河南醫(yī)藥項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

1、河南醫(yī)藥項(xiàng)目可行性研究報(bào)告項(xiàng)目名稱：申報(bào)單位：xxx聯(lián)系人：xxx電話：xxx傳真：xxx編寫時(shí)間：xxx主管部門：xxx 撰稿單位：鄭州經(jīng)略智成企業(yè)管理咨詢有限公司 撰稿時(shí)間：2013年9月2日一 項(xiàng)目總論項(xiàng)目主體藥業(yè)集團(tuán)是以生產(chǎn)紅霉素原料藥為主，同時(shí)生產(chǎn)制劑、中成藥的大型醫(yī)藥企業(yè)，現(xiàn)有六條紅霉素原料生產(chǎn)線（其發(fā)酵規(guī)模名列全國同行業(yè)廠家第四位）、三條合成藥生產(chǎn)線、一個(gè)制劑分廠、一個(gè)藥物研究所，下轄五個(gè)子公司和一個(gè)合資公司。1999年完成工業(yè)總產(chǎn)值 43557 萬元，銷售收入 22794 萬元，上交利稅 1463 萬元，實(shí)現(xiàn)利潤 1129 萬元；2000年完成工業(yè)總產(chǎn)值 49821 萬元，銷售

2、收入 24848 萬元，上交利稅 1554 萬元，實(shí)現(xiàn)利潤 1325萬元。公司有自營進(jìn)出口權(quán)，產(chǎn)品暢銷全國各地，遠(yuǎn)銷東南亞、意大利、西班牙、東歐等國家，國家級(jí)新藥阿瑞被列為國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃。二、項(xiàng)目的內(nèi)容及目標(biāo) 1項(xiàng)目的主要內(nèi)容本項(xiàng)目將對(duì)我公司紅霉素發(fā)酵規(guī)模較大的三個(gè)紅霉素車間實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制，主要內(nèi)容包括：二車間14個(gè)大罐385T發(fā)酵體積；六車間14個(gè)大罐780T發(fā)酵體積；九車間10個(gè)大罐330T發(fā)酵體積；共計(jì)1495T發(fā)酵體積實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制及與之配套的發(fā)酵工藝綜合分析系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)有：11檢測(cè)參數(shù)：發(fā)酵溫度、罐壓力、空氣流量、PH值、溶解氧、空氣流量、發(fā)酵液體積、尾氣中

3、的二氧化碳和二氧化碳含量以及公用系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)；12控制參數(shù)：溫度控制、PH控制、補(bǔ)料控制、消沫控制、空氣流量控制等。2項(xiàng)目的目標(biāo)21 功能目標(biāo)211對(duì)紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)監(jiān)控，保證車間生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行；212滿足生產(chǎn)工藝要求，具有現(xiàn)場(chǎng)操作、參數(shù)修改、報(bào)警顯示、實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)顯示、報(bào)表自動(dòng)生成以及打印輸出等功能；213具有網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫接口，可實(shí)現(xiàn)信息共享。22 性能目標(biāo)221系統(tǒng)的可靠性：由于控制器I/O端口與現(xiàn)場(chǎng)直接連接，因此對(duì)可靠性要求尤為嚴(yán)格，擬選用的集散控制系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間應(yīng)大于30000小時(shí)。222系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信息實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)采集信

