基于FPC2000DCS的发酵过程智能控制系统

　　1、 引言

　　发酵工业是技术密集型的产业，它涉及到微生物学、生物化学、化工、自动控制技术和计算机技术等。在发酵工业中，发酵罐的何种从几立方米发民到几十立方米，而今是几百个立方米，甚至上千立方米。对于这样大型的发酵罐系统，若操作控制不当，将会造成极大的经济损失。对于具有高度非线性、时变性和复杂相关性的发酵过程，为了获得高的产率和提高经济效益，加强发酵过程，为了获得高的产率和提高经济效益，加强发酵过程的监督和控制是非常重要的。

　　集散控制系统(DCS)是70年代中期发展起来的自动控制系统装备，它集计算机软件和硬件技术、控制技术、通讯技术、图形显示技术、冗余技术、故障诊断技术和先进控制技术为一体。控制分散、危险分散，而操作集中、管理集中是DCS的基本设计思想。分层阶梯的分布式结构，灵活、易变更、易扩展是DCS的特点。

　　针对我国发酵企业规模相对较小而控制要求较高的情况有必要开发适用于发酵过程优化控制的低成本、开放型、高性价比的集散控制系统。并将智能控制技术融入传统的集散控制系统中，采用模糊控制、专家系统与常规控制相结合的技术，提高控制精度。

　　2、 FPC2000集散控制系统的硬件结构

　　从发酵过程管理和控制两方面综合考虑实现总体目标最优化出发，企业管理控制系统可分为3级，即管理级、监控级和直控级，构成管控一体化的综合系统。

　　FPC2000DCS系统硬件主要由直控级控制站、监控经计算机系统、数据通信系统和管理计算机系统四部分组成，系统硬件结构如图1所示。监控级计算机通过现场过程总线，最大可接128个直控级控制站。管理计算机通过局域网与监控级计算机相联，具有将生产现场控制和生产管理集成的功能。

　　直控级控制站采集现场测量信号经运算后交结果送回现场执行器对生产过程进行控制，它是DCS的基础，其它部分都是有赖于它才能发挥作用。控制站通常安装在工业现场，通过现场总线与监控级计算机相连。常用的控制单元如下：单回路或双回路智能表、可编程控制器(PLC)、多功能控制器、数据采集器、变频器等。

　　监控级计算机系统主要履行工程师站、操作员站、实时通讯、实时数据库管理及系统监视、优化运算等功能。管理级计算机系统主要履行管理(调度)决策职责。

　　要构成这样的三经集散控制系统，其核心的问题是联网功能，它包括监控经与管理经之间构成的局域网络(目前采用广泛使用的3+网或Novell网)、各控制单元与监控级之间构成的现场总线网络(最简单的办法是用RS485串行通讯方式，对于上述各过程控制单元和监控计算机都有标准的串行通讯接口，实现起来较容易。这种通讯方式当控制单元较多时效率较低，所以适用于中小型系统)。