隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，生物制品在日常生活中扮演著越來(lái)越重要的角色，從食品、保健品、化妝品等日常用品，到醫(yī)用藥物。相應(yīng)的生物提取技術(shù)也成為生物制品研發(fā)過(guò)程中重要的研究議題之一。國(guó)內(nèi)外對(duì)植物等生物中有效成分的提取方式主要是間歇式提取工藝，這種工藝主要以罐裝置為主，由于物料并不移動(dòng)，只是溶劑做定向流動(dòng)，從而使原料和溶劑不能相互充分接觸，造成傳質(zhì)阻力較大，導(dǎo)致含有效成分的提取液濃度在整個(gè)過(guò)程中無(wú)法形成理想的梯度。目前隨著研究的深入，根據(jù)化學(xué)工藝領(lǐng)域中逆流吸收的原理，出現(xiàn)了一種連續(xù)動(dòng)態(tài)逆流提取的生產(chǎn)工藝。其原理是先將物料放置到預(yù)浸艙體中進(jìn)行侵泡，等到物料軟化后通過(guò)擠壓器進(jìn)行擠壓、揉搓和混合，最后導(dǎo)入到逆流提取裝置中對(duì)物料進(jìn)行提取。由于連續(xù)逆流提取過(guò)程中的各工藝需要協(xié)調(diào)工作，而設(shè)備之間的工藝關(guān)系復(fù)雜，對(duì)操作條件的要求也較為嚴(yán)格，使得在整個(gè)工藝流程控制方面對(duì)自動(dòng)化水平要求較高，一般的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)難以勝任。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的系統(tǒng)控制模式普遍局限在現(xiàn)場(chǎng)層和控制層，相應(yīng)的有效生產(chǎn)數(shù)據(jù)只是存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，不能實(shí)時(shí)送達(dá)信息到管理層，供管理層進(jìn)行生產(chǎn)綜合決策和調(diào)度。     

       為了提高生產(chǎn)效率和管理水平，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)生物提取過(guò)程管控結(jié)合的綜合自動(dòng)化，本文針對(duì)連續(xù)逆流超聲提取工藝，基于西門(mén)子 PCS7，從控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)配置、CFC 程序設(shè)計(jì)以及 WinCC 組態(tài)等方面進(jìn)行了深入研究，并提出了模糊串級(jí)控制和比值控制策略。經(jīng)過(guò)測(cè)試表明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，易操作性和容錯(cuò)性強(qiáng)，在生產(chǎn)的過(guò)程中有效的克服了干擾和時(shí)滯，提高了提取效率，是一個(gè)能夠適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場(chǎng)需求變化的高效率、高靈活性的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)。

       隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，生活品質(zhì)成了人們的追求目標(biāo)，因此生命和健康這一話(huà)題也引起了極大的關(guān)注?！鞍总?，長(zhǎng)肌膚潤(rùn)澤，可作面脂?！边@是中國(guó)古代醫(yī)學(xué)名著《神農(nóng)本草經(jīng)》中對(duì)植物等天然制品在美容護(hù)膚功能上的解釋。經(jīng)過(guò)幾千年的發(fā)展，植物等純天然生物的作用已經(jīng)不僅僅應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域，生物制品也不只是藥物，更是發(fā)展到滲透到不同行業(yè)和人們生活的各個(gè)方面，包括藥品、化妝品、食物添加劑、染料、殺蟲(chóng)劑等產(chǎn)品，這些行業(yè)的發(fā)展和生物技術(shù)的應(yīng)用，為生物產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和利用邁出了最重要的一步。目前從中草藥等植物中提取相應(yīng)的有效成分研發(fā)藥品、保健品等產(chǎn)品已經(jīng)成為了生物制品這一領(lǐng)域中最為卓越的一支，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)生活理念的影響下，擁有相應(yīng)治療和保養(yǎng)功能的生物提取物產(chǎn)品很受歡迎。因此生物提取技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展生物制品過(guò)程中最重要的研究議題之一。

傳統(tǒng)生物提取工藝包括有機(jī)溶劑溶解法、熱水浸泡法、系統(tǒng)溶劑溶解法等這些方法不需要特殊的儀器，應(yīng)用較為普遍，但存在著產(chǎn)品安全性低、耗時(shí)長(zhǎng)、提取率低，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代自動(dòng)化批量生產(chǎn)的要求等缺點(diǎn)。因此采用新的提取手段并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制策略和通信技術(shù)組成自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)成了發(fā)展生物制品的迫切要求。

