抗生素工程可行性研究报告

1、PAGE PAGE 31抗生素发发酵生产产自动化化控制（DCSS）工程程可行性研研究报告告抗生素发发酵生产产自动化化控制(DCSS)工程程可行性研研究报告告一、概述述 1项目概概况 11 项项目名称称：抗生生素发酵酵生产自自动化控控制（DDCS）工程 12 项项目承担担单位：岳阳中中湘XXX药业集集团有限限公司 13 项项目负责责人：杨杨生武 14 项项目起止止时间：20001年元元月20002年66月 15 项项目主管管部门：湖南省省信息产产业厅 16 项项目简要要内容及及实施目目标：利利用计算算机集散散控制技技术实现现公司主主要抗生生素生产产车间（包括六六、九、十车间间共计114955T红

2、霉素素发酵体体积）的的发酵自自动化控控制。 2企业概概况 21 企企业简介介 2111 企业业名称：岳阳中中湘XXX药业集集团有限限公司 2122 法定定代表人人：罗永永清 2133 所有有制性质质：国有有独资 2144 隶属属关系：中国医医药集团团总公司司下属中中国医药药工业公公司的全全资子公公司 2155 企业业地址：湖南省省岳阳市市九华山山一号 2166 电话话：07730832204111 2177 邮政政编码：41440000 22 人人员情况况 2211 职工工总数：20553人 2222 工程程技术人人员： 605人人 其中 高级职职称： 11人人 中中级职称称：1775 人人

3、初初级职称称：4119 人人 2233 计算算机、自自控及相相关专业业人数：28人人 23 企企业资产产信用状状况 2311 资产产总额： 423386 万元 2322 固定定资产原原值： 2992488 万元元 2333 固定定资产净净值： 2223688 万元元 2344 流动动资产： 174405 万元 2355 负债债总额： 317726 万元 2366 流动动负债： 125584 万元 2377 所有有者权益益总额：106659 万元 2388 收入入总额： 256628 万元 2399 主要要营业收收入： 2556288 万元元 23110 税税后利润润总额： 116055 万元元

4、 23111 银银行借款款总额： 1996288 万元元 23112 银银行信用用等级： A级级 23113 税税务局情情况记录录：纳税税先进单单位 24 企企业生产产经营情情况岳阳中湘湘XX药药业集团团是以生生产抗生生素原料料药为主主，同时时生产制制剂、中中成药的的大型医医药企业业，现有有六条抗抗生素原原料生产产线（其其发酵规规模名列列全国同同行业厂厂家第四四位）、三条合合成药生生产线、一个制制剂分厂厂、一个个药物研研究所，下辖五五个子公公司和一一个合资资公司。19999年完完成工业业总产值值 4335577 万元元，销售售收入 227794 万元，上交利利税 114633 万元元，实现现利

5、润 11229 万万元；220000年完成成工业总总产值 498821 万元，销售收收入 2248448 万万元，上上交利税税 15554 万元，实现利利润 113255万元。公司有有自营进进出口权权，产品品畅销全全国各地地，远销销东南亚亚、意大大利、西西班牙、东欧等等国家，国家级级新药阿阿瑞被列列为国家家高新技技术产业业化规划划。二、项目目开发的的必要性性 1项项目提出出的背景景中湘XXX的前身身为岳阳阳市制药药一厂，多年来来一直主主要生产产红霉素素、螺旋旋霉素等等抗生素素原料系系列产品品。由于于产品结结构单一一、融资资渠道不不畅、设设备装备备水平较较低、营营销网络络不够健健全、信信息收集集

6、手段落落后等多多方面因因素的影影响，中中湘XXX的整体体竞争能能力比较较差，特特别是在在90年年代末期期表现得得尤为突突出。119966至19998年年，企业业连续三三年亏损损，生产产经营举举步维艰艰。19999年年，公司司决策层层实施战战略结构构调整，提出原原料药、制剂药药和中成成药三分分天下、齐头并并进的发发展思路路，并通通过实施施兼并重重组、技技术创新新、设备备改造、健全营营销网络络等诸多多强有力力措施，一举扭扭转了生生产经营营的被动动局面，当年实实现了扭扭亏为盈盈的目标标。但日日趋激烈烈的市场场竞争态态势迫使使我们必必须更加加冷静地地面对现现实，中中国加入入世界贸贸易组织织既给我我们带

7、来来了发展展的机遇遇，又使使我们面面临着更更大的挑挑战。220000年，国国内市场场上随着着系列红红霉素衍衍生物的的不断开开发问世世，红霉霉素原料料药的市市场需求求量相应应地得到到了增长长，但红红霉素原原料药的的生产厂厂家也在在不断地地增多，红霉素素原料市市场总的的趋势是是供大于于求，一一场没有有硝烟的的价格大大战已经经打响；国际市市场方面面则表现现为欧洲洲发达国国家有大大量进口口中国红红霉素原原料药的的迹象，但进口口的门槛槛较高，对产品品的质量量提出了了更高的的要求。作为红红霉素老老牌生产产厂家，我们惟惟有进一一步加快快技术创创新的步步伐，努努力降低低产品制制造成本本，全面面增强企企业的竞竞

