Система автоматического управления процессом дозирования компонентов для стерильных процессов ферментации

СОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСОУБЛИН А 504 С 120 3/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ обиологи 1985;ОсудАРстВенный нОмитетО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Бирюков В, В. и др. Оптимизацияпериодических процессов микрческого синтеза. - М.: Наукас. 172-174. 2(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОЗИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ СТЕРИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ФЕРМЕНТАЦИИ (57) Изобретение относится к системам автоматического управления процессом дозирования компонентов для стерильных процессов ерментации и может быть использовано в химико-фармацевтической и микробиологической промын" ленности. Цельв изобретения является повышение надежности работы системы. Система содержит дозировочный бачок3 1495383 1, линии наполнения дозировочного бачка 1 с исполнительными механизма- ми по числу компонентов 8, 9, 10, 11, 12, 13, линию слива в ферментатор с исполнительным механизмом 5, линию связи воздушного пространства бачка с Ферментатом с исполнительным механизмом 6 на ней, линию подачи пара с исполнительным механизмом 7, датчики верхнего 3 и нижнего 4 уровней,устройство управления 14. впаданиемсистеме является скорость дозированиятого или иного компонента и его приоритетность по отношению к другомукомпоненту. Максимальная скорость дозирования 30 доз в час. 1 ил.Изобретение относится к системамавтоматического дозирования и может 5быть использовано в химико-фармацевтической и микробиологической промыш-,ленности.Целью изобретения является повышение надежности и устранение нестериль ных операций.На чертеже представлена схема реализации предлагаемой системы дозирования.Система содержит бачок 1, Ферментатор 2, датчики 3 и 4 верхнего инижнего уровней соответственно, исполнительные механизмы 5-6; на трубопроводах слива дозировочного бачка,связи воздушного пространства, дозировочного бачка с Ферментером и натрубопроводах подачи пара 7, сульФата аммония 8, жира 9, Фенилуксуснойкислоты (ФУК) 10,глюкозы 11, щелочи12, аммиачной воды 13, устройство 14управления,Устройство 14 управления содержитдешиФраторы 15-18 и счетчики 19-24,триггеры 25-30 с приоритетом сброса,шиФраторы 31 и 32, запоминающие блоки 33 и 34, элемент 35 сравнения,элемент ИЛИ 36, элемент НЕ 37, триггер 38 переднего Фронта, элементИ 39, коммутатор 40 и генератор 41синхроимпульсов. Выход последнегоявляется управляющим входом всех элементов устройства 14 управления, ИнФормационным входом дешиФратора 15является зашиФрованное задание навключение дозирования тех или иныхкомпонентов системы, а выходом - вектор логических сигналов на включениетой или иной системы дозирования почислу компонентов. Первыми инФормационными входами счетчиков 19-24 являются заданные скорости дозированиякомпонентов, а вторыми входами -соответствующие выходы дешиФратора15. Первыми инФормационными входами триггеров 25-30 с приоритетом сбросаявляются выходы счетчиков 19-24 соответственно, а вторыми входами - соответствующие выходы дешифратора 16,причем выходы триггеров 25-30 с приоритетом сброса связаны с соответствующими входами шиФратора 31, выход которого является вторым инФормационнымвходом элемента 35 сравнения и инФормационным входом запоминающего блока33. Выход последнего является вторыминФормационным входом элемента 35сравнения, выход которого являетсяпервым инФормационным входом шифратора 32 и первым инФормационным входомдешиФратора 17.Вторым инФормационным входом дешифратора 17 является выход запоминающего блока 33. Датчики 3 и 4 верхнегои нижнего уровней соединены с вторыми первым инФормационными входами элемента ИЛИ 36 соответственно,Выход элемента ИЛИ 36 является инФормационным входом элемента НЕ 37,выход которого является инФормационным входом триггера 38 переднегоФронта, выход которого соединен спервым инФормационным входом дешифратора 16Одновременно датчики 3 и 4 верхнего и нижнего уровней соединены с первым и вторым инФормационными входамиэлемента И 39 соответственно, выходкоторого является инФормационным входом детиФратора 18 и вторым инФормационным входом шиФратора 32. ВыходшиФратора 32 является четвертым инФормационным входом коммутатора 40,третий инФормационный вход которогоявляется векторным выходом дешиФратора 17, а второй инФормационный вход -векторным выходом дешиФратора 18,Первый инФормационный вход коммутатора 40 является векторным входом запоминающего блока 34, инФормационныйвход которого является векторным вы5383 6 сбрасывается соответствувщий триггерс приоритетом сброса, что соответствует моменту окончания дозирования 1-гокомпонента и началу дозирс 1 вания следующего и т.