Система автоматического управления процессом дозирования компонентов для стерильных процессов ферментации

 

Изобретение относится к системам автоматического управления процессом дозирования компонентов для стерильных процессов ферментации и может быть использовано в химико-фармацевтической и микробиологической промышленности. Целью изобретения является повышение надежности работы системы. Система содержит дозировочный бачок 1, линии наполнения дозировочного бачка 1 с исполнительными механизмами по числу компонентов 8,9,10,11,12,13, линию слива в ферментатор с исполнительным механизмом 5, линию связи воздушного пространства бачка с ферментатором с исполнительным механизмом 6 на ней, линию подачи пара с исполнительным механизмом 7, датчики верхнего 3 и нижнего 4 уровней, устройство управления 14. Заданием системе является скорость дозирования того или иного компонента и его приоритетность по отношению к другому компоненту. Максимальная скорость дозирования 30 доз в час. 1 ил.

83 A1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН (19) (111 (59 4 С 12 0 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21} 4293381/28-)3 (22) 03.08.87 (46) 23.07.89.,Бил. У 27 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) Г. Н. Волынский, А. А. Мунгиев, А. В. Бабаянц и И. М. Федоровский (53) 663 ° 1(088.8) (56} Бирюков В. В. и др. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза. — М.: Наука, 1985; с. 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 ферментации и может быть использовано в химико-фармацевтической и микробиологической промынленности. Цельв изобретения является повышение надежности работы системы.

Система содержит дозировочный бачок

3 1495383

I линии наполнения дозировочного бачка I 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. впаданием системе является скорость дозирования того или иного компонента и его приоритетность по отношению к другому компоненту. Максимальная скорость дозирования 30 доз в час. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического дозирования и может 15 быть использовано в химико-фармацевтической и микробиологической промыш-, ленности.

Целью изобретения является повышение надежности и устранение нестериль-20 ных операций.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемой системы дозирования.

Система содержит бачок 1, ферментатор 2, датчики 3 и 4 верхнего и нижнего уровней соответственно, исполнительные механизмы 5-6; на трубопроводах слива дозировочного бачка, связи воздушного пространства, дозировочного бачка с ферментером и на трубопроводах подачи пара 7, сульфата аммония 8, жира 9, фенилуксусной кислоты (ФУК) 10, глюкозы 11, щелочи

12, аммиачной воды 13, устройство 14 управления.

Устройство 14 управления содержит дешифраторы 15-18 и счетчики 19-24, триггеры 25-30 с приоритетом сброса, шифраторы 31 и 32, запоминающие бло- 40 ки 33 и 34, элемент 35 сравнения, элемент ИЛИ 36, элемент НЕ 37, триггер 38 переднего фронта, элемент

И 39, коммутатор 40 и генератор 41 синхроимпульсов. Выход последнего является управляющим входом всех элементов устройства 14 управления. Информационным входом дешифратора 15 является зашифрованное задание на включение дозирования тех или иных компонентов системы, а выходом — век тор логических сигналов на включение той или иной системы дозирования по числу компонентов. Первыми информационными входами счетчиков 19-24 являются заданные скорости дозирования компонентов, а вторыми входами— соответствующие выходы дешифратора

15. Первыми информационными входами триггеров 25-30 с приоритетом сброса являются 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 информационным входом элемента 35 сравнения и информационным входом запоминающего блока

33. Выход последнего является вторым информационным входом элемента 35 сравнения, выход которого является первым информационным входом шифратора 32 и первым информационным входом дешифратора 17.

Вторым информационным входом дешифратора 17 является выход запоминающего блока 33. Датчики 3 и 4 верхнего и нижнего уровней соединены с вторым и первым информационными входами элемента ИЛИ 36 соответственно.

Выход элемента ИЛИ 36 является информационным входом элемента НЕ 37, выход которого является информационным входом триггера 38 переднего фронта, выход которого соединен с первым информационным входом дешифратора 16 °

Одновременно датчики 3 и 4 верхнего и нижнего уровней соединены с первым и вторым информационными входами элемента И 39 соответственно, выход которого является информационным входом детифратора 18 и вторым информационным входом шифратора 32. Выход шифратора 32 является четвертым информационным входом коммутатора 40, третий информационный вход которого является векторным выходом дешифратора 17, а второй информационный вход— векторным выходом дешифратора 18.

Первый информационный вход коммутатора 40 является векторным входом запоминающего блок" 34, информационный вход которого является векторным вы5383 6

5 149 ходом коммутатора 40, одновременно соединенным с исполнительными механизмами 5-13.

Заданием системе дозирования является скорость дозирования i-ro компонента, а также признак необходимости дозирования i-ro компонента, подаваемый в закодированном виде на инфо рмацио нный вход дешифратор а 15.

Предположим, что единица на первом выходе дешифратора 15 означает включение в группу дозируемых компонен-. тов сульфата аммония, на втором. — жира, на третьем — ФУК, на четвертом— глюкозу, на пятом — щелочь и íà mecтом — аммиачную воду. Одновременно на соответствующие счетчики 19-24 на первые. информационные входы подается заданная скорость дозирования i-I o компонента в тактах, отсчитываемых генератором 41 синхроимпульсов. При заполнении включенного счетчика на его входе появится логическая единица, соответствующая запросу на дозирование i-го компонента. Триггер с приоритетом сброса соответствующего счетчика устанавливается в состояние

"Установка", т.е. на его выходе устанавливается логическая единица. Эта связь необходима дпя задержки запроса на дозирование, так как дозировочный бачок может быть занят в данный момент и, кроме того, возможен случай одновременного запроса нескольких компонентов. В этом случае выбор представляется согласно приоритету, заложенному на этапе задания системе дозирования. Предположим, приоритет возрастает в сторону увеличения номера выхода дешифратора 15. Шифратор

31 в соответствии с приоритетом и наличием логических единиц на своих входах выставляет на свой выход значение, имеющее смысл номера выбранного компонента на дозирование. Элемент 35 сравнения, сравнивая предыдущий номер компонента, запомненного в 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 1.