8、争能力力，才能能在如此此激烈的的市场竞竞争环境境下站稳稳脚跟，并据此此获得出出口的先先机。众所周知知，利用用信息技技术改造造传统产产业已在在我国开开展了十十几年的的科学实实践，自自动化控控制技术术在医药药、化工工等领域域的研究究与应用用出现了了大量成成功的范范例。虽虽然红霉霉素具有有生产周周期长、生产过过程复杂杂、控制制难度大大等特点点，但我我们仍然然对应用用和研究究“红霉素素发酵生生产自动动化控制制”抱有信信心。在在反复考考察论证证的基础础上，我我们提出出了“应用计计算机自自动化技技术控制制发酵生生产，改改造传统统生产工工艺过程程，提高高红霉素素发酵生生产水平平”的技术术创新思思路。2000

9、0年，湖湖南省电电子信息息系统推推广应用用工作小小组办公公室下达达了关关于申报报20001年电电子信息息应用贷贷款项目目的通知知，我我们决定定将“抗生素素发酵自自动化控控制（DDCS）工程”作为国国家倍增增计划贷贷款贴息息项目进进行申报报，以借借助国家家资金扶扶助将企企业信息息化工作作推上一一个新的的台阶。2国内内外同类类项目的的应用情情况21项项目的工工作原理理抗生素发发酵工艺艺生产过过程是生生物、化化学和工工程等学学科的理理论和技技术的综综合利用用，其机机理十分分复杂，控制过过程非常常困难。抗生素素发酵计计算机控控制就是是通过对对菌种的的环境条条件要求求和代谢谢变化规规律各参参数的变变化进

10、行行测量，结合代代谢调控控的基础础理论来来有效地地控制发发酵，使使菌种的的代谢变变化沿着着最佳的的方向进进行，以以较低的的能量和和物料消消耗生产产更多的的发酵产产品。22 国内外外应用情情况国外的工工业控制制起步较较早，特特别是美美国、日日本和德德国等西西方资本本主义国国家，在在医药生生产领域域有着很很高的计计算机控控制水平平，但为为了追求求巨额利利润，发发达国家家一般将将主要精精力放在在成品药药的制作作、研究究和控制制上。我我国是抗抗生素原原料药的的生产大大国，但但生产技技术水平平落后，以手工工操作方方式为主主，生产产效益低低。直到到八十年年代中期期，原国国家医药药局和国国务院电电振办才才把

11、用先先进的电电子信息息技术、控制技技术改造造传统医医药产业业列为“八五”、“九五”期间的的工作重重点。目目前，计计算机控控制技术术在青霉霉素、土土霉素、金霉素素等产品品的发酵酵生产过过程中取取得了较较大的突突破，技技术水平平已接近近国外先先进水平平。但红红霉素发发酵具有有周期长长、中间间补料多多、控制制复杂等等特点，对红霉霉素发酵酵进行自自动化控控制的研研究和应应用工作作一直没没有重大大进展。3该项项目开发发前与投投入使用用后，企企业在生生产、经经营、质质量、技技术与管管理等方方面的变变化及成成效红霉素发发酵自动动化控制制项目投投入正常常使用后后，企业业可望取取得非常常显著的的生产经经营成效效

12、，具体体可表现现为以下下几个方方面：31生生产方面面适时的的参数检检测和控控制将使使发酵生生产更加加稳定，生产产产量由此此可得到到大幅度度的提高高。32管管理方面面数据记记录：真真实可靠靠，实时时记录，避免了了过去人人工记录录数据的的随意性性和错误误；工作监监督：从从记录的的数据可可以随时时检查生生产的正正常与否否，可增增强工人人的责任任心，协协助车间间管理人人员开展展生产的的督察工工作；职工培培训：自自动化控控制系统统是一个个复杂的的辅助生生产系统统，对操操作和维维护管理理人员素素质要求求较高，围绕自自控系统统开展的的各项培培训工作作可提高高职工的的技能水水平；决策调调度：公公司领导导和生产

13、产调度等等各级管管理人员员通过网网络可实实时查询询生产信信息，增增强了生生产决策策和生产产调度的的科学性性和合理理性。33技技术方面面补料自自控：补补料自控控改变了了传统的的补料方方式。传传统补料料方式是是每隔较较长一段段时间一一次性大大批量的的补加料料液，这这对微生生物的生生长环境境产生巨巨大冲击击，影响响发酵水水平；自自控补料料则是根根据设定定好的补补料速度度，连续续均匀少少量地补补加营养养物质，由于连连续补料料对微生生物生产产环境冲冲击减少少，从而而达到提提高发酵酵水平的的目的。消沫自自控：在在发酵期期间，有有时微生生物生长长旺盛，产生大大量泡沫沫，抬高高了发酵酵液液位位，可能能会出现现

14、逃液现现象。传传统手工工控制时时，常常常不能及及时发现现泡沫的的产生，即便发发现泡沫沫也难以以加入适适量的消消沫剂控控制逃液液。而消消沫自控控则能马马上检测测到泡沫沫的产生生，并自自动连续续补加消消沫剂，直到消消除泡沫沫为止。优化工工艺：对对发酵生生产进行行自动化化控制，可由此此得到大大量实时时准确的的生产数数据，这这为优化化生产工工艺的研研究和工工艺改变变提供了了极大的的帮助。发酵过过程中以以往传统统的控制制方法，均是以以动力学学为基础础，采用用最佳工工艺控制制点为依依据的静静态操作作方法，这种控控制忽略略了发酵酵过程中中的动态态变化及及其与其其他发酵酵过程参参数的关关系，在在生产控控制过程