д. В случае, если ни одиниз компонентов не выставил запрос надозирование, система примет решение остерилизации бачка 1 паром. При этомоткроется исполнительный механизм 7,а остальные закроются. Стерилизация 50 55 5 149ходом коммутатора 40, одновременносоединенным с исполнительными механизмами 5-13.Заданием системе дозирования является скорость дозирования 1-го компонента, а также признак необходимости дозирования -го компонента, подаваемый в закодированном виде на информационный вход дешифратора 15.Предположим, что единица на первомвыходе дешифратора 15 означает включение в группу дозируемых компонентов сульфата аммония, на втором. - жира, на третьем - ФУК, на четвертом -глюкозу, на пятом - щелочь и на шестом - аммиачную воду. Одновременнона соответствующие счетчики 19-24 напервые. информационные входы подаетсязаданная скорость дозирования д-гокомпонента в тактах, отсчитываемыхгенератором 41 синхроимпульсов. Призаполнении включенного счетчика наего входе появится логическая единица, соответствующая запросу на дозирование -го компонента, Триггер сприоритетом сброса соответствующегосчетчика устанавливается в состояние"Установка", т.е. на его выходе устанавливается логическая единица. Этасвязь необходима дпя задержки запроса на дозирование, так как дозировочный бачок может быть занят в данныймомент и, кроме того, возможен случай одновременного запроса несколькихкомпонентов, В этом случае выборпредставляется согласно приоритету,заложенному на этапе задания системедозирования. Предположим, приоритетвозрастает в сторону увеличения номера выхода дешифратора 15. Шифратор31 в соответствии с приоритетом и наличием логических единиц на своихвходах выставляет на свой выход значение, имеющее смысл номера выбранного компонента на дозирование. Элемент 35 сравнения, сравнивая предыдущий номер компонента, запомненногов запоминающем блоке 33, и новый но-.мер, определяет момент начала дозирования,нового компонента, о чем свидетельствует наличие логической единицы на его выходе,Дешифратор 17 в момент начала до.зирования нового компонента и в зависимости от номера компонента на дозирование выставляет соответствующий вектор состояния исполнительных механизмов 5-13 набора дозы в бачок 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Кроме того, шифратор 32 в зависимости от наличия логических единиц напервом или втором информационном входе, что соответствует или этапу набора дозы или этапу слива дозы, выставляет на свой выход, а следовательно,на четвертый информационный вход коммутатора 40 признак, по которому тотъ,выставит на свой выход либо первыйвекторный вход, что соответствует повторению предыдущего состояния исполнительных механизмов 5-13, либо второй векторный вход, что соответствует этапу слива бачка, либо третийвекторный вход, что соответствуетэтапу набора дозы. Запоминающий блок34 запоминает предыдущий вектор со -стояния исполнительных механизмов 513. Окончание этапа набора дозы соответствует замыканию датчиков 3 и 4верхнего и нижнего .уровней, о чемсвидетельствует появление логическихединиц на первом и втором информационных входах элемента И 39, выход которого воздействует на информационныйвход дешифратора 18, который выставляет на свой выход вектор состояния,всегда соответствующий закрытив исполнительных механизмов 7-13 и открытию исполнительных механизмов 5 и 6дпя слива дозы из дозировочного бачка1. Момент окончания слива дозы определяется размыканием датчиков 3 и 4верхнего и нижнего уровней, что соответствует наличию логического нуля навыходе элемента ИЛИ 36, подаваемогона информационный вход элемента НЕ 37.Выход элемента НЕ 37 соответствуетлогической единице, момент появлениякоторой отметит триггер переднегофронта, на выходе которого также появится логическая единица, которая воздействует на первый информационныйвход дешифратора 16, и по номеру дозируемого компонента на втором информационном входе дешифратора 16, последний выставляет на соответствующемвыходе логическую единицу, по которойзакончится в момент появления запроса1-го компонента на дозирование,Работа системы на примере дозирования ФУК, глюкозы и аммиачной воды,Последовательность смены положенияисполнительных механизмов разбита намикрооперации и .представлена в видециклограммы,10Скорость дозирования аммиачной воды меньше скорости дозирования ФУК, а скорость дозирования глюкозы больше скорости дозирования ФУК. Таким образом, на дешифратор 15 необходимо подать такой код, чтобы появились логические единицы на его третьем, четвертом и шестом выходах, это означает включение счетчиков 21-24 соответственно, На первые информационные 20 входы этих счетчиков подается заданная скорость дозирования д-го компонента в тактах опроса устройства 14 управления. Первым заполнится счетчик 22 и своим выходом "установит" 25 триггер 28 с приоритетом сброса, т.