Система автоматического управления процессом дозирования компонентов для стерильных процессов ферментации Советский патент 1989 года по МПК C12Q3/00 

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

Целью изобретения является повышение надежности и устранение нестерил ных операций.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемой системы дозирования.

Система содержит бачок 1, фермен- татор 2, датчики 3 и 4 верхнего и нижнего уровней соответственно, исполнительные механизмы 5-6; на трубопроводах слива дозировочного бачка, связи воздушного пространства, дози- ровочного 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- 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 - вектор логических сигналов на включение той или иной системы дозирования по числу компонентов. Первыми информационными входами счетчиков 19-24 яв- ляются 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 дешифратора 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 , ; Первьй информационный вход коммутатора 40 является векторным входом запоминающего блока 34, информационньй вход которого является векторным вы5

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, по- даваемьй в закодированном виде на ин- формационньй вход дешифратора 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 на шестом - аммиачную воду. Одновременно на соответствующие счетчики 19-24 на первые информационные входы подается заданная скорость дозирования i-ro компонента в тактах, отсчитываемых генератором 41 синхроимпульсов. При заполнении включенного счетчика на его входе появится логическая единица, соответствующая запросу на дозирование i-ro компонента. Триггер с приоритетом сброса соответствующего счетчика устанавливается в состояние Установка, т.е. на его выходе устанавливается логическая единица. Эта связь необходима для задержки запроса .на дозирование, так как дозировоч- ньй бачок может быть занят в данньй 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-.

10

14953836

Кроме того, шифратор 32 в зависимо- сти 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 следовательйо, 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 соответству15 ет эт апу слива бачка, либо-третий векторный вход, что соответствует этапу набора дозы. Запоминающ1ш блок 34 запоминает предыдущий вектор состояния исполнительных механизмов 520 13. Окончание этапа набора дозы соответствует замыканию датчиков 3 и 4 верхнего и нижнего .уровней, о чем свидетельствует появление логических единиц на первом и втором информаци25 онных входах элемента И 39,- выход которого воздействует на информационный вход дешифратора 18, который выставляет на свой выход вектор состояния, всегда соответствующий закрытию ис30 полнительных механизмов 7-13 и открытию исполнительных механизмов 5 и 6

V

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 вькоде элемента ИЛИ 36, подаваемого на информационньй вход элемента НЕ 37. Выход элемента НЕ 37 соответствует

40 логической единице, момент появления которой отметит триггер переднего фронта, на выходе которого также появится логическая единица, которая воздействует на первьй информационный

45 вход. Дешифратора 16, и по номеру дозируемого компонента на втором информационном входе дешифратора 16, по следний выставляет на соответствующем

35

выходе логическую единицу, по которой мер-, определяет момент начала дозиро- Q сбрасывается соответствующий триггер вания, нового компонента, о чем сви- с приоритетом сбро.са, что соответству- детельствует наличие логической еди- ет моменту окончания дозирования i-ro

.

10

953836

Кроме того, шифратор 32 в зависимо- , сти 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 следовательйо, 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 соответству15 ет эт апу слива бачка, либо-третий векторный вход, что соответствует этапу набора дозы. Запоминающ1ш блок 34 запоминает предыдущий вектор состояния исполнительных механизмов 520 13. Окончание этапа набора дозы соответствует замыканию датчиков 3 и 4 верхнего и нижнего .уровней, о чем свидетельствует появление логических единиц на первом и втором информаци25 онных входах элемента И 39,- выход которого воздействует на информационный вход дешифратора 18, который выставляет на свой выход вектор состояния, всегда соответствующий закрытию ис30 полнительных механизмов 7-13 и открытию исполнительных механизмов 5 и 6

V

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 вькоде элемента ИЛИ 36, подаваемого на информационньй вход элемента НЕ 37. Выход элемента НЕ 37 соответствует

40 логической единице, момент появления которой отметит триггер переднего фронта, на выходе которого также появится логическая единица, которая воздействует на первьй информационный

45 вход. Дешифратора 16, и по номеру дозируемого компонента на втором информационном входе дешифратора 16, по следний выставляет на соответствующем

35

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.

ницы на его выходе.

Дешифратор 17 в момент начала дозирования нового компонента и в зависимости от номера компонента на дозирование выставляет соответствующий вектор состояния исполнительных механизмов 5-13 набора дозы в бачок 1.

компонента и началу дозирцвания следующего и т.д. В случае, если ни один 55 из компонентов не выставил запрос на дозирование, система примет решение о стерилизации бачка 1 паром. При этом откроется исполнительньй механизм 7, а остальные закроются. Стерилизация

закончится в момент появления запроса i-ro компонента на дозирование.

Работа -системы на примере дозирования ФУК, глюкозы и аммиачной воды. Последовательность смены положения исполнительных механидмов разбита на микрооперации и .представлена в виде циклограммы.

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 входы этих счетчиков подается заданная скорость дозирования i-ro компонента в тактах опроса устройства 14 управления. Первым заполнится счетчик 22 и своим выходом установит 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 дозиррвания глюкозы. Шифратор 31 по условию отсутствия логической единицы на своем втором информационном входе закодирует свой вькод 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 векто1 ньй 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 векторньй вход. По мере заполнения дозировочного бачка 1 глюкозой сна- чала сработает датчик 4 нижнего урон- 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

0 5 О

5

5

моменту начала дозирования ФУК,и счетчик 24, соответствующий моменту начала дозирования аммиачной воды, а следовательно, к м эменту окончания дозирования глюкозы триггеры 21 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 значению 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 3 Г имеет на третьем и шестом входах логическую единицу, но приоритет у- шестого входа вьше, 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 шифратора 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 линию сброса конденсата с исполнительным механизмом на ней.

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

I 149538312

Формула изобретенияустановленным в дозировочном бачке,

Система автомат1гческого управлениян трубопроводом для подачи пара в до- процессом дозирования компонентов дпязировочный бачок, при этом воздушные стерильных процессов ферментации, .пространства дозировочного бачка и содержащая управляющее устройство,.Ферментера соединены посредством тру- вход которого соединен с датчиком .бопровода с исполнительным механизмом, верхнего уровня, расположенным в до-а выходы управляющего устройства под- зировочным бачке, а выход - с испол-ключены к исполнительным механизмам, нительными механизмами, установленны- Qустановленным соответственно на тру- ми на линиях подачи компонента в до-бопроводе подачи пара в дозировочный зировочный бачок и слива в ферментер,бачок и трубопроводе, соединяющем отличающаяся тем, что, .воздушные пространства дозировочного с целью повышения надежности работы,бачка и ферментера, а входы - с дат- она снабжена датчиком нижнего уровня, 5чиком нижнего уровня.