4、號(hào)時(shí)間必須滿足發(fā)酵生產(chǎn)工藝要求，既采集參數(shù)時(shí)間為2秒的實(shí)時(shí)要求。223系統(tǒng)的安全性：系統(tǒng)必須對(duì)系統(tǒng)管理員、工程師和操作員設(shè)置不同的操作權(quán)限，要防止發(fā)生誤操作和越權(quán)操作。23 效益目標(biāo)發(fā)酵水平提高10%，單罐消耗下降5%，產(chǎn)量提高8%以上。3該項(xiàng)目開發(fā)前與投入使用后，企業(yè)在生產(chǎn)、經(jīng)營、質(zhì)量、技術(shù)與管理等方面的變化及成效紅霉素發(fā)酵自動(dòng)化控制項(xiàng)目投入正常使用后，企業(yè)可望取得非常顯著的生產(chǎn)經(jīng)營成效，具體可表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：生產(chǎn)方面適時(shí)的參數(shù)檢測(cè)和控制將使發(fā)酵生產(chǎn)更加穩(wěn)定，生產(chǎn)產(chǎn)量由此可得到大幅度的提高。管理方面數(shù)據(jù)記錄：真實(shí)可靠，實(shí)時(shí)記錄，避免了過去人工記錄數(shù)據(jù)的隨意性和錯(cuò)誤；工作監(jiān)督：從記錄的數(shù)據(jù)

5、可以隨時(shí)檢查生產(chǎn)的正常與否，可增強(qiáng)工人的責(zé)任心，協(xié)助車間管理人員開展生產(chǎn)的督察工作；職工培訓(xùn)：自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)操作和維護(hù)管理人員素質(zhì)要求較高，圍繞自控系統(tǒng)開展的各項(xiàng)培訓(xùn)工作可提高職工的技能水平；決策調(diào)度：公司領(lǐng)導(dǎo)和生產(chǎn)調(diào)度等各級(jí)管理人員通過網(wǎng)絡(luò)可實(shí)時(shí)查詢生產(chǎn)信息，增強(qiáng)了生產(chǎn)決策和生產(chǎn)調(diào)度的科學(xué)性和合理性。技術(shù)方面補(bǔ)料自控：補(bǔ)料自控改變了傳統(tǒng)的補(bǔ)料方式。傳統(tǒng)補(bǔ)料方式是每隔較長一段時(shí)間一次性大批量的補(bǔ)加料液，這對(duì)微生物的生長環(huán)境產(chǎn)生巨大沖擊，影響發(fā)酵水平；自控補(bǔ)料則是根據(jù)設(shè)定好的補(bǔ)料速度，連續(xù)均勻少量地補(bǔ)加營養(yǎng)物質(zhì)，由于連續(xù)補(bǔ)料對(duì)微生物生產(chǎn)環(huán)境沖擊減少，從而達(dá)到提高發(fā)酵水

6、平的目的。消沫自控：在發(fā)酵期間，有時(shí)微生物生長旺盛，產(chǎn)生大量泡沫，抬高了發(fā)酵液液位，可能會(huì)出現(xiàn)逃液現(xiàn)象。傳統(tǒng)手工控制時(shí)，常常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)泡沫的產(chǎn)生，即便發(fā)現(xiàn)泡沫也難以加入適量的消沫劑控制逃液。而消沫自控則能馬上檢測(cè)到泡沫的產(chǎn)生，并自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)加消沫劑，直到消除泡沫為止。優(yōu)化工藝：對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)化控制，可由此得到大量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這為優(yōu)化生產(chǎn)工藝的研究和工藝改變提供了極大的幫助。發(fā)酵過程中以往傳統(tǒng)的控制方法，均是以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，采用最佳工藝控制點(diǎn)為依據(jù)的靜態(tài)操作方法，這種控制忽略了發(fā)酵過程中的動(dòng)態(tài)變化及其與其他發(fā)酵過程參數(shù)的關(guān)系，在生產(chǎn)控制過程中有較大的局限性。以動(dòng)態(tài)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，

7、我們可進(jìn)行發(fā)酵新理論的研究和探索，即以細(xì)胞代謝流量分析與控制為核心的發(fā)酵工程學(xué)的觀點(diǎn)，來控制發(fā)酵過程。自動(dòng)化控制技術(shù)和發(fā)酵分析計(jì)算機(jī)軟件的引入，使得研究細(xì)胞與工程水平問題并實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)優(yōu)化成為現(xiàn)實(shí)，通過不斷的工藝優(yōu)化，可使紅霉素發(fā)酵水平發(fā)生巨大的變化，發(fā)酵生產(chǎn)得到質(zhì)的飛躍。質(zhì)量方面發(fā)酵液的組分與提煉收率和產(chǎn)品質(zhì)量有著極為密切的聯(lián)系，通過自控技術(shù)的引用，可大大改善發(fā)酵液的組分，使得主要組分（如A組分）比例增大，而B組分（含毒性）和C組分（含雜質(zhì)）相應(yīng)降低，從而使提煉出來的產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅提升。經(jīng)營方面紅霉素產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，為生產(chǎn)經(jīng)營創(chuàng)造了良好的內(nèi)部環(huán)境，有利于營銷戰(zhàn)線掌握市場(chǎng)營銷工作的主動(dòng)

