Система для автоматического управления группами аппаратов циклического действия

(51) М. Кл. О 27 00 заявкис присоединени Государственный комите 23) Приоритет СССР делам изобретен(53) УДК 663,14(08 и открытии 45) Дата опубликования описания 15.0(72) Авторы изобретени анукаев, С. М. Чернер, В. В. Алеш К, И, Диденко, А. В, Бабаянц и В Грозненское научно-производственПромавтоматика 71) Заявит А ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ППАРАТОВ ЦИКЛИЧЕСКОГ РАВЛЕНИЯ ДЕЙСТВИЯ(54) СИСТЕ ГРУППАМИ рализованный обмен информацией с эмиттерно-вычислительной машиной и децентрализованными устройствами пневматического управления аппаратами и транспортны 5 ми коллекторами, что приводит к значительным потерям времени и нестерильнымоперациям, снижению производительностиферментационного строения.Целью изобретения является повышение10 производительности за счет сокращениядлительности подготовительных и предотвращение нестерильных операций,Цель достигается тем, что система дляавтоматического управления группами ап 15 паратов циклического действия снабженадатчиками расхода реагентов, температурыстерилизации аппаратов, уровня, соединенными с входами блоков преобразования,выходы которых подключены к блокам20 автономного обмена информацией и дистанционного управления исполнительными механизмами; задатчиками регуляторов ивременных программ, подключенными кблоку регулирования, взаимосвязанными25 между собой по количеству аппаратов блоками управления проверкой герметичности,стерилизации, процесса выращивания, аварийной разгрузкой и подготовкой аппарата, выходы этих блоков соединены с блоз 0 ками регулирования, автономного обмена Изобретение относится к микробиологической и медицинской промышленности и применяется в системах для автоматического управления группами аппаратов циклического действия ферментационных строений, например ферментеров, инокуляторов, коллекторов.Известна система для автоматического управления группами аппаратов циклического действия, включающими ферментеры, инокуляторы и коллекторы, содержащие датчики расхода воздуха, температуры, давления, уровня жидкости и пены, исполнительные механизмы и взаимосвязанные блоки преобразования входных сигналов, регулирования, дистанционного управления исполнительными механизмами, сравнения, формирования аварийных сигналов, индикации измеряемых параметров и выполняемых операций, автономного обмена информацией, управления загрузкой, посевом и разгрузкой аппаратов, автономного и централизованного управления 1.Однако эта система не обеспечивает автономного управления термозащитой транспортных коллекторов, проверкой герметичности и стерилизации аппаратов и коллекторов, процессом выращивания, аварийной разгрузкой и подготовкой, Кроме того, данная система не обеспечивает центеч Мну А;, А;.;. Ов 1 лщийинформацией, индикации выполняемых операций, формирования аварийных сигналов, дистанционного управления исполнительными механизмами управления термозащитой коллекторов, а входы их - с блоками сравнения и автономного управления, и взаимосвязанными между собой по числу коллекторов блоками управления проверкой герметичности, стерилизации .и координации, выходы которых связаны с блоками автономного обмена информацией, индикации выполняемых операций, регулирования, формирования аварийных сигналов, дистанционного управления исполнительными механизмами коллекторов, а входы - с блоками сравнения и автономного управления коллекторами и блоком обмена информацией, а последний соединен с блоками автономного обмена информацией.На чертеже изображена блок-схема системы для автоматического управления группами аппаратов циклического действия.Система включает аппараты 1 циклического действия - ферментеры, инокуляторы с установленными на них датчиками 2 - 9 расхода реагентов и воздуха, давления, температуры, стерилизации и ферментации уровней в аппарате, пены и в системе охлаждения, коллекторы 10 с установленными на них датчиками 11 - 12 давления и температуры стерилизации, блоки 13 преобразования входных сигналов, соединенные своими входами соответственно с датчиками 2 - 9 и 12, блоки 14 регулирования, связанные с блоками 15 задания установок регуляторам и временных программ и блоками 13 преобразования входных сигналов. Кроме того, система также снабжена блоками 16 - 17 дистанционного управления, исполнительными механизмами 18 - 22, установленными на соответствующих трубопроводах подачи реагентов, воздуха, отходящего воздуха, пара, воды в систему охлаждения аппарата 1, исполнительными механизмами 23 - 24 