基于FPC2000 DCS的發酵過程智能控制系統

3.2 組態軟件功能

FPC2000DCS的組態監控軟件以數據庫為核心，采用模塊化方法進行程序設計。按模塊功能劃分，整個組態軟件由工程師功能、操作員功能、通訊和數據采集功能、數據庫管理和系統監控功能5部分構成。

工程師站提供系統所需的全部組態與組態與組態系統維護功能，可方便地擴充系統的功能，例如能方便地加入一個新的模塊，而不需要改整個系統的軟件結構。操作站提供操作員所需的各種操作功能，可以顯示各種畫面，生成各種報表，可綜合系統歷史資料，指導控制操作。

監控級通信軟件分為兩部分，即與控制站的通信和與管理系統的通信。數據庫管理模塊主要功能是記錄和整理各類過程資料和信息，數據庫包括實時數據庫、歷史數據庫、報警數據庫、離線數據庫、智能控制系統的知識庫等，其中實時數據庫是FPC2000DCS組態軟件的核心。除實時數據庫外，其它數據庫都采用關系數據庫結構設計。

監控級計算機的系統監視功能可使操作員坐在控制臺前便可觀測到所有設備的運行狀況。每個設備不斷地執行自診斷，并向操作站報告診斷結果，操作站對所有設備進行定期掃描，收集它們的診斷結果并顯示。操作站的監視功能以后臺方式運行，自動完成。任務調度功能協調各任務的執行，任務調度策略是按系統中各任務優先權大小決定任務被分行的先后次序。

智能控制子系統是FPC2000DCS特有的功能，針對發酵過程的特殊要求而開發，智能控制技術與集菜控制系統（DCS）結合，使DCS躍升到一個更高的水平。

4、 發酵過程智能控制

4.1 FPC2000DCS在補料分批發酵過程控制中的應用

補料分批發酵是介于分批發酵和連續發酵之間的過渡類型，它兼有分批發酵和連續發酵的優點，而且克服了兩者的缺點，是目前發酵工業中較有代表性的一種發酵工藝。FPC2000集散控制系統應用于補料分批發酵時用過程總線聯網方式，減少布線量，使系統維護方便。

發酵過程中溫度、PH、溶氧、泡沫、壓力等是設定值控制。但它們有兩個特點：（1）設定值并非整個過程保持常數，而是分段（曲線）控制，每段有一個優化設定點；（2）發酵過程有活細胞活動，是個不可逆的過程，大的、突然的擾動應盡量避免。

4.2 罐溫復合模糊控制系統

對于罐溫這樣具有大滯后和時變性的系統，當τ較大時，PID控制會引起系統的響應超調過大或發生振蕩。Smith預估補償法是解決純滯后問題的一種有效方法，但需要知道被控對象的精確數學模型，這在罐溫控制中很難做到。大量應用實例表明：模糊控制的魯棒性較好，對純滯后及被控對象參數的變化不敏感，但因控制規則粗糙容易產生穩態誤差，當較大時，尤其如此。由于PI控制克服穩態誤差的能力較強，為此采用復合模糊控制方法，其主要思想是：把模糊控制與PI控制相結合組成復合模糊控制器，通過一個切換開關對被控對象實施控制，切換時機由誤差和誤差變化率來確定。復合模糊控制系統的結構如圖3所示。圖中PI為常規比例積分調節器，FLC為模糊控制器，K為控制開關。