15、程中有较较大的局局限性。以动态态生产实实时数据据为基础础，我们们可进行行发酵新新理论的的研究和和探索，即以细细胞代谢谢流量分分析与控控制为核核心的发发酵工程程学的观观点，来来控制发发酵过程程。自动动化控制制技术和和发酵分分析计算算机软件件的引入入，使得得研究细细胞与工工程水平平问题并并实现过过程数据据优化成成为现实实，通过过不断的的工艺优优化，可可使红霉霉素发酵酵水平发发生巨大大的变化化，发酵酵生产得得到质的的飞跃。34质质量方面面发酵液液的组分分与提炼炼收率和和产品质质量有着着极为密密切的联联系，通通过自控控技术的的引用，可大大大改善发发酵液的的组分，使得主主要组分分（如AA组分）比例增增大

16、，而而B组分（含毒性性）和CC组分（含杂质质）相应应降低，从而使使提炼出出来的产产品质量量得到大大幅提升升。35经经营方面面红霉素素产品产产量和质质量的提提高，为为生产经经营创造造了良好好的内部部环境，有利于于营销战战线掌握握市场营营销工作作的主动动，我们们可通过过优异的的产品质质量和相相对较低低的市场场价格赢赢得市场场的优势势，从而而可望带带来崭新新的营销销工作新新局面。三、协作作单位的的选定理理由 1协协作单位位的概况况及其优优势分析析比较 111 协协作单位位概况协作单位位北京康康拓生化化控制工工程公司司（即国国家医药药管理局局控制工工程中心心）成立立于19993年年7月，隶属国国家医药

17、药管理局局，是一一家依托托航天工工业部5502研研究所，实行企企业化管管理的研研究开发发事业单单位。公公司凭借借5022所雄厚厚的技术术力量和和灵活的的市场机机制，建建立了一一支人员员素质高高、新技技术开发发和工程程能力强强的技术术队伍，主要从从事制药药行业自自动化控控制技术术的研究究与开发发应用。现有员员工300多名，其中研研究员一一名，具具有中高高级以上上职称的的18人人，其余余均为从从事自控控或相关关专业的的科技骨骨干。几几年来，康拓公公司的系系统和产产品已经经成功地地推广应应用到几几十家制制药行业业的十多多个品种种，经济济效益显显著，带带动了整整个行业业生产水水平的提提高。12 协作单

18、单位优势势分析与其他从从事自控控技术研研究的单单位相比比，康拓拓公司具具有以下下优势：技术力力量雄厚厚，有国国家医药药管理局局和航天天部5002研究究所作坚坚强的后后盾；专业性强强，专门门从事医医药抗生生素发酵酵领域的的研究与与开发；工控产产品质量量过硬，康拓先先后研制制开发成成功KTT型智能能补料控控制器、系列防防污染控控制装置置、生产产过程控控制系统统及抗腐腐蚀、耐耐高温控控制阀门门等一系系列优秀秀的工控控产品； 实施施能力强强，多年年来在抗抗生素发发酵领域域积累了了大量的的实施经经验，并并有许多多成功的的范例。2与国国内外同同类系统统或产品品在性能能、价格格、服务务等方面面的比较较XX发

19、酵酵生产自自动化控控制（DDCS）工程主主要采用用美国HHoneeyweell公公司最新新生产PPlanntSccapee集散控控制系统统，现场场执行机机构大多多选用性性能优越越的国外外产品或或康拓公公司自制制产品，系统平平均无故故障时间间不小于于300000小小时，可可用率达达到999.999%，与与国内外外其他系系统（如如横河XXLDCCS控制制系统，西门子子控制系系统，欧欧陆控制制系统）相比具具有很高高的性能能价格比比，成熟熟性和可可靠性都都能够得得到保证证且技术术水平位位居世界界领先行行列。此此外，在在系统维维护方面面，康拓拓公司能能够保证证提供224小时时的电话话支持服服务和448小

20、时时的现场场服务，并能够够及时供供应各种种系统维维修配件件。四、项目目的内容容及目标标 1项项目的主主要内容容本项目将将对我公公司抗生生素发酵酵规模较较大的三三个红霉霉素车间间实现计计算机自自动化控控制，主主要内容容包括：二车间114个大大罐3885T发酵体体积；六车间114个大大罐7880T发酵体体积；九车间110个大大罐3330T发酵体体积；共计14495TT发酵体体积实现现计算机机自动化化控制及及与之配配套的发发酵工艺艺综合分分析系统统。主要技术术参数有有：11检检测参数数：发酵酵温度、罐压力力、空气气流量、PH值、溶解氧氧、空气气流量、发酵液液体积、尾气中中的二氧氧化碳和和二氧化化碳含

