

待pH當前值穩(wěn)定后，點擊6.86下邊的“確定”；

取出pH電極，并再次清洗pH電極；

放入9.18標準緩沖液中，待pH當前值穩(wěn)定后，點擊9.18下邊的“確定”；

即完成一次校正；

每次點擊“確定”按鈕時，該電極的“零點”和“斜率”都將重新計算一次。

因為是一鍵式校正，因此可以同時校正pH、DO等電極。

系統(tǒng)進行*次校正時，一般由本公司工程師完成，在該過程，必須首先做完兩個點的校正，才能得到正確的零點和斜率，其后，每次校正都會重新計算新的零點和斜率。