е. его выход примет значение логической единицы, Шифратор 31 закодирует свой выход значением четыре, Так как предыдущее состояние было нулевым, по. неравенству на выходе элемента 35 сравнения появится логическая единица, что соответствует моменту начала дозирования глюкозы. Шифратор 31 по условию отсутствия логической единицы на своем втором информационном входе закодирует свой выход значениемтри, а дешифратор 17 по номеру дозируемого компонента на втором информационном входе и при условии наличия логической единицы на первом информационном входе выставит на свой векторный выход состояние исполнительных механизмов, соответствующее микрооперации, Коммутатор 40 по значению на своем четвертом информационном входе выставит на свой выход соответствующий вектор, в данном случае третий векторный вход. По мере заполнения дозировочного бачка 1 глюкозой сначала сработает датчик 4 нижнего уров О ня, затем датчик 3 верхнего уровня. При этом на выходе элемента И 39 появится логическая единица, по наличию которой дешифратор 18 на свой векторный выход выставит положение исполнительных механизмов, соответствующее микрооперации. два.Во время дозирования глюкозы заполняется счетчик 21, соответствующий моменту начала дозирования ФУК,и счетчик 24, соответствующий моменту начала дозирования аммиачной воды, а следовательно, к моменту окончания дозирования глюкозы триггеры 27 и 30 с приоритетом сброса были в состоянии "Установка".Кроме того, по мере выливания глюкозы из бачка 1 размыкаются датчики 3 и 4 верхнего и нижнего уровней соответственно. Этот момент "ловит" элемент,ИЛИ 36 и своим выходом через элемент НЕ 37 триггером 38 переднего фронта воздействует на первый информационный вход дешифратора 1 б, который по значении на своем втором информационном входе выставляет на соответствующий выход, в данном случае четвертый, логическую единицу, которая "сбросит" триггер 28 с приоритетом сброса, т.е, его выход установится в состояние логического нуля.Таким образом, шифратор 31 имеет на третьем и нестом входах логическую единицу, но приоритет у.шестого входа выше, чем у третьего, поэтому выходшифратора 31 примет шестое значение,что означает дозирование аммиачнойводы. На циклограмме это соответствует микрооперациям три и четыре. Аналогична работа устройства управленияпри дозировании ФУК (микрооперации пять и шесть), После дозирования ФУК ни один из компонентов не выставляет запроса на дозирование, т,е. на информационных входах шифратора 31 нетни одной логической единицы. При этом выход нифратора 31 примет значение нуль, что означает стерилизацию бачка. На циклограмме это соответствует микрооперации семь. Заполнение одного из счетчиков 19-24 означает одновременно окончание стерилизации бачка и начало нового цикла дозирования глюкозы, что соответствует микрооперациям восемь и девять, В случае запрещения по технологическому регламенту сброса конденсата в ферментатор 2 необходимо к трубопроводу слива дозы подключить линии сброса конденсата сисполнительным механизмом на ней.Предлагаемая система позволит снизить потери получаемого продукта засчет уменьшения интенсивности отказов технических средств, а также устра" нить нестерильные операции при дозиро" ванин компонентов в процессе фермен- тации, что позволит .снизить количество нестерильных операций,1495383 12 Составитель Г. БогачеваРедактор Н. Гунько Техред А. Кравчук, Корректор . Н. Король Заказ 4217/26 Тираж 500 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-. 35, Раушская наб., д. 4/5. Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Формула изобретенияСистема автоматического управления процессом дозирования компонентов дпя стерильнык процессов Аерментации, содержащая управляющее устройство,5 вход которого соединен с датчиком верхнего уровня, расположенным в дозировочным бачке, а выход - с исполнительными механизмами, установленны ми на линиях подачи компонента в дозировочный бачок и слива в Ферментер, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повынения надежности работы, она снабжена датчиком нижнего уровня, 15 установленным в дозировочном бачке,и трубопроводом для подачи пара в дозировочный бачок, при этом воздунныепространства дозировочного бачка иферментера соединены посредством трубопровода с исполнительным механизмом,а выходы управляющего устройства подключены к исполнительным механизмам,установленным соответственно на трубопроводе подачи пара в дозировочныйбачок и трубопроводе, соединяющемвоздушные пространства доэировочногобачка и Ьерментера, а входы - с датчиком нижнего уровня.