21、量量以及公公用系统统的参数数检测；12控控制参数数：温度度控制、PH控制制、补料料控制、消沫控控制、空空气流量量控制等等。2项目目的目标标21 功能目目标211对抗抗生素发发酵生产产过程实实现不间间断连续续监控，保证车车间生产产连续、稳定、安全、高效运运行；212满足足生产工工艺要求求，具有有现场操操作、参参数修改改、报警警显示、实时和和历史趋趋势显示示、报表表自动生生成以及及打印输输出等功功能；213具有有网络通通讯、数数据库接接口，可可实现信信息共享享。22 性能目目标221系统统的可靠靠性：由由于控制制器I/O端口口与现场场直接连连接，因因此对可可靠性要要求尤为为严格，拟选用用的集散散控

22、制系系统的平平均无故故障时间间应大于于300000小小时。222系统统的实时时性：对对现场监监控信息息实施实实时监测测，系统统采集信信号时间间必须满满足发酵酵生产工工艺要求求，既采采集参数数时间为为2秒的的实时要要求。223系统统的安全全性：系系统必须须对系统统管理员员、工程程师和操操作员设设置不同同的操作作权限，要防止止发生误误操作和和越权操操作。23 效益目目标发酵水平平提高110%，单罐消消耗下降降5%，产量提提高8%以上。五、项目目的技术术可行性性1.我国国测控领领域控制制系统结结构的发发展一个控制制系统由由I/OO设备（传感器器和执行行器）、控制硬硬件、控控制软件件、人机机接口及及与

23、信息息系统的的连接等等组成。设备级级现场总总线使II/O模模件和控控制箱得得以分开开，以太太网使得得现场采采集的数数据集成成到企业业应用中中。 1.1早早期的集集中式控控制系统统80年代代初期，控制系系统多使使用以单单板机组组成的微微机控制制装置，与上位位机系统统连接多多采用串串行通信信方式，所有模模件集中中布置在在一个或或几个机机柜中。由这些些装置构构成的系系统多为为集中式式控制系系统或分分层控制制系统。这种系系统为我我国自动动化控制制系统发发挥了重重要作用用，其开开拓性的的实践是是今天控控制系统统丰富多多彩的基基础。但但是，这这类系统统技术上上已经落落后，不不符合控控制系统统分布、开放的的

24、发展趋趋势。 1.2 DCSS控制系系统 DCS在在我国控控制系统统中得到到了广泛泛的应用用。传统统的DCCS主要要有4层层结构：第1层层是I/O层；第2层层是控制制器层；第3层层是人机机接口层层；第44层是企企业信息息系统层层。这种种结构除除在第33层、第第4层之之间采用用以太网网外，其其他都是是专用网网络，控控制设备备及软件件也是专专用的，开放程程度不够够，给系系统维护护及升级级带来不不便。 DCS在在设备配配置上还还要求网网络、控控制器、电源甚甚至模件件等都为为冗余结结构，支支持无扰扰切换和和带电插插拔，由由于设计计上的高高要求，导致DDCS成成本太高高。 1.3 PLCC可编程程逻辑控

25、控制器 严格说来来，单独独的PLLC因缺缺少人机机接口及及信息系系统等部部分，不不是一个个控制系系统。PPLC由由于其高高可靠性性及使用用的方便便性，占占领着很很大的市市场份额额。从控控制系统统结构来来看，传传统的PPLC相相当于通通用化的的微机监监控装置置，由电电源模件件、CPPU模件件、I/O模件件、槽板板及扩展展插箱组组成，使使用厂家家提供的的梯形图图逻辑语语言进行行编程。但随着着市场的的需要及及DCSS的挑战战，PLLC家族族在以下下几方面面得到了了发展：分布式式I/OO连接能能力方面面，由于于许多高高档PLLC支持持远程II/O及及现场总总线网络络（如DDeviiceNNet，Pro

26、ofibbus等等），使使PLCC向下连连接更分分布；厂级控控制系统统连接方方面，许许多PLLC支持持高速网网络，如如Ethhernnet ，CoontrrolNNet，Proofibbus等等；软件的的开放性性方面，由于许许多PLLC支持持OPCC标准（objjectt liinkiing andd emmbedddinng ffor proocesss cconttroll），使使软、硬硬件平台台之间的的数据通通信找到到了一个个实现的的标准。这种部部分开放放加上部部分专用用所构成成的系统统可能还还会延续续一段时时间。 但是，PPLC需需配置额额外的设设备和电电路，与与DCSS相比，虽有成成

27、本上的的优势，但可靠靠性、电电气性能能却不如如DCSS。 1.4 FCSS现场总总线控制制系统 FCS（fieeldbbus conntrool ssysttem）顾名思思义基于于现场总总线，根根据IEEC标准准及现场场总线基基金会的的定义：现场总总线是连连接智能能现场设设备和自自动化系系统的数数字式双双向传输输、多分分支结构构的通信信网络。现场总总线系统统应具有有以下技技术特点点：系统的的开放性性；互可操操作性与与可用性性；现场设设备的智智能化与与功能自自治性；系统结结构的高高度分散散性；对现场场环境的的适应性性。 由于有以以上技术术要求，现场总总线控制制系统将将是开放放系统的的主要支支撑力