8、，我們可通過優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量和相對(duì)較低的市場(chǎng)價(jià)格贏得市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，從而可望帶來嶄新的營銷工作新局面。三、協(xié)作單位的選定理由 與其他從事自控技術(shù)研究的單位相比，項(xiàng)目主體具有以下優(yōu)勢(shì)： 技術(shù)力量雄厚，有國家醫(yī)藥管理局和航天部502研究所作堅(jiān)強(qiáng)的后盾；2 專業(yè)性強(qiáng)，專門從事醫(yī)藥紅霉素發(fā)酵領(lǐng)域的研究與開發(fā)； 工控產(chǎn)品質(zhì)量過硬，項(xiàng)目主體先后研制開發(fā)成功KT型智能補(bǔ)料控制器、系列防污染控制裝置、生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)及抗腐蝕、耐高溫控制閥門等一系列優(yōu)秀的工控產(chǎn)品； 實(shí)施能力強(qiáng)，多年來在紅霉素發(fā)酵領(lǐng)域積累了大量的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，并有許多成功的范例。2與國內(nèi)外同類系統(tǒng)或產(chǎn)品在性能、價(jià)格、服務(wù)等方面的比較紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)自動(dòng)化控

9、制（DCS）工程主要采用美國Honeywell公司最新生產(chǎn)PlantScape集散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多選用性能優(yōu)越的國外產(chǎn)品或項(xiàng)目主體自制產(chǎn)品，系統(tǒng)平均無故障時(shí)間不小于30000小時(shí)，可用率達(dá)到99.99%，與國內(nèi)外其他系統(tǒng)（如橫河XLDCS控制系統(tǒng)，西門子控制系統(tǒng)，歐陸控制系統(tǒng)）相比具有很高的性能價(jià)格比，成熟性和可靠性都能夠得到保證且技術(shù)水平位居世界領(lǐng)先行列。此外，在系統(tǒng)維護(hù)方面，項(xiàng)目主體能夠保證提供24小時(shí)的電話支持服務(wù)和48小時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，并能夠及時(shí)供應(yīng)各種系統(tǒng)維修配件。四、項(xiàng)目開發(fā)的必要性 1項(xiàng)目提出的背景項(xiàng)目主體的前身為市制藥一廠，多年來一直主要生產(chǎn)紅霉素原料系列產(chǎn)品。由于產(chǎn)品

10、結(jié)構(gòu)單一、融資渠道不暢、設(shè)備裝備水平較低、營銷網(wǎng)絡(luò)不夠健全、信息收集手段落后等多方面因素的影響，項(xiàng)目主體的整體競(jìng)爭(zhēng)能力比較差，特別是在90年代末期表現(xiàn)得尤為突出。1996至1998年，企業(yè)連續(xù)三年虧損，生產(chǎn)經(jīng)營舉步維艱。1999年，公司決策層實(shí)施戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)調(diào)整，提出原料藥、制劑藥和中成藥三分天下、齊頭并進(jìn)的發(fā)展思路，并通過實(shí)施兼并重組、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備改造、健全營銷網(wǎng)絡(luò)等諸多強(qiáng)有力措施，一舉扭轉(zhuǎn)了生產(chǎn)經(jīng)營的被動(dòng)局面，當(dāng)年實(shí)現(xiàn)了扭虧為盈的目標(biāo)。但日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)迫使我們必須更加冷靜地面對(duì)現(xiàn)實(shí)，中國加入世界貿(mào)易組織既給我們帶來了發(fā)展的機(jī)遇，又使我們面臨著更大的挑戰(zhàn)。2000年，國內(nèi)市場(chǎng)上隨著系列

