使用NI PAC和LabVIEW軟件控制藻類生物燃料的生產(chǎn)

Solix自動(dòng)化系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

我們的AGS自動(dòng)化系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)在于數(shù)據(jù)采集及控制的開發(fā)，以用來管理、控制培育過程。我們需要一個(gè)單獨(dú)的技術(shù)平臺(tái)支持研發(fā)試驗(yàn)及產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行，加速這項(xiàng)新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到示范工廠的轉(zhuǎn)化。出于研發(fā)考慮，平臺(tái)必須靈活方便，以方便工程師和科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室的單獨(dú)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)?？墒褂枚喾N化學(xué)、物理傳感器及流量驅(qū)動(dòng)器。出于工業(yè)環(huán)境中的工廠運(yùn)行考慮，平臺(tái)必須穩(wěn)定、可靠、簡單，同時(shí)必須可與工業(yè)規(guī)模的儀器儀表及控制進(jìn)行連接。此外，所有數(shù)據(jù)都必須存儲(chǔ)在一個(gè)中央資料庫中，并以多種直觀、有用的格式加以顯示，提供給經(jīng)理、操作員、研發(fā)人員等所有相關(guān)人員。

使用NI產(chǎn)品解決藻類生物燃料生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)

我們使用LabVIEW開發(fā)了AGS的整個(gè)監(jiān)測(cè)控制及數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)，包括操作員的用戶界面，以及用于監(jiān)測(cè)控制藻類培育過程的數(shù)據(jù)日志及Compact FieldPoint 代碼。

我們的試驗(yàn)工廠擁有AGS氣流和液流輸送、藻類培育、采收、加工成品（如燃料原料）等一系列系統(tǒng)。開發(fā)控制解決方案時(shí)，我們有幾種可能的設(shè)計(jì)選擇，包括設(shè)計(jì)一個(gè)大型分布式控制系統(tǒng)（DCS）或使用低端可編程邏輯控制器（PLC）。我們選擇了LabVIEW和NI公司的可編程自動(dòng)控制器（PAC），因?yàn)槲覀冃枰獙⒎抡嫫鳌⒖刂破?、SCADA及網(wǎng)絡(luò)報(bào)告集成至一個(gè)單獨(dú)的軟件解決方案。使用NI公司的產(chǎn)品后，我們既擁有了一個(gè)可自定義的測(cè)量和分析系統(tǒng)，又同時(shí)具備DCS的功能，為我們提供了極大的便利。

Compact FieldPoint系統(tǒng)從傳感器收集所有需要的輸入數(shù)據(jù)，并執(zhí)行專有的控制算法，為藻類生長提供必須的營養(yǎng)物質(zhì)。此外， LabVIEW圖形界面還可顯示關(guān)鍵過程參數(shù)，設(shè)備操作人員可定期進(jìn)行監(jiān)控，了解工廠的運(yùn)行狀況。數(shù)據(jù)將自動(dòng)保存在LabVIEW DSC模塊數(shù)據(jù)庫中，方便進(jìn)行后期檢索和處理。如果關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)值超過安全范圍，就會(huì)通過本地報(bào)警系統(tǒng)、操作員界面和手機(jī)短信或傳呼機(jī)的方式通知操作員。

使用LabVIEW，我們可以收集針對(duì)不同藻類的各種小型、大型過程試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，并對(duì)它們?cè)诓煌瑲夂颦h(huán)境下的反應(yīng)進(jìn)行歸類總結(jié)。除了控制藻類生物燃料生產(chǎn)過程，LabVIEW和NI硬件還可記錄每次試驗(yàn)的一系列測(cè)量值，為我們的研究人員和控制工程師提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。然后我們使用DIAdem進(jìn)行后期數(shù)據(jù)分析。在研究中使用此反饋數(shù)據(jù)，可幫助我們確定在特定條件下AGS需要的二氧化碳的等級(jí)和其他營養(yǎng)成分，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)生產(chǎn)。

擴(kuò)展數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)

在Coyote Gulch示范工廠，我們目前用于監(jiān)測(cè)、控制AGS系統(tǒng)的是Compact FieldPoint?，F(xiàn)在，工廠部署將要擴(kuò)展到更大的區(qū)域，因此我們必須大幅降低每個(gè)控制點(diǎn)的成本，這就要求我們研究可替代的控制解決方案。我們計(jì)劃過渡到較低成本的設(shè)備，考慮使用NI RIO與NI無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）平臺(tái)。在未來，我們可將這些產(chǎn)品與現(xiàn)有的NI軟硬件組件集成系統(tǒng)相結(jié)合，可能會(huì)更加滿足我們的需求。

藻類生物燃料有望從根本上解決能源問題，并在解決溫室氣體排放上發(fā)揮主導(dǎo)作用。NI提供的產(chǎn)品、工具及持續(xù)的技術(shù)支持，幫助我們能夠快速開發(fā)、部署藻類生長技術(shù)，進(jìn)行燃料生產(chǎn)。隨著我們的系統(tǒng)部署不斷擴(kuò)大規(guī)模，我們亦希望與NI的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系能夠繼續(xù)為我們的擴(kuò)大提供支持。