28、量量。由于于受集团团利益的的限制，现场总总线网络络本身目目前还未未形成一一个单一一的标准准。 现场总线线控制系系统不仅仅需要控控制系统统设备制制造商的的支持，更主要要的是要要得到分分散在现现场的传传感器及及执行设设备的支支持，以以取代DDCS的的数字/模拟混混合技术术，成为为全数字字式系统统。这样样的系统统才会比比DCSS有很大大的技术术及成本本优势，但现场场总线控控制系统统近几年年内难以以实现。针对上述述所作比比较，结结合公司司DCSS第一期期工程的的经验得得失，我我们决定定本期项项目实施施仍然以以DCSS技术为为主体，兼顾现现场总线线技术。2. 用用DCSS技术实实现发酵酵过程监监控方案案

29、设计本工程将将对我公公司抗生生素发酵酵规模较较大的三三个车间间实现发发酵计算算机自动动化控制制。主要内容容：包括六车车间144个大罐罐7800T发酵酵体积、二车间间 144个大罐罐3855T发酵酵体积和和九车间间10个个大罐3330TT发酵体体积共计计14995T发发酵体积积实现计计算机自自动化控控制（DDCS）及与之之配套的的发酵工工艺综合合分析系系统。2.1需需求分析析要求以系系统的先先进性、成熟性性、可适适性、安安全性、可靠性性、可扩扩展性、可维护护性和性性能价格格比等作作为系统统方案的的设计原原则。2.1.1功能能目标2.1.1.11对抗生生素发酵酵生产过过程实现现不间断断连续监监控，

30、保保证车间间生产连连续、稳稳定、安安全、高高效运行行；2.1.1.22满足生生产工艺艺要求，具有现现场操作作和参数数修改、报警显显示、实实时和历历史趋势势显示、生成报报表（日日报表、批报表表等）及及打印输输出等功功能；2.1.1.33具有网网络通讯讯、数据据库接口口，可实实现信息息共享。2.1.2性能能目标2.1.2.11系统的的可靠性性系统选用用美国HHONEEYWEELL公公司生产产的PLLANTTSCAAPE集集散控制制系统，该系统统具有很很强的可可靠性、安全性性，同时时还具有有易扩展展等特点点，在发发酵控制制领域应应用较为为广泛，由于控控制器II/O口口与现场场直接相相连，因因此对可可

31、靠性的的要求尤尤为重要要，该系系统平均均无故障障时间不不小于331044小时，系统可可用率达达99.99%，模板板支持热热插拔，可进行行无扰动动切换。现场采采集信号号输入和和输出用用配电器器隔离；2.1.2.22系统的的实时性性对现场监监控信息息实施实实时监测测，PLLANTTSCAAPE集集散控制制系统采采集信号号参数时时间从00.1秒秒600秒不等等，根据据发酵生生产工艺艺要求，采集参参数时间间为2秒秒，满足足实时要要求；2.1.2.33系统的的安全性性系统对系系统管理理员、工工程师、操作员员有各自自不同的的操作权权限，对对一些重重要的操操作命令令进行口口令复核核和操作作复核，防止发发生误

32、操操作和越越权操作作。2.2控控制系统统结构原原理DCS系系统对发发酵过程程控制进进行实时时数据采采集、按按生产工工艺要求求控制参参数、生生成历史史曲线、生成日日报表或或批报表表及向主主干网传传输实时时数据和和历史数数据。发酵过程程控制系系统的构构成见图图：21”显示器打印机15”显示器工作站(工程师站)服务器(操作员站)打印机 以太网网以太网网控制机柜(扩展箱)控制机柜(控制器1)现场执行机构现场变送器接口仪表上位机由由一台服服务器（兼做操操作站）和一个个工作站站（管理理员和工工程师站站）组成成。日常常的生产产操作在在操作员员站完成成，管理理关键参参数整定定工作在在工程师师站完成成。操作作员

33、站和和工程师师站各配配置一台台打印机机，可进进行报表表打印及及数据历历史曲线线打印。控制器是是HONNEYWWELLL公司的的S90000回回路控制制器，可可并接多多个控制制器和连连接数个个扩展机机箱。控控制器和和服务器器及工作作站之间间、控制制器和控控制器之之间的网网络通讯讯是以以以太网（Ethhernnet）实现的的，先进进的以太太网（EEtheerneet）通通讯，为为以后全全公司计计算机联联网奠定定了基础础。接口仪表表如SFFP-XX多功能能配电器器有效地地将供电电、信号号输入、信号输输出三者者实施分分离，抗抗共模干干扰能力力30000V，切断测测控元件件和系统统回路之之间有害害地电耦

34、耦合，将将干扰抑抑制到最最小程度度，将各各通道之之间的干干扰抑制制到最小小程度。传感器根根据被测测对象的的内容，分为温温度传感感器、PPH传感感器、压压力传感感器、DDO传感感器、尾尾气COO2传感感器、流流量传感感器和称称重传感感器等。传感器器的参数数及性能能见表：传感器温度压力PHDO尾气COO2流量称重型号Pt100024000仪表45000仪表45000仪表9m毛细细管量程0-1550/22000-0.25/0.7MMpa0-144PH0-1000%0-1000%待定待定精度0.330.33%0.001Mpa0.11%0.11%1.00%0.22%输出4-200mA4-200mA4-2

