【摘要】融计算机技术、网络通讯技术和控制技术一体的集散控制系统

DCS 已广泛地用

于工业控制领域。本文主要介绍集散控制系统在现代生物制药发酵工艺过程控制中的成功应
用，该系统实现了实时数据采集、温度控制、

pH 控制以及补料控制等功能。 

　　【关键词】

DCS 生物制药 发酵过程 过程控制 

　　

 

　　一、引言

 

　　

 

　　杭州中美华东制药有限公司生产的药品涉及移植免疫、肾病、糖尿病等领域，科技含量
高，生产规模较大，生产方式以微生物发酵为主，发酵设备采用浙大中控的

JX-300X 型

DCS 系统来控制，该系统满足现代生物制药发酵工艺对设备控制的要求并且运行十分稳定
可靠。

 

　　

 

　　二、发酵过程控制

DCS 系统构成 

　　

 

　　

1.发酵过程控制要求 

　　某一产品的发酵工艺包括以下几个阶段：

 菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养

和接种、发酵过程、分离提纯、废物的回收和利用，在发酵过程阶段要严格控制温度、

pH、溶

氧、通气量与转速等发酵条件，同时要及时添加必需的培养基组分，以满足菌种的营养需要。
该产品发酵工段共有大罐

12 个，每个发酵罐的控制有温度控制、自动补料控制、pH 控制、搅

拌转速控制和消沫控制，发酵过程补加碳源、氮源物质，如葡萄糖、磷酸盐

(视产品而定)，

pH 值通过流加或间歇式加氨水进行调节；中罐 8 个，每个中罐设有温度控制；小罐 8 个，
每个小罐设有温度控制，另外部分罐的罐压、空气流量以及溶氧和尾气中的

CO2 浓度以及

配套公用系统

(如空气、热水、冷水等)的参数需要监测并以趋势曲线形式记录。 

　　

2.系统配置 

　　该工段发酵设备采用浙大中控的

JX-300X 型 DCS 系统，配置一个现场控制站(4 个机笼，

包括主控卡、数据转发卡、若干

SP313 卡、SP364 卡和 SP322 卡)、两个操作员站和一个工程师

站，系统结构图如下：

 

　　

 

　　

Scnet

Ⅱ 网络又叫过程控制网，采用了双绞线高速冗余工业以太网， SCnetⅡ 是在 10base 

Ethernet 基础上开发的网络系统，各节点的通讯接口均采用了专用的以太网控制器，数据
传输遵循

TCP/IP 和 UDP/IP 协议，连接操作站、工程师站与控制站等，传输各种实时信息 。

SBUS 总线是控制站内部 I/O 控制总线，主控制卡、数据转发卡、I/O 卡通过 SBUS 进行信息
交换。

 

　　

 

　　三、系统功能

 

　　

 

　　该

DCS 系统主要实现了以下几方面功能： 

　　

1.对发酵工艺的实时监控与动态模拟：主要以流程图的方式对实时数据和状态参数进

行动态模拟显示，实现对整个工控现场的实时监控。

2.历史趋势查询：实时发酵过程的测量

数数据和状态参数以设定间隔和保存点数保存，能够以历史趋势曲线的方式查询，还可以
进行历史趋势曲线的离线浏览。

 

　　

3.报警信息显示、记录：根据组态信息和发酵工艺运行情况动态显示产生的报警信息并

发出报警提示音。

 

　　

4.系统冗余及故障自诊断：系统从关键 I/O 模块到上位机均采用热冗余技术，同时还会