сброса и подачи пара в коллекторы 10 и позиционными исполнительными механизмами 25 - 26, установленными в аппарате 1 и коллекторах 10, блоками 27 - 30 индикации технологических параметров, автономного обмена информацией, сравнения и формирования аварийных сигналов, взаимосвязанные блоки 31 - 38 управления, проверкой герметичности, стерилизации, загрузкой, посевом, выращиванием, разгрузкой, аварийной разгрузкой и подготовкой аппарата 1, блокам 35 - 41 автономного управления, индикации выполняемых операций и управления термозащитой коллекторов; блоками 42 - 43 управления проверкой герметичности, стерилизации, блоком 44 координации коллекторов, блоком 45 обмена информацией и блоками 46 и 47 централизованно 5 1 О 15 ю 25 зо 35 40 45 50 55 бО 65 го управления и информации. При этом блоки 31 - 38 управления подключены своими входами к блокам 29 и 39 сравнения сигналов и автономного управления, а выходами к блокам 14, 17, 28, 30, а также к блоку 41 управления термозащитой коллекторов, блоки 42 - 44 управления соединены с блоками 14, 17 и 28 - 40, а блок 45 обмена информацией с ЭВМ, связанный с децентрализованными блоками 28 обмена информацией и блоками 46 - 47 централизованного управления и информации,На чертеже показаны блоки 2 - 9, 13 - 22, 25, 27 - 41 управления одним из аппаратов, блоки 42 - 44 управления одним из коллекторов, для управления соответственно остальными аппаратами и коллекторами система снабжена аналогичными блоками.Система работает следующим образом, Сигналы от датчиков 2 -аппарата поступают в блок 13 преобразования входных сигналов, где осуществляется их фильтрация, линеаризация и масштабирование. С выхода блока 13 эти сигналы поступают в блоки 14, 27 - 29 регулирования, индикации технологических параметров, автономного обмена информацией и сравнения сигналов; Сигналы, соответствующие расходу реагентов через 14 и 16, поступают к исполнительным механизмам 18. Блок 15 задания уставок регуляторам и временных программ обеспечивает возможность изменения значения регулируемого параметра от оператора, также ввода программы изменения параметра во времени, которые поступают в блок 14 в качестве задания. Сигналы от датчиков 3 - 6 через блоки 14 и 16 поступают к исго,-,птельпым механизмам 19 - 22 установленным соответственно на трубопроводах подачи воздуха, отходящего воздуха, пара и воды. Включение, отключение и изменение задания регулятором осуществляют в зависимости от выполненной операции, информация о которой поступает от блоков 31 - 38. Посредством блока 27 осуществляется автономная избирательная индикация технологических параметров. Информация о значении измеряемых параметров также поступает в блок 28, где они сравниваются с фиксированными значениями и результирующий сигнал, представленный логическими О и 1, поступает в блок 30 формирования аварийных сигналов, куда также поступает информация от датчиков 8 - 9 уровня пены и уровня в системе охлаждения, информация о выполненной операции требует положения исполнительных механизмов от блоков 31 - 38, а также информация об истинном положении исполнительных механизмов 18 - 22 и 25.Блоки 30 формируют сигналы отклонения параметров путем передачи на выход информации от блоков 29 в зависимости от выполняемой операции, а также сигна 822661лы несрабатывания исполнительных механизмов путем логического сравнения информации о требуемом и истинном их положении, Аварийная информация с выхода блоков 30 поступает на вход блоков 28 автономного обмена информацией, куда также поступает информация о значении технологических параметров от блоков 13 о выполняемой операции, соответственно от блоков 31 - 38, 42 - 44, 18 - 26, а также о выполнении программы и режима упоавления агрегатом или коллектором. При помощи блока 28 указанная информация передается блоку 45 центрального обмена информацией и через него в ЭВМ, а также в блоки 46 и 47 централизованного управления и информации.Блок 31 управления проверкой герметичности обеспечивает выполнение требуемой последовательности операций наполнения аппарата сжатым воздухом, выдержки, контроля падения давления и т. д. При этом осуществляется формирование командной информации управления исполнительными механизмами и регуляторами, причем каждой операции соответствует определенная комбинация положения исполнительных механизмов, определяемая программой управления. Включение блока 31 осуществляется по информации об окончании выполнения цикла от блока 38, переход от текущей операции к последующим - по информации о достижении давлением регламентных границ от блока 29 и информации от блока автономного управления 39.