      連續(xù)逆流超聲提取裝置是科技發(fā)展的產(chǎn)物，它將超聲提取和連續(xù)逆流提取融為一體，在超聲波的作用下極大的縮短了植物中有效成分的提取時(shí)間，保證了在連續(xù)的工作情況下逆流提取工藝的良好運(yùn)行，提高了提取效率，節(jié)省了溶劑的用量，有效的降低了提取溫度，降低能耗，在保證生產(chǎn)工藝安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，避免了殘?jiān)鼘?duì)環(huán)境的污染，是一套高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的生物制品生產(chǎn)加工設(shè)備。在采用連續(xù)逆流超聲提取技術(shù)同時(shí)，構(gòu)建基于該裝置的自動(dòng)化系統(tǒng)顯得尤為重要。通過(guò)對(duì)連續(xù)逆流超聲提取構(gòu)建自控系統(tǒng)，可以對(duì)生物制品生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的。由于有效成分在提取的過(guò)程中，對(duì)提取環(huán)境以及工藝參數(shù)要求極為嚴(yán)格，因此采用采用先進(jìn)的控制理論并結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)溫度、壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的控制可以提高有效成分在生產(chǎn)設(shè)備的提取效率。自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建，一方面通過(guò)其精準(zhǔn)的控制滿(mǎn)足了提取過(guò)程中的嚴(yán)格工藝要求，提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)量，并且節(jié)約了人工成本。另一方面系統(tǒng)通過(guò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，獲取生產(chǎn)狀態(tài)，可以對(duì)信息進(jìn)行整合，并通過(guò)通訊手段將信息傳送給管理決策者，便于管理者的生產(chǎn)決策極大地提高了企業(yè)管理效率，規(guī)避了

由于產(chǎn)量定位不準(zhǔn)造成的損失。

       本文通過(guò)分析連續(xù)逆流超聲提取工藝，針對(duì)單螺旋提取艙體溫度、物料與溶劑加入量的配比設(shè)計(jì)了模糊串級(jí)控制策略與比值控制策略，通過(guò)采用 PCS7系統(tǒng)協(xié)調(diào)連續(xù)逆流提取過(guò)程中的各個(gè)設(shè)備之間的配合，保證穩(wěn)定的溶劑溫度，合理的物料與溶劑配比，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)植物連續(xù)逆流提取過(guò)程的管理和控制。

       隨著科技水平的提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的變革，解放勞動(dòng)力成為了人們的迫切希望，因此自動(dòng)化技術(shù)得到了飛速發(fā)展。自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用能夠使從業(yè)人員避開(kāi)沉重的體力性勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)、以及復(fù)雜危險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)工況，并且能夠提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率，改善人們對(duì)自認(rèn)科學(xué)的認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造生活的能力。自動(dòng)控制技術(shù)與植物提取工藝的組合是科技發(fā)展的趨勢(shì)，通過(guò)采用自動(dòng)控制技術(shù)能夠極大的降低植物提取的時(shí)間，進(jìn)而改善工藝設(shè)備的利用率與產(chǎn)品產(chǎn)量；自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也可以降低由于個(gè)人原因造成的失誤，提高生產(chǎn)質(zhì)量；節(jié)約了人工成本，提高了物料和能源等利用率，極大的促進(jìn)了植物提取的產(chǎn)業(yè)化。植物提取智能系統(tǒng)的研發(fā)已有了巨大的進(jìn)展，相當(dāng)多的自動(dòng)化系統(tǒng)正在藥廠或化工廠的生產(chǎn)過(guò)程中扮演關(guān)鍵角色。

      哈爾濱制藥總廠與哈爾濱工業(yè)大學(xué)合作設(shè)計(jì)綜合自動(dòng)化提取設(shè)備，并為設(shè)備搭建了管控結(jié)合的生產(chǎn)機(jī)制，該設(shè)備選擇常用的 DCS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特征是分散控制，集中管理。整個(gè)工藝需要 300 多個(gè) I/O 點(diǎn)，同時(shí)采用 10 個(gè)分布式 I/O 模塊(ET200M)作為子站，對(duì)不同的階段進(jìn)行控制。工程師站與操作員站之間、主控制器與站點(diǎn)之間都采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸則通PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的搭建進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的控制與數(shù)據(jù)管理。