11、紅霉素衍生物的不斷開發(fā)問世，紅霉素原料藥的市場(chǎng)需求量相應(yīng)地得到了增長，但紅霉素原料藥的生產(chǎn)廠家也在不斷地增多，紅霉素原料市場(chǎng)總的趨勢(shì)是供大于求，一場(chǎng)沒有硝煙的價(jià)格大戰(zhàn)已經(jīng)打響；國際市場(chǎng)方面則表現(xiàn)為歐洲發(fā)達(dá)國家有大量進(jìn)口中國紅霉素原料藥的跡象，但進(jìn)口的門檻較高，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。作為紅霉素老牌生產(chǎn)廠家，我們惟有進(jìn)一步加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐，努力降低產(chǎn)品制造成本，全面增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，才能在如此激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下站穩(wěn)腳跟，并據(jù)此獲得出口的先機(jī)。眾所周知，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已在我國開展了十幾年的科學(xué)實(shí)踐，自動(dòng)化控制技術(shù)在醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用出現(xiàn)了大量成功的范例。雖然紅霉素具

12、有生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)過程復(fù)雜、控制難度大等特點(diǎn)，但我們?nèi)匀粚?duì)應(yīng)用和研究“紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)自動(dòng)化控制”抱有信心。在反復(fù)考察論證的基礎(chǔ)上，我們提出了“應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)控制發(fā)酵生產(chǎn)，改造傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝過程，提高紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)水平”的技術(shù)創(chuàng)新思路。2000年，湖南省電子信息系統(tǒng)推廣應(yīng)用工作小組辦公室下達(dá)了關(guān)于申報(bào)2001年電子信息應(yīng)用貸款項(xiàng)目的通知，我們決定將“紅霉素發(fā)酵自動(dòng)化控制（DCS）工程”作為國家倍增計(jì)劃貸款貼息項(xiàng)目進(jìn)行申報(bào)，以借助國家資金扶助將企業(yè)信息化工作推上一個(gè)新的臺(tái)階。4.國內(nèi)外同類項(xiàng)目的應(yīng)用情況4.1項(xiàng)目的工作原理紅霉素發(fā)酵工藝生產(chǎn)過程是生物、化學(xué)和工程等學(xué)科的理論和技術(shù)的綜合利用，其

13、機(jī)理十分復(fù)雜，控制過程非常困難。紅霉素發(fā)酵計(jì)算機(jī)控制就是通過對(duì)菌種的環(huán)境條件要求和代謝變化規(guī)律各參數(shù)的變化進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合代謝調(diào)控的基礎(chǔ)理論來有效地控制發(fā)酵，使菌種的代謝變化沿著最佳的方向進(jìn)行，以較低的能量和物料消耗生產(chǎn)更多的發(fā)酵產(chǎn)品。42 國內(nèi)外應(yīng)用情況國外的工業(yè)控制起步較早，特別是美國、日本和德國等西方資本主義國家，在醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域有著很高的計(jì)算機(jī)控制水平，但為了追求巨額利潤，發(fā)達(dá)國家一般將主要精力放在成品藥的制作、研究和控制上。我國是紅霉素原料藥的生產(chǎn)大國，但生產(chǎn)技術(shù)水平落后，以手工操作方式為主，生產(chǎn)效益低。直到八十年代中期，原國家醫(yī)藥局和國務(wù)院電振辦才把用先進(jìn)的電子信息技術(shù)、控制技術(shù)改造傳

