1生物發(fā)酵行業(yè)智能制造第1部分：控制系統(tǒng)本文件規(guī)定了生物發(fā)酵行業(yè)智能制造控制系統(tǒng)的一般要求、技術要求、通信總線、系統(tǒng)安全、供電要求、傳感器和執(zhí)行器選型，以及工程服務本文件適用于生物發(fā)酵行業(yè)新建、擴建和改建工程的自動化工程的傳感器、執(zhí)行器和自動化系下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成對本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改HG/T20508控制室設計規(guī)范HG/T20513儀表系統(tǒng)接地設計規(guī)范HG/T20573分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)范SH/T3174石油化工在線分析GMP2010藥品生產質量管理4縮略語CCS：計算機集中控制系統(tǒng)（ComputerControlCER：二氧化碳釋放率（CarbonDioxDCS：分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSysteFAT：工廠驗收（FactoryAcceptanceTHART：可尋址遠程傳感器高速通信協(xié)議（HighwayAddressableRemoteTransducer）PLC：可編程序控制器（ProgrammableRQ：呼吸熵（RespiratoryQuotRTD：熱電阻（ResistanceTSAT：現(xiàn)場驗收（SiteAcceptan2UPS：不間斷電源（UninterruptiPID：比例-積分-微分（proportion--inteOSI：開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（opensystemintercoIEEE：電氣和電子工程師協(xié)會(InstituteofElectricalandElectFF：現(xiàn)場總線（FieldbuseFoundatDQ：設計鑒定（DesignQualificatioOQ：運行確認（OperationQualificaPQ：性能鑒定（PerformanceQualificatGMP：藥品生產質量管理規(guī)范（GoodManufacturePracticesofMedicalProdALCOA+：數(shù)據(jù)完整性原則（AttributableLegibleContemporaneosOriginalAccurate）間歇控制、批量控制、開關控制、狀態(tài)控制等類型的過程數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信等信息集成，不應有硬件、軟件或功5.6系統(tǒng)標準應符合職業(yè)衛(wèi)生、安全和環(huán)境保護、節(jié)能的要求。6.1.1所選用的系統(tǒng)宜是集成的、標準化的過程控6.1.2系統(tǒng)的硬件、軟件配置及其功能要求應與裝置的規(guī)模和控制要求相3加入或摘除網絡設備不應影響其他正常工作設備的運行。系統(tǒng)的通信網絡應具有與工廠管理網(如6.1.10冗余設備應具備在線自診斷、故障報警、無差錯切換等功能。系統(tǒng)應具有完善的硬件、軟件故障診斷及自動記錄故障報警功能，并能提示維護人員進行維6.1.11系統(tǒng)應滿足集成化生產的需要，應具有根據(jù)用戶的需要掛接通用工作站或小型機的功能，以運行較大型的先進控制(高級控制)和優(yōu)化控制軟件。系統(tǒng)應具有與工廠管理網上的設備進行數(shù)據(jù)6.1.12系統(tǒng)應具有通過對硬件單元分散6.1.13系統(tǒng)應具有開放性網絡結構，支持Modbusb)監(jiān)控級：配置操作員站、工程師操作站、先進控制計算機，以及外圍設備等；6.1.15當系統(tǒng)與上位機連用時可配置網絡互連部件，如網卡、集線器、交換機等。當系統(tǒng)與其他6.1.16可根據(jù)工程項目需要配置應確保導線的截面能承載正常的工作4元器件與柜體之間應留有一定空間，散熱量大的元器件之間應留有一定空間?？刂茊卧摵刹灰舜笥?0%，最高不應超過建相應的功能模塊?？刂普緫哂袑崿F(xiàn)批量控制、順序、聯(lián)鎖邏輯、無擾下裝等控制功能，且應配控制器通訊速率應選用100Mb/s及以上。