S7—300 PLC及组态王在抗生素发酵控制系统中的应用

0 引言

　　原发酵控制系统技术比较落后，生产中仍以人工控制为主，不仅手工操作，经验控制，而且有的仪表系统参数检测和控制采用的全部是模拟仪表，甚至为老式的B型仪表，存在着精度低、干扰影响大的缺点，使得整个系统的控制品质非常差，造成严重的经济损失。面对日益激烈的市场竞争，对生产控制技术进行改造已势在必行。

　　根据生产要求和杭生素素发酵的特点，结合计算机软硬件技术、新仪表仪器等，决定采用基于PLC和组态王的控制系统设计方案对抗生素发酵原有控制系统进行全面技术改造。

1 工艺过程

　　抗生素作为发酵代谢过程中的产物，通过下列过程来完旎生产菌种-抱子制备-种子培养-发酵-发酵液预处理及过滤，提取及精制-成品检验-成品包装-出厂检验。发酵周期为17an左右。其中种子培养和发酵分别在种子罐(包括一级种子罐和二级种子罐)和发酵罐(三级罐)中进行，选择合理的方案对种子罐内的培养条件(种子培养基、温度、pH值、压力、通人空气的流量、搅拌等)和发酵罐内的发酵条件(发酵培养基、温度、PH值、压力、通入空气的流量、搅拌等On的控制，对于抗生素发酵水平的稳定和提高至关重要。

2 控制系统硬件构成设计

　　2.1 控制系统的组成及控制方式

　　该控制系统控制器选用S7-3aa系列可编程控制器，CPU型号为315-2DP;上位机管理及监控系统用组态王KingView软件编程实现。本系统需要控制的对象如下:9个一级种子罐，被控量有罐内的温度和空气流量;9个二级种子罐，被控量有罐内的温度、空气流量、搅拌转速和溶解氧;22个发酵罐，被控量有罐内的温度、压力、搅拌转速、空气流量、补料、溶解氧和PH值;1个热水罐的温度，一次水、蒸汽、空气总管和循环水的流量与压力;循环水上水温度和回水温度;空气加热前温度和加热后温度;补料1和补料2温度。所用的被控量都通过上位机进行实时监控，其中，对发酵罐和种子罐的温度用PID进行控制;对补料和消泡进行了自动控制。其余被控量通过上位机的实时监控，用手动达到相应的控制目的。整套系统需要模拟量输人共152点，数字量输入输出共141点。控制系统的组成如图1。

图1控制系统的组

　　(1)将MPI通讯卡安装在计算机(配置有组态王KingView软件)的PCI插槽中，用MPI电缆将MPI卡与S7300系列PLC(所有的S7300系列CPU模块都有MPI口)的MPI口相连，即可实现

　　PLC与上位机的通讯。传输速率为187.Skbit/s。

　　(2)由于该控制系统需要管理和监控的数据较多，所以将配置有组态王KingView软件(1024点)的PGIPC作为服务器，另外为了实现对重要数据的同步实时监控，将两个客户端PGIPC(客户端1和客户端2都配置有64点的组态王KingView软件)通过TCP/IP网络协议连接到局域网，使二者可以与服务器进行通讯，从而起到实时监控一部分重要数据的作用，减轻服务器的负担。

　　(3)将调度室的PG/PC通过TCPIIP网络协议连接到该局域网，即可实现对数据的远程监控。