14、統(tǒng)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)列為“八五”、“九五”期間的工作重點(diǎn)。目前，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在青霉素、土霉素、金霉素等產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)過程中取得了較大的突破，技術(shù)水平已接近國外先進(jìn)水平。但紅霉素發(fā)酵具有周期長、中間補(bǔ)料多、控制復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)紅霉素發(fā)酵進(jìn)行自動(dòng)化控制的研究和應(yīng)用工作一直沒有重大進(jìn)展。五、項(xiàng)目的技術(shù)可行性1.我國測(cè)控領(lǐng)域控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展一個(gè)控制系統(tǒng)由I/O設(shè)備（傳感器和執(zhí)行器）、控制硬件、控制軟件、人機(jī)接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。設(shè)備級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線使I/O模件和控制箱得以分開，以太網(wǎng)使得現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)集成到企業(yè)應(yīng)用中。 1.1早期的集中式控制系統(tǒng)80年代初期，控制系統(tǒng)多使用以單板機(jī)組成的微機(jī)控制裝置，與上位

15、機(jī)系統(tǒng)連接多采用串行通信方式，所有模件集中布置在一個(gè)或幾個(gè)機(jī)柜中。由這些裝置構(gòu)成的系統(tǒng)多為集中式控制系統(tǒng)或分層控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)為我國自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，其開拓性的實(shí)踐是今天控制系統(tǒng)豐富多彩的基礎(chǔ)。但是，這類系統(tǒng)技術(shù)上已經(jīng)落后，不符合控制系統(tǒng)分布、開放的發(fā)展趨勢(shì)。 1.2 DCS控制系統(tǒng) DCS在我國控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的DCS主要有4層結(jié)構(gòu)：第1層是I/O層；第2層是控制器層；第3層是人機(jī)接口層；第4層是企業(yè)信息系統(tǒng)層。這種結(jié)構(gòu)除在第3層、第4層之間采用以太網(wǎng)外，其他都是專用網(wǎng)絡(luò)，控制設(shè)備及軟件也是專用的，開放程度不夠，給系統(tǒng)維護(hù)及升級(jí)帶來不便。 DCS在設(shè)備配置上還要

16、求網(wǎng)絡(luò)、控制器、電源甚至模件等都為冗余結(jié)構(gòu)，支持無擾切換和帶電插拔，由于設(shè)計(jì)上的高要求，導(dǎo)致DCS成本太高。 1.3 PLC可編程邏輯控制器 嚴(yán)格說來，單獨(dú)的PLC因缺少人機(jī)接口及信息系統(tǒng)等部分，不是一個(gè)控制系統(tǒng)。PLC由于其高可靠性及使用的方便性，占領(lǐng)著很大的市場(chǎng)份額。從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，傳統(tǒng)的PLC相當(dāng)于通用化的微機(jī)監(jiān)控裝置，由電源模件、CPU模件、I/O模件、槽板及擴(kuò)展插箱組成，使用廠家提供的梯形圖邏輯語言進(jìn)行編程。但隨著市場(chǎng)的需要及DCS的挑戰(zhàn)，PLC家族在以下幾方面得到了發(fā)展：分布式I/O連接能力方面，由于許多高檔PLC支持遠(yuǎn)程I/O及現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)（如DeviceNet，Profib

17、us等），使PLC向下連接更分布；廠級(jí)控制系統(tǒng)連接方面，許多PLC支持高速網(wǎng)絡(luò)，如Ethernet ，ControlNet，Profibus等；軟件的開放性方面，由于許多PLC支持OPC標(biāo)準(zhǔn)（object linking and embedding for process control），使軟、硬件平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)通信找到了一個(gè)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。這種部分開放加上部分專用所構(gòu)成的系統(tǒng)可能還會(huì)延續(xù)一段時(shí)間。 但是，PLC需配置額外的設(shè)備和電路，與DCS相比，雖有成本上的優(yōu)勢(shì)，但可靠性、電氣性能卻不如DCS。 1.4 FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) FCS（fieldbus control system）顧名思義

