使用NI PAC和LabVIEW軟件控制藻類生物燃料的生產

Solix自動化系統的挑戰

我們的AGS自動化系統所面臨的挑戰在于數據采集及控制的開發，以用來管理、控制培育過程。我們需要一個單獨的技術平臺支持研發試驗及產業化運行，加速這項新技術從實驗室到示范工廠的轉化。出于研發考慮，平臺必須靈活方便，以方便工程師和科學家在實驗室的單獨測試系統進行試驗。可使用多種化學、物理傳感器及流量驅動器。出于工業環境中的工廠運行考慮，平臺必須穩定、可靠、簡單，同時必須可與工業規模的儀器儀表及控制進行連接。此外，所有數據都必須存儲在一個中央資料庫中，并以多種直觀、有用的格式加以顯示，提供給經理、操作員、研發人員等所有相關人員。

使用NI產品解決藻類生物燃料生產面臨的挑戰

我們使用LabVIEW開發了AGS的整個監測控制及數據采集（SCADA）系統，包括操作員的用戶界面，以及用于監測控制藻類培育過程的數據日志及Compact FieldPoint 代碼。

我們的試驗工廠擁有AGS氣流和液流輸送、藻類培育、采收、加工成品（如燃料原料）等一系列系統。開發控制解決方案時，我們有幾種可能的設計選擇，包括設計一個大型分布式控制系統（DCS）或使用低端可編程邏輯控制器（PLC）。我們選擇了LabVIEW和NI公司的可編程自動控制器（PAC），因為我們需要將仿真器、控制器、SCADA及網絡報告集成至一個單獨的軟件解決方案。使用NI公司的產品后，我們既擁有了一個可自定義的測量和分析系統，又同時具備DCS的功能，為我們提供了極大的便利。

Compact FieldPoint系統從傳感器收集所有需要的輸入數據，并執行專有的控制算法，為藻類生長提供必須的營養物質。此外， LabVIEW圖形界面還可顯示關鍵過程參數，設備操作人員可定期進行監控，了解工廠的運行狀況。數據將自動保存在LabVIEW DSC模塊數據庫中，方便進行后期檢索和處理。如果關鍵參數的數值超過安全范圍，就會通過本地報警系統、操作員界面和手機短信或傳呼機的方式通知操作員。

使用LabVIEW，我們可以收集針對不同藻類的各種小型、大型過程試驗的數據，并對它們在不同氣候環境下的反應進行歸類總結。除了控制藻類生物燃料生產過程，LabVIEW和NI硬件還可記錄每次試驗的一系列測量值，為我們的研究人員和控制工程師提供有價值的數據。然后我們使用DIAdem進行后期數據分析。在研究中使用此反饋數據，可幫助我們確定在特定條件下AGS需要的二氧化碳的等級和其他營養成分，實現最優生產。

擴展數據采集及控制系統

在Coyote Gulch示范工廠，我們目前用于監測、控制AGS系統的是Compact FieldPoint?，F在，工廠部署將要擴展到更大的區域，因此我們必須大幅降低每個控制點的成本，這就要求我們研究可替代的控制解決方案。我們計劃過渡到較低成本的設備，考慮使用NI RIO與NI無線傳感器網絡（WSN）平臺。在未來，我們可將這些產品與現有的NI軟硬件組件集成系統相結合，可能會更加滿足我們的需求。

藻類生物燃料有望從根本上解決能源問題，并在解決溫室氣體排放上發揮主導作用。NI提供的產品、工具及持續的技術支持，幫助我們能夠快速開發、部署藻類生長技術，進行燃料生產。隨著我們的系統部署不斷擴大規模，我們亦希望與NI的戰略合作伙伴關系能夠繼續為我們的擴大提供支持。