35、00mA4-200mA4-200mA4-200mA4-200mA工位公用工程程公用工程程大罐大罐大罐大罐大罐执行机构构是DCCS系统统对现场场实施控控制的执执行器。执行器器应满足足生产过过程中的的各种环环境要求求，耐高高温、耐耐腐蚀、动作灵灵敏、不不染菌等等。采用用北京康康拓公司司自行研研制的不不锈钢波波纹管隔隔膜汽动动阀系列列产品满满足了以以上要求求。2.3系系统组态态HONEEYWEELL PLAANTSSCAPPE组态态软件是是在Wiindoows Nt基基础上开开发的组组态软件件。PLLANTTSCAAPE 服务器器维护着着系统实实时数据据的采集集，生成成实时数数据库，非常方方便地通通

36、过网络络来监视视、控制制当前生生产过程程，运用用Exccel Datta EExchhangge 实实现任意意点、任任意时刻刻数据报报表生成成。2.3.1下位位机系统统组态在系统组组态中，对信号号点定义义均使用用7个字字母，按按如下方方式定义义：物理量+罐号+特征XX +XXXX + XX如：TCC3011PV3011温度检检测值物理量的的符号：TC温度 PAA压力 FAA流量 PHHPH值值 DOO溶氧 COOCO2特征：PPV检测值值 SP设定值值 AAR报警范范围 KKP比例系系数 KKD微分系系数 KKI积分系系数 TTM最大输输出时间间 HT加热水水最大时时间2.3.1.11 大罐罐

37、温度控控制组态态根据被控控对象的的要求，规划设设定各输输入输出出模件和和控制器器的类型型与地址址，制定定组态方方案。以以3011大罐温温度控制制为例，介绍用用连续控控制图（CCCC）实现现连续控控制的组组态方案案。见图图1：UAI 1Add0PID 2RSP AL1* AL2* TCC3011SPAO 3Add32图1：连连续控制制组态（CCCC）的方方案在发酵过过程中，微生物物生长代代谢大部部分是产产热过程程，温度度控制就就是要将将菌种生生长过程程控制在在一定温温度范围围。通常常情况下下，发酵酵罐的产产热量大大于散热热量，因因此我们们实施的的控制实实际上是是一个降降温过程程。发酵酵罐的体体积

38、较大大，且随随着发酵酵过程的的进行，发酵液液体积也也不断增增大，因因此系统统的惯性性和滞后后较大，PIDD调节规规律是最最经典的的控制方方法。经典PIID算法法的方程程式如下下： （1）（1）式式中，ee(t)：控制制的输入入信号，一般是是指输入入信号和和反馈信信号之差差，这里里指3001罐温温度模拟拟值的输输入值。U(t)：控制制的输出出信号，一般为为受控对对象的控控制信号号，这里里指调节节阀的阀阀位。Kp：控控制比例例系数。Ti：控控制积分分系数，这里指指积分时时间。Td：控控制微分分系数，这里指指微分时时间。将（1）式表为为增量形形式，即即为：u(kk)=KKpee(k)-e(k-11)

39、+Kiee(k)+kdde(k)-2e(k-11)+ee(k-2) （22）在实际控控制中，大多采采用增量量式PIID算法法，优点点是：第一，计计算机只只输出增增量，误误差动作作影响小小，执行行器只进进行增量量动作。第二，算算式中不不需要累累加，增增量大小小只与近近几次采采样值有有关。第三，对对任何故故障或切切换冲击击小。Honeeyweell Connfiggrattionn组态软软件将PPID运运算“模块”化处理理，在开开发软件件过程中中，调用用相应“模块”即可。见上图图。“模块”软件PPID11包含了了（2）式的运运算过程程，根据据生产工工艺要求求，修改改“模块”中Kpp比例系系数、KK

40、i积分分系数、Kd微微分系数数，正确确完成PPID11“模块”内容组组态，即即实现了了完整的的PIDD运算。PIDD控制除除此之外外还有PPID22串级控控制，PPID33串级加加连锁控控制等方方式。“模块”AO是是“模块”PIDD1运算算结果的的赋值（u(kk)），AO增增量的大大小改变变执行器器的动作作，实现现温度的的控制。空气流流量、水水流量等等参数的的控制与与大罐的的温度控控制过程程一致，且执行行器均为为调节阀阀。Honeeyweell Connfiggrattionn组态软软件连续续控制图图（CCCC）还还实现了了其他运运算“模块”化，如如梯形逻逻辑运算算、布尔尔运算、算术运运算、常

41、常用函数数计算、设定点点程序、报警等等。2.3.1.22 PHH控制组组态以3011罐PHH控制为为例，介介绍用梯梯形逻辑辑控制图图实现逻逻辑控制制的方案案。发酵过程程中PHH值的变变化决定定着菌种种的生产产特性，准确检检测PHH值，以以及将PPH值控控制在菌菌种生长长的最佳佳条件，是发酵酵过程中中至关重重要的条条件。一一般说来来，抗生生素发酵酵是一个个产酸过过程，在在生产过过程中往往往采用用加碱水水或氨水水的方法法调节PPH值。发酵液PPH值变变化原因因很多，主要原原因是菌菌种自身身的代谢谢特性。发酵罐罐体积较较大，发发酵液随随着发酵酵过程的的进行体体积也不不断增大大，因此此PH值值也是一一