18、基于現(xiàn)場(chǎng)總線，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的定義：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)應(yīng)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：系統(tǒng)的開放性；互可操作性與可用性；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。 由于有以上技術(shù)要求，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)將是開放系統(tǒng)的主要支撐力量。由于受集團(tuán)利益的限制，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)本身目前還未形成一個(gè)單一的標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)不僅需要控制系統(tǒng)設(shè)備制造商的支持，更主要的是要得到分散在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器及執(zhí)行設(shè)備的支持，以取代DCS的數(shù)字/模擬混合技術(shù)，成為全數(shù)字式系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)才會(huì)比DCS有很大的技術(shù)及成本優(yōu)勢(shì)

19、，但現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)近幾年內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。針對(duì)上述所作比較，結(jié)合公司DCS第一期工程的經(jīng)驗(yàn)得失，我們決定本期項(xiàng)目實(shí)施仍然以DCS技術(shù)為主體，兼顧現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。2. 用DCS技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程監(jiān)控方案設(shè)計(jì)本工程將對(duì)我公司紅霉素發(fā)酵規(guī)模較大的三個(gè)車間實(shí)現(xiàn)發(fā)酵計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制。主要內(nèi)容：包括六車間14個(gè)大罐780T發(fā)酵體積、二車間 14個(gè)大罐385T發(fā)酵體積和九車間10個(gè)大罐330T發(fā)酵體積共計(jì)1495T發(fā)酵體積實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制（DCS）及與之配套的發(fā)酵工藝綜合分析系統(tǒng)。2.1需求分析要求以系統(tǒng)的先進(jìn)性、成熟性、可適性、安全性、可靠性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和性能價(jià)格比等作為系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)原則。2.1.1

20、功能目標(biāo)2.1.1.1對(duì)紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)監(jiān)控，保證車間生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行；2.1.1.2滿足生產(chǎn)工藝要求，具有現(xiàn)場(chǎng)操作和參數(shù)修改、報(bào)警顯示、實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)顯示、生成報(bào)表（日?qǐng)?bào)表、批報(bào)表等）及打印輸出等功能；2.1.1.3具有網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫接口，可實(shí)現(xiàn)信息共享。2.1.2性能目標(biāo)2.1.2.1系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)選用美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的PLANTSCAPE集散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可靠性、安全性，同時(shí)還具有易擴(kuò)展等特點(diǎn)，在發(fā)酵控制領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，由于控制器I/O口與現(xiàn)場(chǎng)直接相連，因此對(duì)可靠性的要求尤為重要，該系統(tǒng)平均無故障時(shí)間不小于3104小時(shí)，系統(tǒng)可

21、用率達(dá)99.99%，模板支持熱插拔，可進(jìn)行無擾動(dòng)切換?，F(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)輸入和輸出用配電器隔離；2.1.2.2系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控信息實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，PLANTSCAPE集散控制系統(tǒng)采集信號(hào)參數(shù)時(shí)間從0.1秒60秒不等，根據(jù)發(fā)酵生產(chǎn)工藝要求，采集參數(shù)時(shí)間為2秒，滿足實(shí)時(shí)要求；2.1.2.3系統(tǒng)的安全性系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)管理員、工程師、操作員有各自不同的操作權(quán)限，對(duì)一些重要的操作命令進(jìn)行口令復(fù)核和操作復(fù)核，防止發(fā)生誤操作和越權(quán)操作。2.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理DCS系統(tǒng)對(duì)發(fā)酵過程控制進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、按生產(chǎn)工藝要求控制參數(shù)、生成歷史曲線、生成日?qǐng)?bào)表或批報(bào)表及向主干網(wǎng)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。上位機(jī)由一臺(tái)服務(wù)器（兼做操

