生物制藥廠的智能化系統解決方案

時間：2025-11-07 19:21:23 生物制藥畢業論文

生物制藥廠的智能化系統解決方案

　　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解決方案

　　關鍵詞：智能化;自動化;網絡化;數字化;廠房

　　隨著經濟的發展和科技的進步，現代工業企業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、數字化網絡化于一身的系統工程。特別是現代制藥企業不僅應配置滿足廠房使用和運營管理要求的智能化系統，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，以保證企業的各項工作運行在最佳狀態以確保產品質量和實現企業利益最大化。

　　1、企業功能及需求

　　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、現代化、集成化的多功能工業建筑。

　　工業廠房配置需求：

　　(1)變配電系統;

　　(2)低溫庫系統;

　　(3)熱交換熱水系統;

　　(4)冷凍水系統;

　　(5)工藝冷卻水系統;

　　(6)蒸餾水站系統;

　　(7)空調機組控制系統;

　　(8)新風機組控制系統;

　　(9)壓縮空氣系統

　　(10)活毒廢水處理系統。

　　(11)去離子水設備和純蒸汽設備;

　　(12)給排水系統

　　2、控制系統構成原理及設備選型

　　本工程選用EXCEL500XBS建筑物自動化系統，對上述12個子系統進行調控，系統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，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中央計算機監控中心，集中統一管理大樓下屬的空調、通排風、給排水及供配電系統。系統下面連接直接數字控制器DDC控制現場設備(XL100及XL500)，形成一個集散系統。

　　根據實際規模布局，在大樓底層監控室設圖形中心，配置中央計算機、彩色監視器、打印機等設備。根據現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，使系統開放性、設備互換性大大加強。本方案將動力設備監控點納入XL500下，一是考慮動力設備監控點便于就近控制;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，能在現場獨立控制相應的系統，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同層通訊，數據共享，無主通訊，構成一個先進的工業集散控制系統。

　　1、中央控制系統軟件

　　本系統軟件采用工業標準，以先進的開放系統技術，Windows NT以太網TCP/IP、和DDE Link等，系統提供的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，顯示各層監控設備的狀態。視圖可上色并活動，色標可區分正常和不正常的探頭報警狀態，風機、水泵開關狀態，閥門開啟程度等。選擇菜單和對話，使用戶可確定系統參數和操作員權限，并選擇報表和采樣趨勢點，繪制歷史和動態曲線、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、廠房工藝及環境設備自控

　　1)變配電系統

　　電力監控采用電流、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個回路的運行狀態和跳閘漏電報警進行監測。

　　變壓器超溫報警。

　　監控內容：

　　運行狀態/跳閘報警;

　　總電流、總電壓;

　　變壓器超溫報警。

　　2)低溫庫系統

　　冷庫系統為獨立的一套運行系統，恒溫控制由其自帶控制系統控制，BA系統只監測庫溫、冷卻塔出水溫度、水流開關及兩臺冷卻循環水泵、一臺冷卻塔、兩臺冷凝機組的運行狀態、故障報警、手動自動切換狀態，并對它們的啟/停進行控制。

　　監控內容：

　　冷凝機組、冷卻塔、水泵等設備的運行狀態、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

　　監測冷卻水泵出水溫度、水流開關和冷凍水供回水溫差，監視冷凍機組、冷凍水泵、冷卻水泵等的運行狀態、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測，并控制其進水電磁閥。

　　根據冷凍水供回水的壓差，PID調節壓差旁通閥開度，控制供回水的壓差。

　　監控內容：

　　開關狀態;

　　故障報警;

　　供/回水溫度;

　　供、回水總管的壓差;

　　高低水位監測;

　　水位超限報警;

　　冷負荷(偽點);

　　運行累積實際統計(偽點);

　　啟/停控制(亦可手動控制);

　　旁通閥調節控制;

　　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

　　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。

　　監測二臺循環水泵的運行狀態、手動自動切換狀態，并對它們的啟/停進行控制。

　　根據供回水的壓差，調節壓差旁通閥開度，控制供回水的壓差。

　　監測蒸汽壓力。

　　監控內容：

　　熱水溫度;

　　蒸汽閥啟閉;

　　循環泵的運行狀態、故障、啟停、手自動切換;

　　電動調節閥開度;

　　供回水壓差;

　　蒸汽壓力。

　　5) 工藝冷卻水系統

　　根據工藝冷卻水溫度設定值調節冷凍水流量，即調節閥門開度，以保證工藝冷卻水的溫度。監測供水壓力、溫度、冷卻水箱的液位、水流開關、冷卻水泵的運行狀態、故障報警、手動自動切換狀態，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、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

　　檢測蒸餾水回路的溫度、壓力、以及蒸餾水的液位，監測兩臺輸液泵的運行狀態、故障報警、手動自動切換狀態，對輸液泵的啟/停進行控制。

　　監控內容：

　　輸液泵的啟/停、運行狀態、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

　　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，同時監視其運行狀態、手自動切換、故障報警和計算運行時間。

　　e) 風機停止時的聯動控制，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。

　　監控內容：

　　初、中效過濾網壓差監測;

　　室內壓差檢測;

　　回風溫度檢測;

　　室內溫濕度檢測;

　　冷水閥、加熱閥自動調節控制;

　　開關/故障狀態;

　　運行累積實際統計(偽點);

　　送排風機啟/停控制，送風機高速、低速;

　　風門風閥調節控制;

　　空調機混合段壓力檢測;

　　夾層溫度。

　　8) 新風機組控制系統

　　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，同時監視其運行狀態、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，調節送風機轉速。

　　i) 風機停止時得聯動控制，關電動二通閥及電動風門。

　　監控內容：

　　過濾網壓差監測，給出清洗指示保證空調系統的運行效率;

　　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;

　　水閥開度自動調節控制;

　　機組開關/變頻調速;

　　機組手動/自動狀態檢測/故障狀態;

　　運行累積時間統計(偽點);

　　風門風閥調節控制。

　　9) 空氣壓縮系統

　　監測二臺冷卻循環水泵、一臺冷卻塔、二臺空壓機和二臺干燥器的運行狀態、故障報警、手自動切換狀態，對它們的啟/停進行控制。同時監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。

　　監控內容：

　　排水總管壓力值;

　　冷卻循環水泵的啟/停、運行狀態、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。整個工藝由DDC控制。

　　監控內容：

　　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排風閥的開度來滿足要求。

　　監控內容：

　　電動調節排風閥的開度;

　　室內壓力值;