按操作區(qū)域來配置操作站,對重要的工段或關鍵設備，配置專用操作站；根據(jù)順控或自動保護聯(lián)鎖系統(tǒng)的需要，按崗位、生產線、操作單元的劃分并根據(jù)其復雜程度配置操作站或操作停車系統(tǒng)需要專設報警燈屏顯示外，不宜在控制系統(tǒng)之外設置閃光報警器。必要時可設置輔助操作臺，以安裝記錄儀、手操器、信號報警器，以及聯(lián)鎖、5a)可進行控制系統(tǒng)在線/離線組態(tài)、d)工程師站應配置通用的高級語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、電子表格、網絡管理等應用軟件及工系統(tǒng)中各工作站與控制站時間應網絡通訊設備應采用工業(yè)級設備和系統(tǒng)網絡相關設備應做接地同一廠區(qū)控制系統(tǒng)優(yōu)先采用統(tǒng)一通訊接地應符合HG/T20513中的相關涉及多套系統(tǒng)設備數(shù)據(jù)集成的，優(yōu)先采用服務器端集成相關數(shù)據(jù)，可采用Modbus、涉及控制器間數(shù)據(jù)雙向讀寫的，優(yōu)先采用控制器間的Modbus、Profibus訊協(xié)議，優(yōu)先通過系統(tǒng)網絡進行通訊。通訊協(xié)議不同的，可采用工業(yè)級網關進行數(shù)據(jù)轉換。同一通6c)順序控制系統(tǒng)以子功能組為主。對于采用系統(tǒng)實現(xiàn)順序控制時，每一個子功能組項目及其d)采用順序控制時，可根據(jù)被控對象的重要性考慮設置單個對象操作手段。當順序控制系統(tǒng)設置上位機時，運行人員應以操作站和鍵盤監(jiān)控每一個被控對象。應考慮相應的措施，以e)順序控制設計應遵守保護、聯(lián)鎖操作優(yōu)先的原則。在順序控制過程中出現(xiàn)保護、聯(lián)鎖指令g)順序控制在自動運行期間，當發(fā)生故障或運行人為中斷時，應具備中斷程序功能，使工藝d)罐壓應與排氣調節(jié)閥聯(lián)鎖，進氣流量應與進2)控制回路文件（含聯(lián)鎖、順控邏輯）75)順序控制、邏輯控制、時序控制、批量控制等的組態(tài)（如空消、實消、連消、檢修、進料、接種、放料、保壓、培養(yǎng)、溫控、移種等單元自動控制b)流程圖（包含各級發(fā)酵罐、公用系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、補料系統(tǒng)、連消系統(tǒng)等）；7.2通信總線、接口、協(xié)議應符合國際標準，如Modbus、Profibus、P系統(tǒng)需要連接其他網絡的，應安裝網絡安全裝置，如防火墻、堡壘機等。系統(tǒng)不同層級間網絡宜采用路由器實現(xiàn)不同網段的安全防護。系統(tǒng)網絡應在符合使用需求前提下，盡量精簡、易維護，避免網絡風暴。8關鍵網絡接口狀態(tài)宜集中監(jiān)控并報警。不應在操作監(jiān)控層的設備中安裝與系統(tǒng)功能和安全防護功能無關的軟件。9供電要求9.1配置要求9.1.1配置應包括DCS、SIS、CCS、PLC、9.1.3大于36V的電壓為非安全電壓，設置明確的警示標識是保障用電及人身安全的重要措施。源裝置安裝到各用電機柜中分散供電的方式。在相鄰機柜用電量較小，且柜間側直流電源裝置僅可向所在機柜左、右相鄰機柜內的用電設備供電，不應跨機柜9.1.6用于安全柵、隔離器、現(xiàn)場儀表等非控制系統(tǒng)設備（通過控制系統(tǒng)I/O模件供電的儀表除9.2冗余原則9.2.1直流電源的冗余配置是為了保障控制系統(tǒng)9應根據(jù)發(fā)酵工藝要求的操作條件、工藝介質特性、檢測點環(huán)境、配管材料等級規(guī)定及安全環(huán)保要求等因素確定，并滿足工程項目對儀表選型的總體技術水調比、死區(qū)、永久壓損、輸出信號特性、響應時間、控制系統(tǒng)要求、安全系統(tǒng)要求、防火要求、環(huán)與物料接觸部分應滿足衛(wèi)生等級要求，表面表面光潔無死角、不易積垢殘留、不易污染，容易沖洗和滅菌消毒。測量儀表的觸液測量元件材質應優(yōu)先選用電子式，首選測量與控制信號為4mA～20mA罐內安裝的儀表，防護等級應為GB/T4208-2017規(guī)定的IP68。