22、作站）和一個(gè)工作站（管理員和工程師站）組成。日常的生產(chǎn)操作在操作員站完成，管理關(guān)鍵參數(shù)整定工作在工程師站完成。操作員站和工程師站各配置一臺(tái)打印機(jī)，可進(jìn)行報(bào)表打印及數(shù)據(jù)歷史曲線打印?？刂破魇荋ONEYWELL公司的S9000回路控制器，可并接多個(gè)控制器和連接數(shù)個(gè)擴(kuò)展機(jī)箱?？刂破骱头?wù)器及工作站之間、控制器和控制器之間的網(wǎng)絡(luò)通訊是以以太網(wǎng)（Ethernet）實(shí)現(xiàn)的，先進(jìn)的以太網(wǎng)（Ethernet）通訊，為以后全公司計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。接口儀表如SFP-X多功能配電器有效地將供電、信號(hào)輸入、信號(hào)輸出三者實(shí)施分離，抗共模干擾能力3000V，切斷測(cè)控元件和系統(tǒng)回路之間有害地電耦合，將干擾抑制到最小程度

23、，將各通道之間的干擾抑制到最小程度。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是DCS系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施控制的執(zhí)行器。執(zhí)行器應(yīng)滿足生產(chǎn)過程中的各種環(huán)境要求，耐高溫、耐腐蝕、動(dòng)作靈敏、不染菌等。采用北京項(xiàng)目主體自行研制的不銹鋼波紋管隔膜汽動(dòng)閥系列產(chǎn)品滿足了以上要求。2.3系統(tǒng)組態(tài)HONEYWELL PLANTSCAPE組態(tài)軟件是在Windows Nt基礎(chǔ)上開發(fā)的組態(tài)軟件。PLANTSCAPE 服務(wù)器維護(hù)著系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，非常方便地通過網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)視、控制當(dāng)前生產(chǎn)過程，運(yùn)用Excel Data Exchange 實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)、任意時(shí)刻數(shù)據(jù)報(bào)表生成。在發(fā)酵過程中，微生物生長代謝大部分是產(chǎn)熱過程，溫度控制就是要將菌種生長過程

24、控制在一定溫度范圍。通常情況下，發(fā)酵罐的產(chǎn)熱量大于散熱量，因此我們實(shí)施的控制實(shí)際上是一個(gè)降溫過程。發(fā)酵罐的體積較大，且隨著發(fā)酵過程的進(jìn)行，發(fā)酵液體積也不斷增大，因此系統(tǒng)的慣性和滯后較大，PID調(diào)節(jié)規(guī)律是最經(jīng)典的控制方法。2.3.1.3 補(bǔ)料控制組態(tài)以下介紹301罐補(bǔ)料控制方案。補(bǔ)料控制的目的是不使菌種在發(fā)酵過程中耗盡基礎(chǔ)料，導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境破壞，終止代謝，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。補(bǔ)料計(jì)量是采用等時(shí)間間隔一罐一罐地向發(fā)酵罐注入料液，而且每罐料液放料過程可以采用“脈沖流加”方式，即多次少量逐漸放料，直至放完本罐，進(jìn)入下一個(gè)補(bǔ)料周期。 當(dāng)補(bǔ)料過程工藝要求補(bǔ)料時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出補(bǔ)料指令，開始第一周期補(bǔ)料過程，V1閥開

25、，V2閥閉，料液注入補(bǔ)料罐，當(dāng)料液觸及到罐頂采樣電極時(shí)，料液注滿計(jì)量罐，（4L或2L），計(jì)算機(jī)給出指令，V1閥閉，V2閥開。為保證料液勻速注入發(fā)酵罐，放料過程采用“脈沖流加”方式，分?jǐn)?shù)次開V2，直至料液放完為止，進(jìn)入下一個(gè)補(bǔ)料周期，以次類推。計(jì)算機(jī)采集補(bǔ)料次數(shù)，根據(jù)計(jì)量罐地體積，計(jì)算出補(bǔ)料總量，并實(shí)時(shí)顯示。補(bǔ)料控制過程需要幾個(gè)參數(shù)：補(bǔ)料速率：每小時(shí)補(bǔ)料地體積，體積單位為L。最大V1入料閥開閥時(shí)間：t1max 最大V2出料閥開閥時(shí)間：t2max確定這幾個(gè)參數(shù)，與補(bǔ)料過程出現(xiàn)意外有關(guān)，計(jì)算機(jī)根據(jù)此參數(shù)進(jìn)行報(bào)警。2.3.2上位機(jī)組態(tài)檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)確定以后，進(jìn)行下位機(jī)組態(tài)，過程點(diǎn)數(shù)據(jù)留存在PLANTS