42、个大惯惯性、大大滞后的的控制对对象。PPH值控控制的输输出是开开阀时间间，通过过控制开开阀时间间长短控控制加氨氨量或加加碱量，控制算算法采用用带时间间比例的的比例微微分PDD运算。PD算法法的方程程式如下下： （3）用增量形形式表示示如下：u(kk)=KKpe(k) +Kdee(k)- ee(k-1) （44）（4）式式中，ee（k）：第kk次采样样值偏差差，e(k-11)为上上次偏差差。Kp：比比例系数数。 Kd：微分系系数，这这里指微微分时间间。若控制敏敏感精度度在0.1PHH，讨论论（4）式运算算，有以以下几种种情况：u(kk)= 11，Kppe(kk) +Kdee(k)- ee(k-1

43、) 0ee(k)00.1PPH 3，0 e(kk)00 4，0 关断断备用阀阀 ee(k)0且且e(kk)-ee(k-1)0.11PH把逻辑控控制和PPD运算算控制结结合起来来，用流流程图形形式表示示如下：补碱开车车操作入入口自动吗？N 控制周周期到否否？N 采PPH值，计算ee(k) ee(k)0且且e(kk)-ee(k-1)0.11PHYYu(kk)=1100%？ 按公公式计算算u(kk) 开阀阀，加碱碱返回PH值控控制的软软件开发发是用梯梯形逻辑辑（RLLL）控控制图实实现的。2.3.1.33 补料料控制组组态以下介绍绍3011罐补料料控制方方案。补料控制制的目的的是不使使菌种在在发酵过

44、过程中耗耗尽基础础料，导导致生产产环境破破坏，终终止代谢谢，影响响产品的的质量。补料计计量是采采用等时时间间隔隔一罐一一罐地向向发酵罐罐注入料料液，而而且每罐罐料液放放料过程程可以采采用“脉冲流流加”方式，即多次次少量逐逐渐放料料，直至至放完本本罐，进进入下一一个补料料周期。其原理理示意图图如下： 视视 计算算机4L或22L计量量罐 镜V1 VV2当补料过过程工艺艺要求补补料时，计算机机发出补补料指令令，开始始第一周周期补料料过程，V1阀阀开，VV2阀闭闭，料液液注入补补料罐，当料液液触及到到罐顶采采样电极极时，料料液注满满计量罐罐，（44L或22L），计算机机给出指指令，VV1阀闭闭，V22

45、阀开。为保证证料液匀匀速注入入发酵罐罐，放料料过程采采用“脉冲流流加”方式，分数次次开V22，直至至料液放放完为止止，进入入下一个个补料周周期，以以次类推推。计算算机采集集补料次次数，根根据计量量罐地体体积，计计算出补补料总量量，并实实时显示示。补料控制制过程需需要几个个参数：补料速率率：每小小时补料料地体积积，体积积单位为为L。最大V11入料阀阀开阀时时间：tt1maax 最大V22出料阀阀开阀时时间：tt2maax确定这几几个参数数，与补补料过程程出现意意外有关关，计算算机根据据此参数数进行报报警。2.3.2上位位机组态态检测点和和控制点点确定以以后，进进行下位位机组态态，过程程点数据据留

46、存在在PLAANTSSCAPPE数据据库中。PLAANTSSCAPPE服务务器运行行在Wiindoows Nt网网络操作作系统环环境下，采用以以太网（ethhernnet）结构、SQLL数据库库、TCCP/IIP协议议，由于于使用了了这些工工业标准准化技术术，因此此很容易易开发一一个集成成的、开开放的监监控系统统。PLLANTTSCAAPE已已有准备备好的标标准的组组态界面面，内容容多样，形式丰丰富，也也有为用用户自己己开发界界面文件件而设置置的应用用功能块块。PLANNTSCCAPEE系统标标准显示示和功能能有：.时间汇汇总显示示.操作组组显示.报警汇汇总显示示.趋势图图显示.报表汇汇总.操

47、作站站状态显显示.通讯通通道状态态显示.控制器器状态显显示.组态菜菜单2.4 报表设设计：PPLANNTSCCAPEE服务器器维护着着系统实实时数据据的采集集，生成成实时数数据库，非常方方便地通通过网络络来监控控当前的的生产过过程，运运用ExxcellDatta EExchhangge来实实现任意意点和任任意时刻刻数据报报表的自自动生成成。2.5 发酵工工艺综合合分析：利用DDCS监监控获得得的罐上上实时数数据信息息（如温温度、压压力、溶溶解氧（DO）、pHH、称重重、变频频转速、空气流流量、补补料速率率、尾气气氧和尾尾气二氧氧化碳等等）画出出历史曲曲线，根根据曲线线图观察察各参数数对发酵酵过