濕度檢測：空氣主管加熱器后應安裝濕度計；優(yōu)先選用濕敏電流量檢測：發(fā)酵車間內空氣過濾器前應安裝流量計；優(yōu)先選用壓力檢測：蒸汽主管應安裝壓力儀表；優(yōu)先選用智能壓力表；流量檢測：蒸汽主管應安裝流量儀表；優(yōu)先選用渦街流量計；溫度檢測：循環(huán)給水和循環(huán)回水管道上的力等級不低于管道壓力等級，插入深度在管徑的三分之一區(qū)域內，保護套管的形式應選用整體鉆孔壓力檢測：循環(huán)水系統(tǒng)的壓力儀表可選擇智能壓力變送器和隔液位檢測：測量地下水池液位一般選用雷達液位計或超聲波液位計。根據(jù)水池深度選擇合適的液位計口徑，根據(jù)液位計的波束角確定液位計與池壁的距離，保證信號波束范圍內無遮液位檢測：原水罐應安裝液位儀表；可選用磁物位檢測：儲罐連續(xù)測量的液位計量應安裝物位計；常規(guī)物料壓式液位計；固體粉料可選用脈沖雷達物位計；酸堿腐蝕的介質液體優(yōu)先選用磁翻板液位計液位開關：儲罐的液位開關優(yōu)先采溫度檢測：配料罐應安裝溫度儀表；優(yōu)先選用液位檢測：配料罐應安裝液位儀表；可選用雷流量檢測：自來水的流量測量，優(yōu)先選用液位開關：配料罐液位控制應安裝液位開關；優(yōu)先選用浮球液位重量檢測：進入配料罐固體應進行重量檢測；對于大宗物料可選用電阻應變式或壓電式。少量物料的稱量可選擇電子秤；微量物料的稱量可選擇電子天平；所配溫度檢測：種子罐、發(fā)酵罐、補料罐設備應安裝溫度儀表，宜送器；與培養(yǎng)基物料接觸部分采用套管形式，采用氬弧焊密封并打磨光滑液位檢測：種子罐、發(fā)酵罐、補料泡沫檢測：發(fā)酵罐設備應安裝泡沫電極；補料罐對于容易起泡能感知發(fā)酵生產過程中泡沫的過量產生，可流量檢測：發(fā)酵罐設備補料應安裝流量計，如電磁流量計、金屬溫度檢測：連消蒸汽、平衡罐、熱水罐、噴射器進出口、維持壓力檢測：連消蒸汽壓力、平衡罐、維持管、連消泵設備應安流量檢測：水消、連消過程應安裝流量計；優(yōu)先選用電磁流物位檢測：熱水儲罐、酸堿罐連續(xù)測量的液位計量應安裝物位液位開關：儲罐的液位開關優(yōu)先采溫度檢測：儀表氣儲罐應安裝溫度儀表；濕度檢測：儀表氣源應安裝濕度計；可選用電解式微量水分儀壓力檢測：儀表氣源儲罐應安裝空氣壓力檢測過程分析儀器的選擇應考慮測量范圍、精確度、靈敏度、分辨率、重復性、線性度、死區(qū)及響操作、維護簡便。過程分析儀的選型還應包括采樣及樣品處理系統(tǒng)、現(xiàn)場分析小屋或分析柜及過程紫外線-可見光分析儀宜用于發(fā)酵過程菌濃OD的間接測量或發(fā)酵中間產物的含量測量，波長基于離子選擇法測量銨離子，宜用于發(fā)酵液中的氨氮含量測定；不受色度和濁度的影響。鉀離一種精致的分析器件，它結合生物或生物衍生的敏感元件與理化換能器，能產生間斷或連續(xù)的11.1.5儀表供氣系統(tǒng)發(fā)生故障或控制信號突然中斷時，控制閥的開度應處于使生產裝置安全的位空氣主管加熱器蒸汽管路應安裝氣動調節(jié)閥，與加熱器后溫度進行聯(lián)鎖，實現(xiàn)溫度自動調節(jié)控蒸汽系統(tǒng)參與溫度控制的，應安裝氣動閥門進a)溫控系統(tǒng)應結合罐體大小、工藝參數(shù)配置氣動開關閥或氣動b)移種、出料、補料、消毒靠罐側、進排氣等管路應安裝無菌開關閥，消毒排氣閥宜采用無a)噴射器物料進口、蒸汽進口宜采用氣b)噴射器后所有與物料接觸管路閥門均應采用無菌閥；a)系統(tǒng)供貨商在整個工程項目執(zhí)行過程中應提供相c)系統(tǒng)供貨商在工廠驗收和現(xiàn)場驗收過程中應提供相關的資料，并配備專門的工程技術人員d)系統(tǒng)供貨商對供貨的產品提供必要的組態(tài)、操作、使用和維護培訓，并提供相關的培訓資a)系統(tǒng)供貨商應配備有資質的工程技術人員負責控制系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝、通電b)在現(xiàn)場開工期間，系統(tǒng)供貨商應配備有資質的工程技術人員在現(xiàn)場值班，隨時解決開工過a)系統(tǒng)配置檢查各設備、部件的型號、規(guī)格、數(shù)量、外觀應符合要求；軟件的規(guī)格、數(shù)量、a)設備開箱檢驗各設備和部件的規(guī)格和數(shù)量應符合裝箱單，運輸過程中應無損壞；設備安裝c)檢查控制系統(tǒng)與現(xiàn)場接線的工作，確保輸入信號、輸出信號、信號轉換、地址分配等準確d)裝載軟件，裝載組態(tài)數(shù)據(jù)，操作站、控制e)