26、CAPE數(shù)據(jù)庫中。PLANTSCAPE服務(wù)器運(yùn)行在Windows Nt網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)環(huán)境下，采用以太網(wǎng)（ethernet）結(jié)構(gòu)、SQL數(shù)據(jù)庫、TCP/IP協(xié)議，由于使用了這些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，因此很容易開發(fā)一個(gè)集成的、開放的監(jiān)控系統(tǒng)。PLANTSCAPE已有準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)界面，內(nèi)容多樣，形式豐富，也有為用戶自己開發(fā)界面文件而設(shè)置的應(yīng)用功能塊。2.4 報(bào)表設(shè)計(jì)：PLANTSCAPE服務(wù)器維護(hù)著系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，非常方便地通過網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)控當(dāng)前的生產(chǎn)過程，運(yùn)用Excel Data Exchange來實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)和任意時(shí)刻數(shù)據(jù)報(bào)表的自動(dòng)生成。2.5 發(fā)酵工藝綜合分析：利用DCS監(jiān)控獲得的

27、罐上實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息（如溫度、壓力、溶解氧（DO）、pH、稱重、變頻轉(zhuǎn)速、空氣流量、補(bǔ)料速率、尾氣氧和尾氣二氧化碳等）畫出歷史曲線，根據(jù)曲線圖觀察各參數(shù)對(duì)發(fā)酵過程的影響以及多種參數(shù)的綜合作用所出現(xiàn)的現(xiàn)象從而對(duì)發(fā)酵全過程進(jìn)行深入研究，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)工藝的目的。六、工程費(fèi)用計(jì)劃及設(shè)備選型費(fèi)用或設(shè)備項(xiàng)目產(chǎn)地或公司數(shù)量單位單價(jià)金額計(jì)算機(jī)及控制設(shè)備HoneyWell2套75150儀器儀表項(xiàng)目主體2套1836執(zhí)行機(jī)構(gòu)項(xiàng)目主體METTLER2套82164傳感器項(xiàng)目主體METTLER2套150300分析儀器和軟件上海2套100設(shè)計(jì)調(diào)試集成等2套2550輔材及配套改造等62支付工程利息138合 計(jì)（萬元）1000七、

28、項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃 1項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃時(shí)間表 11 項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施步驟目 標(biāo)完成時(shí)間第一階段完成二車間14個(gè)大罐和九車間10個(gè)大罐的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制2001年元月9月第二階段完成六車間14個(gè)大罐的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制，并完成整體集成2001年10月2002年6月12 項(xiàng)目培訓(xùn)計(jì)劃培訓(xùn)步驟培訓(xùn)內(nèi)容參加人員完成時(shí)間第一步計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制基本原理及集散控制系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)參與項(xiàng)目實(shí)施的專業(yè)技術(shù)人員2001年1-3月第二步系統(tǒng)控制知識(shí)講座，要求培訓(xùn)人員懂得控制的一般性原理參與項(xiàng)目實(shí)施的車間管理人員和儀表工2001年4月第三步系統(tǒng)調(diào)試、安裝的基本要求和注意事項(xiàng)參與系統(tǒng)安裝、調(diào)試的車間有關(guān)人員等2001年4月9月第四步系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行基本要求，系統(tǒng)操作及日常維護(hù)的注意事項(xiàng)等車間相關(guān)操作人員和儀表工等2001年6月2002年3月13 項(xiàng)目投資計(jì)劃投資期費(fèi)用項(xiàng)目主要用途金額第一階段二、九車間系統(tǒng)實(shí)施主要用于購置計(jì)算機(jī)及控制系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀器儀表和計(jì)算機(jī)軟件等；還包括前期安裝的輔助材料和技術(shù)指導(dǎo)費(fèi)600萬元第二階段六車間系統(tǒng)實(shí)施主