Блок 32 управления стерилизацией обеспечивает выполнение заданной последовательности операций нагрева аппарата, выдержки, степилизации трубопооводов и охлаждения. При этом осуществляется управление исполнительными механизмами, включение регулирования температуры и давление стерилизации. Включение блока 32 осуществляется по информации об окончании проверки герметичности от блока 31 и информации пуска агрегата от блока 44 координации, передающейся посоедством блоков 28 и 45, переход от текущей операции к последующим - по информации о достижении павлением, температурой стерилизации и уровнем в систелту охпаждения регламентных границ от блока 29 н датчика 9,Блок 33 управления загрузк. й аппарата обеспечивает выполнение операций загрузки, заполнения системы охлаждения и охлаждения питательной спеды. Включение блока 33 осуществляется по информации о завершении стерилизации от блока 32 и инфопмации разрешения загрузки, поступающей чеоез блоки 28 и 45 от блока 44 координации загрузки, смена выполняемых операций по информации о достижении регламентных границ уровнем в аппа Блок 38 управления подготовкой аппарата обеспечивает, при необходимости, выполнение операций мойки аппарата растворами (например, щелочи) и водой, после чего формирует также команды исполнительным механизмам, при которых возможна разгерметизация аппарата и, при необходимости, выполнение работ по его ремонту и профилактике. Включение блока происходит по инфоомации от блоков 36 или 37, смена операций - по информации по достижении уровнем в аппарате и давлением регламентных границ от блока 29.Смена операций в блоках 31 - 38 может осуществляться от блока 39. С его помощью также осуществляется изменение режимов 50 55 60 5 10 15 20 25 30 35 40 45 работы блоков и перевод к выполнениюпроизвольной операции по инициативе оператора.Блок 41 управления термозащцтой коллекторов служит для управления позиционными исполнительными механизмами, установленными на трубопроводах передачи продуктов между коллекторами и аппаратом и исполнительными механизмами отвода конденсата из этих трубопроводов. В зависимости от информации от блоков 44 координации и блоков 31 - 38 он обеспечивает формирование команд на подачу пара в коллекторы при отсутствии передачи продукта по данному коллектору, переход на локальную термозащиту при передаче продукта в другой аппарат и ее снятие прц передаче продуктов в данный аппарат.Блоки 40 обеспечивают автономную индикацию выполняемых операций, блоки 17 и 18 дистанционного управления исполнительными механизмами обеспечивают возможность дистанционного управления при отказе блоков 2 - 15, 27 - 41, 42 - 44 и наладочном режиме.Каждый из коллекторов (загрузочный, выгрузочный, посевной и т. д.), число которых зависит от получаемого продукта, снабжены датчиками 11 ц 12 давления ц температуры стерилизации, исполнительными механизмами 23 и 24 сброса и передачи пара, а также позиционными исполнительными механизмами 26. Управление работой коллекторов осуществляется посредством блоков 13 - 17, 27 - 30, выполняющих те же функции, что и одноименные блоки аппарата, а также блоков 42 - 44 управления проверкой герметичности, стерилизацией и координации по количеству коллекторов.Информация о значении давления и температуры в коллекторе обрабатывается в блоках 13 и 14 и через блок 16 поступает на исполнительные механизмы 23 и 24 соответственно, чем достигается регулирование этих параметров при выполнении операции стерилизации.Блок 42 обеспечивает выполнение последовательности операций набора давления воздуха, выдержки, контроля падения давления при проверке герметичности коллектора.Включение блока осуществляется по информации разрешения от блоков 44 и 39, смена операций также по информации от блока 39 и информации о достижении давления регламентных границ от блока 29. Блок 43 ооеспечивает выполнение операций нагрева коллектора и стерилизации. Включение блока осуществляется по информации от блоков 44, 42 и 39, смена операций по информации о достижении температурой регламентного значения. При выполнении операции стерилизации от блока 43 поступает информация в блок 14 наторов, управлением аварийной загрузкой и 60 подготовкой аппаратов, более чем на 30%повышение производительности и сокращение расхода пара на стерилизацию; предот.вращение нестерильных операций за счет термозащиты и стерилизации транспортб 5 ных коллекторов и стерилизациИ аппара 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 включение регулирования температуры н давления.