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BL2100控制器在生物发酵中的应用

北京博控自动化技术有限公司 2004-12-30 00:00:00

随着生物工程的不断发展和人民生活水平的提高,生物制药出现了广阔的发展前景,目前,生物制药及其试验研究的装置主要是中小型的发酵罐,其控制系统主要是根据经验设计的开关控制,调节合适控制参数的过程繁琐,控制性能较差,因此,开发适用于工业级的生物发酵控制系统具有重要的现实意义。
目前,中小型的生物发酵罐控制器采用的是单片机或者PLC,软件开发调试环境繁琐,开发周期长,采用嵌入式系统可以有效的解决这些问题,嵌入式系统具有友好的软件开发环境,联机调试方便,实时性好,可靠性高,并且,有些嵌入式系统还扩展了A/D、D/A、DI/DO和通讯端口。BL2100嵌入式系统正是集成了以上的所有优点,Ethernet 通讯方式可以方便地实现多台发酵罐与多台监控系统之间组成网络控制系统。因此,将嵌入式系统应用到生物发酵系统中,可以从本质上提高整个系统的性能。

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嵌入式系统是以应用为中心、以计算技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性等严格要求的专用计算机系统。BL2100控制器的Rabbit2000微处理器是专为面向Internet的嵌入式系统而设计的MCU,具有实时多任务内核,它很好地解决了存储空间、运算速度、网络通信以及程序开发的问题,BL2100控制器模块的以太网芯片RTL8019AS,支持全双工通信,通信速率为10Mbps,提供Socket级TCP/IP编程,支持多种应用层网络协议(如HTTP、FTP、SMTP、PPP)。软硬件的紧密结合使得嵌入式系统的优点充分发挥,有力地保证了网络控制系统的稳定性和实时性。BL2100控制器还扩展了11路AD输入、4路DA输出、16个DO数字量输出、24个DI数字量输入、2个RS232和一个RS485通信端口、以及一个外部中断口。另外,数据线和外部地址线接口可以方便地实现二次扩展。


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研制开发的新型生物发酵控制系统SY-3000E,从结构层次上可以分为三个部分:上位机监控系统PC,发酵系统控制器和信号处理模块。上位机PC可以非常方便地实现友好的人机交换界面,在线实时数据处理,与下位机通信采用交换式以太网,可以保证通信的实时性和可靠性,并且,有利于组成发酵网络控制系统,具有良好的可扩展性。发酵系统控制器主要完成数据采集、数字滤波、控制器计算、数字量输出以及通信功能。信号处理模块可以分为输入信号变送模块和信号输出模块,信号变送模块实现把传感器产生的微弱电信号变换为4~20mA标准的信号。由于发酵系统的执行器的工作电压为交流220VAC,而控制器输出一般为小于10V的直流信号,因此需要信号输出模块完成控制器输出信号控制强电信号的功能,如下图所示。

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