基于FPC2000 DCS的发酵过程智能控制系统

3.2 组态软件功能

FPC2000DCS的组态监控软件以数据库为核心，采用模块化方法进行程序设计。按模块功能划分，整个组态软件由工程师功能、操作员功能、通讯和数据采集功能、数据库管理和系统监控功能5部分构成。

工程师站提供系统所需的全部组态与组态与组态系统维护功能，可方便地扩充系统的功能，例如能方便地加入一个新的模块，而不需要改整个系统的软件结构。操作站提供操作员所需的各种操作功能，可以显示各种画面，生成各种报表，可综合系统历史资料，指导控制操作。

监控级通信软件分为两部分，即与控制站的通信和与管理系统的通信。数据库管理模块主要功能是记录和整理各类过程资料和信息，数据库包括实时数据库、历史数据库、报警数据库、离线数据库、智能控制系统的知识库等，其中实时数据库是FPC2000DCS组态软件的核心。除实时数据库外，其它数据库都采用关系数据库结构设计。

监控级计算机的系统监视功能可使操作员坐在控制台前便可观测到所有设备的运行状况。每个设备不断地执行自诊断，并向操作站报告诊断结果，操作站对所有设备进行定期扫描，收集它们的诊断结果并显示。操作站的监视功能以后台方式运行，自动完成。任务调度功能协调各任务的执行，任务调度策略是按系统中各任务优先权大小决定任务被分行的先后次序。

智能控制子系统是FPC2000DCS特有的功能，针对发酵过程的特殊要求而开发，智能控制技术与集菜控制系统（DCS）结合，使DCS跃升到一个更高的水平。

4、 发酵过程智能控制

4.1 FPC2000DCS在补料分批发酵过程控制中的应用

补料分批发酵是介于分批发酵和连续发酵之间的过渡类型，它兼有分批发酵和连续发酵的优点，而且克服了两者的缺点，是目前发酵工业中较有代表性的一种发酵工艺。FPC2000集散控制系统应用于补料分批发酵时用过程总线联网方式，减少布线量，使系统维护方便。

发酵过程中温度、PH、溶氧、泡沫、压力等是设定值控制。但它们有两个特点：（1）设定值并非整个过程保持常数，而是分段（曲线）控制，每段有一个优化设定点；（2）发酵过程有活细胞活动，是个不可逆的过程，大的、突然的扰动应尽量避免。

4.2 罐温复合模糊控制系统

对于罐温这样具有大滞后和时变性的系统，当τ较大时，PID控制会引起系统的响应超调过大或发生振荡。Smith预估补偿法是解决纯滞后问题的一种有效方法，但需要知道被控对象的精确数学模型，这在罐温控制中很难做到。大量应用实例表明：模糊控制的鲁棒性较好，对纯滞后及被控对象参数的变化不敏感，但因控制规则粗糙容易产生稳态误差，当较大时，尤其如此。由于PI控制克服稳态误差的能力较强，为此采用复合模糊控制方法，其主要思想是：把模糊控制与PI控制相结合组成复合模糊控制器，通过一个切换开关对被控对象实施控制，切换时机由误差和误差变化率来确定。复合模糊控制系统的结构如图3所示。图中PI为常规比例积分调节器，FLC为模糊控制器，K为控制开关。