48、程的的影响以以及多种种参数的的综合作作用所出出现的现现象从而而对发酵酵全过程程进行深深入研究究，达到到优化生生产工艺艺的目的的。六、工程程费用计计划及设设备选型型费用或设设备项目目产地或公公司数量单位单价金额计算机及及控制设设备HoneeyWeell2套75150仪器仪表表康拓2套1836执行机构构康拓METTTLERR2套82164传感器康拓METTTLERR2套150300分析仪器器和软件件上海2套100设计调试试集成等等2套2550辅材及配配套改造造等62支付工程程利息138合 计（万元） =SUM(ABOVE) 10000七、项目目实施计计划 1项项目实施施计划时时间表 111 项目目

49、进度计计划实施步骤骤目 标完成时间间第一阶段段完成二车车间144个大罐罐和九车车间100个大罐罐的计算算机自动动化控制制20011年元月月9月第二阶段段完成六车车间144个大罐罐的计算算机自动动化控制制，并完完成整体体集成20011年100月20022年6月月12 项目培培训计划划培训步骤骤培训内容容参加人员员完成时间间第一步计算机自自动化控控制基本本原理及及集散控控制系统统相关知知识参与项目目实施的的专业技技术人员员20011年1-3月第二步系统控制制知识讲讲座，要要求培训训人员懂懂得控制制的一般般性原理理参与项目目实施的的车间管管理人员员和仪表表工20011年4月月第三步系统调试试、安装装

50、的基本本要求和和注意事事项参与系统统安装、调试的的车间有有关人员员等20011年4月月9月第四步系统调试试运行基基本要求求，系统统操作及及日常维维护的注注意事项项等车间相关关操作人人员和仪仪表工等等20011年6月月20002年年3月13 项目投投资计划划投资期费用项目目主要用途途金额第一阶段段二、九车车间系统统实施主要用于于购置计计算机及及控制系系统、传传感器、执行机机构、仪仪器仪表表和计算算机软件件等；还还包括前前期安装装的辅助助材料和和技术指指导费600万万元第二阶段段六车间系统实施施主要用于于购置计计算机及及控制系系统、传传感器、执行机机构、仪仪器仪表表和计算算机软件件等；还还包括前前

51、期安装装的辅助助材料和和技术指指导费400万万元2项目目实施的的保证措措施21 组织保保证成立项目目实施工工作小组组，由公公司副总总经理杨杨生武同同志担任任组长，生产总总监李水水龙同志志为副组组长，小小组成员员由计算算机中心心、机动动部、供供应部和和各车间间相关人人员组成成。计算算机中心心主要负负责方案案设计、合同签签订、计计算机组组态技术术和控制制技术的的应用、系统调调试等工工作，机机动部和和车间负负责现场场安装、配套设设备改造造、仪器器仪表的的调试等等，供应应部负责责辅材的的采购。22 条件保保证221 资资金保证证：千方方百计筹筹措资金金，通过过贷款和和挤占自自有资金金相互结结合的办办法

52、来满满足项目目实施的的资金要要求；222人力力保证：加强学学习与培培训，提提高项目目实施人人员的技技能水平平，为项项目的成成功应用用提供人人力保证证；223 制制度保证证：出台台计算机机自动化化控制实实施及运运行系列列管理规规定，从从制度上上保证项项目的成成功应用用；224其他他条件：宣传发发动，群群策群力力，改变变系统应应用环境境，竭力力做好项项目启动动前的各各项准备备工作。23 协作单单位要成功应应用发酵酵自动化化控制系系统，就就必须有有一只经经验丰富富、技术术实力雄雄厚的开开发和实实施队伍伍。为此此，我们们在充分分考察和和论证的的基础上上，拟定定北京康康拓生化化控制工工程公司司作为项项目

53、的主主要协作作单位。北京康康拓公司司亦保证证给予项项目实施施最大限限度的支支持，如如安排最最为精干干的力量量投入该该项目，并在开开发经费费上作出出优惠和和让步。八、总投投资估算算和资金金筹措1总投投资估算算本项目利利用中湘湘XX现现有设备备和水、电、汽汽、气等等配套公公用设施施，增加加计算机机自动控控制系统统所需设设备。项项目所需需资金估估算如下下表：单位：万万元序号项目名称称资金估算算1计算机及及控制设设备150.002仪器仪表表36.0003执行机构构164.004传感器300.005分析仪器器及软件件100.006设计调试试集成等等50.0007辅材及配配套改造造等62.0008工程利息

54、息138.009合计10000.0002资金金筹措21 资金运运用计划划： 计划运运用资金金总额 10000万元元 其中：20001年计计划使用用 7000万元 20002年计计划使用用 3000万元22 资金来来源计划划：新增资金金 110000万元 其其中：自自筹 3300万万元 银行行贷款 7000万元23 贷款偿偿还计划划：20044年偿还还7000万元本本金及其其相应利利息。九、经济济、社会会效益评评价1财务务成本分分析11产产品生产产成本分分析：红红霉素罐罐批材料料消耗预预计平均均下降55%，DDCS实实施前后后，红霉霉素产品品成本可可比较如如下：项目DCS实实施前DCS实实施后差额产品产量量（60000+1120000+550000）112=22760000十十亿（60000+1120000+550000）11.088122=29980880十亿亿220880十亿亿原材料成成本3700000000.0003515500000.000-185500000.000动力成本本4619996440.000