При выполнении каждой из операций блоками 42, 43 формируются соответствующие управляющие воздействия, передающиеся через блоки 16 и 17 к исполнительным механизмам.Блок 44 осуществляет координацию аппаратов 1 при передаче продукта по соответствующему коллектору. Он воспринимает информацию о готовности аппаратов данной группы к передаче продукта от блоков 31 - 38 аппарата, передающуюся посредством блоков 28 аппарата и коллекторов и блока 45, информацию о готовности аппаратов смежной группы, передающуюся:ерез блоки 45 и 28 и ццформацию о готовности коллектора от блоков 43. Результатом обработки этой информации является формирование команд разрешения взаимодействия, поступающих в блоки 31 - 38, 41 и к смежной группе аппаратов, а также команд управления позиционными исполнительными механизмами и регуляторами, что обеспечивает снятие термозащиты с коллекторов и передачу продукта по требуемому пути, По окончании передачи продукта включаются блоки 42, 43 или повторно 44. Блок 44 обеспечивает одновременное взаимодействие только одного аппарата в группе.Блок 45 обмена информацией обеспечивает обмен информацией между блоками аппаратов 1, коллекторов 10, блоками 46 и 47 централизованного управления и информации, а также накопление и обмен информацией с ЭВМ. Посредством блока 46 осуществляется централизованное изменение режимов работы, смена программ, а также изменение заданного значения регулируемых параметров каждого аппарата и коллекторов по вызову. Блок 47 обеспечивает представление оператору детальной информации о значении технологических параметров и задания выполняемой программы, времени от ее начала, положении исполнительных механизмов, а также информации об отклонении технологических параметров и несрабатывании исполнительных механизмов аппаратов 1 и коллекторов 10 по вызову.Использование предлагаемой системы для автоматического управления группами аппаратов циклического действия обеспечивает сокращение длительности подготовительных операций в связи с автоматическим управлением проверкой герметичности ц стерилизацией аппаратов и коллектов, что также обеспечивает повышение производительности; автоматическое программное ведение процесса и выращивания микроорганизмов с возможностью супервизорного режима управления на ЭВМ,Формула изобретенияСистема для автоматического управления группами аппаратов циклического действия, включающими ферментеры, инокуляторы и коллекторы, содержащая датчики расхода воздуха, температуры, давления, уровня жидкости и пены, исполнительные механизмы и взаимосвязанные блоки преобразования входных сигналов, регулирования, дистанционного управления исполнительными механизмами, сравнения, формирования аварийных сигналов, индикации измеряемых параметров и выполняемых операций, автономного обмена информацией, управления загрузкой, посевом и разгрузкой аппаратов, автономного и централизованного управления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения производительности за с.ет сокращения дл- тельности подготовительных и предотвращения нестерильных операций, она снабжена датчиками расхода реагентов, температуры стерилизации аппаратов, уровня, соединенными с входами блоков преобразования, выходы которых подключены к блокам автономного обмена информацией и дистанционного управления исполнительными механизмами; задатчиками регуляторов и временных программ, подключенными и блоку регулирования; взаимосвязанными мекду собой по количеству аппара 5 тов блоками управления проверкой герметичности, степилизации, процесса выращивания, аварийной разгрузкой и подготовкой аппарата, выходы этих блоков соединены с блоками регулирования, автономноО го обме.а информацией, индикации выполняемых операций, формирования аварийных сигналов, дистанционного управленияисполнительнымн механизмами, управления термсзащитой коллекторов, а входы15 пх - с блока.и сравнения и автономногоуправления; и взаимосвязанными междусобой по чп"лу коллекторов блоками управления проверкой герметичности, стерилизации и координации, выходы которых свя 20 заны с блоками автономного обмена информацией, индикации выполняемых операций,регулирования, формирования аварийныхсигналов, дистанционного управления исполнительными механизмами коллекторов,25 а входы - с блокамн сравнения н автономного управления коллекторами и блоком обмена информацией, а последний соединен с олоками автономного обмена информацией.30 Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Авторское свидетельство СССР644835, кл. С 12 К 1/10, 1975.