Кроме того, шифра .op 32 в зависимости от наличия логических единиц на первом 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 тот выставит на свой выход либо первый векторный вход, что. соответствует повторению предыдущего состояния исполнительных механизмов 5-13, либо второй векторный вход, что соответствует этапу слива бачка, либо третий векторный вход, что соответствует этапу набора дозы. Запоминающий блок

34 запоминает предыдущий вектор со— стояния исполнительных механизмов 513. Окончание этапа набора дозы соответствует замыканив датчиков 3 и 4 верхнего и нижнего .уровней, о чем свидетельствует появление логических единиц на первом и втором информационных входах элемента И 39, выход которого воздействует на информационный вход дешифратора 18, который выставляет на свой выход вектор состояния, всегда соответствующий закрытив исполнительных механизмов 7-13 и открытию исполнительных механизмов 5 и 6 дпя слива дозы из дозировочного бачка

1. Момент окончания слива дозы определяется размыканием датчиков 3 и 4 верхнего и нижнего уровней, что соответствует наличию логического нуля на выходе элемента ИЛИ 36, подаваемого на информационный вход элемента НЕ 37.

Выход элемента НЕ 37 соответствует логической единице, момент появления которой отметит триггер переднего фронта, на выходе которого также появится логическая единица, которая воздействует на первый информационный вход дешифратора 16, и по номеру дозируемого компонента на втором информационном входе дешифратора 16, последний выставляет на соответствующем выходе логическую единицу, по которой сбрасывается соответствувщий триггер с приоритетом сброса, что соответствует моменту окончания дозирования 1-го компонента и началу дозирования следующего и т.д. В случае, если ни один из компонентов не выставил запрос на дозирование, система примет решение о стерилизации бачка 1 паром. При этом откроется исполнительный механизм 7, а остальные закроются. Стерилизация

1495383 закончится в момент появления запроса

1-ro компонента на дозирование.

Работа системы на примере дозирования ФУК, глюкозы и аммиачной воды.

Последовательность смены положения исполнительных механизмов разбита на микрооперации и .представлена в виде циклограммы, 10

Скорость 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 i-ro 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 значением три, 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 микроопе.рации. 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- 50 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 16, 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 установит» ся 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 выход шифратора 31 примет шестое значение, что означает дозирование аммиачной воды. На циклограмме это соответствует микрооперациям три и четыре. Аналогична работа устройства управления при 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 нет ни 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 с исполнительным механизмом на ней.

Предлагаемая система позволит снизить потери получаемого продукта за счет уменьшения интенсивности отказов технических средств, а также устра" нить нестерильные операции при дозировании компонентов в процессе фермен- . тации, что позволит снизить количество нестерильных операций.

1495383

I 1

1!

Ю

И

z и !! I

A и I I т

A I

Х !! !

Ч

CV

Iа!

Ц

dl 1!

I !! .Ч

Р й

Ф

A t

Х

° е ме1

At о

1б о

В

Ф 1

1»

«1

a3 )Al

A !

I A 1 !! 1

dl

dl и

Ц 1

Л!

3)

5! о

I о

5. * в !

1 1

1

5l

Я 1 о

Ж

Р I ф

yl

21

I 1

I Ф: ! 2

2 1 Р I

Ol 1 cd I

2! Л!

1 cd

u Х!! y I I

Й

8 а 1

Ы 1

Я 1 ! ! ю а

2! о

3I е

Ol !

u l O ф

С Ъ ф Ф

xylo х и о

3 о

4 1 Л I

1 !

I

1 1

Х е

Ц

Ю а о

Ю 1

cd I х

Id I

X ! 1 и а о ф х

1- о

1 а ф О

I K f

-Ж вЂ” б - 1 (4 1 с 1 !

1 I 1! .I с

CQ 0

I l I! «1

1 Л

3 р

1 Ф ! s!

И

1". 1 о о .

V dl D."

З о ао о

Ф."о

&е с )

a

О

Е в

V 1I ф C &

Ф OI ь

Se o !!б

I gO а 5. ! :-!

g Ф &

1 & 4 dl

1 Й 4)

I Х Х Я о 5 и

Ж

I Х М

1495383

Составитель Г. Богачева

Редактор Н. Гунько Техред А.Кравчук, Корректор.Н. Король Заказ 4217/26 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-. 35, Раушская наб., д. 4/5.

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Формула изобретения

Система автоматического управления процессом дозирования компонентов дпя стерильнык процессов ферментации, содержащая управляющее устройство, 5 вход которого соединен с датчиком верхнего уровня, расположенным в дозировочным бачке, а выход — с исполнительными механизмами, установленны- 10 ми на линиях подачи компонента в дозировочный бачок и слива в ферментер, отличающаяся тем, что, с целью повынения надежности работы, она снабжена датчиком нижнего уровня, установленным в дозировочном бачке, и трубопроводом для подачи пара в дозировочный бачок, при этом воздунные пространства дозировочного бачка и ферментера соединены посредством трубопровода с исполнительным механизмом, а выходы управляющего устройства подключены к исполнительным механизмам, установленным соответственно на трубопроводе подачи пара в дозировочный бачок и трубопроводе, соединяющем воздушные пространства доэировочного бачка и ферментера, а входы — с датчиком нижнего уровня.