CN116088403A - 应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统及方法，特点是：通过模块化的硬件组合及软件控制界面的快速配置，再通过预先编辑的配方，最终实现灵活组合出任意客户所需要的下游超滤工艺设备，可以将采集到的数据经由相应的图谱及其他信息进行显示，同时具有判断故障监控与报警处理功能。本案是针对超滤工艺独立开发的控制系统，实现对泵、阀门、传感器等硬件的控制监控，最终实现对样品的超滤处理，可以生成超滤工艺的数据分析及报表，提高作业效率，降低作业难度，同时对数据加密存储，保证安全性。

Description

应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统及方法

技术领域

本发明属于生物制药设备相关技术领域，涉及一种应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统及方法。

背景技术

生物制药是利用生物活体来生产药物的方法，例如：利用转基因玉米生产人源抗体、转基因牛乳腺表达人α1抗胰蛋白酶等。生物制药行业前景广阔，全世界的医药品已有一半是采用生物合成制造生产的。

在日渐成熟、不断迅速发展的生物制药工艺中，层析系统是蛋白药物分离纯化最基本的重要工具，而超滤系统同样是生物制药下游工艺中的关键技术，可用于料液的澄清、浓缩及缓冲液置换等步骤。然而，现有的超滤系统由于结合和罐体及管路工程，组合繁多定制设计改动需求大，对自控及软件的稳定性及安全性提出了很高的要求。所以，有必要基于当前超滤系统软件进行改进，用以实现对泵、阀门、传感器等硬件的灵活组合控制及监控，满足变化组合多变的超滤工艺。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统及方法，以方便在样品超滤过程中进行智能化监控控制，降低操作难度，提高使用灵活度。

本发明的技术解决方案是：应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特点是，包括：GUI，操作员通过窗口、按键及菜单的图形对象向电子设备发出指令，其接收指令后，通过图形反馈操作的结果，用于生成图谱、流露图、运行数据及报警显示；PLC控制器，通过PLC通信驱动发送数据信号、故障监控信号及报警处理信号；ECOM移动设备，通过紫外通信驱动进行检测数据传输，并同时进行数据交换，以获取校对结果；内存处理器，通过手动参数设定或压力反馈等方式控制，以及在所述PLC控制器判断故障监控信号时，接收所述PLC控制器发送当前的待交换数据；硬盘存储器，与所述内存处理器通过网线连接，用于根据监控信号对数据采用文件形式进行存储，并将调整存储后的数据参数发送至其他电脑上实现数据分析功能；超滤工艺必用组件，预先设计好用于超滤的各个工艺重要的模块，每个模块的控制联动预先关联好各工艺模块配方，用于对样品进行超滤处理，包含自动保压测试模块，自动CIP清洗模块，自动SIP灭菌模块，自动水通量测试模块，自动膜包完整性测试模块等；超滤工艺选用组件，辅助所述超滤工艺必用组件，用于对样品进行超滤处理。

进一步地，上述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其中：所述超滤工艺选用组件包括但不限于流量计、UV计、TOC计、热交换器及空气供给器。

进一步地，上述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其中：所述超滤工艺必需组件包括但不限于中空超滤设备、泵、滤液阀、传感器、储液罐、过滤器、导管、带搅拌器的容器、滞留阀及压力表。

更进一步地，上述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其中：所述PLC控制器与传感器连接，所述传感器用于检测所述超滤生产操作的感应信息并发送至所述PLC控制器。

更进一步地，上述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其中：所述传感器设置的数量为一个或多个，读取每个传感器的感应参数及其信息数据后，并将感应得到的信息数据显示在GUI的屏幕上。

本发明还提供了一种应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制方法，包括以下步骤：

步骤（1）通过手动模式或自动模式控制，实现样品在管路内的运行速度，在通过预先编辑的配方，最终实现样品的膜分离，同时持续采集相关数据并汇总，利用后期的数据分析产生报告文件；

步骤（2）接收PLC控制器提供的数据信号后，进行对应的通知和处理，当收到PLC控制器发送的故障信号后，对相应的日志进行提示记录，并且在部分故障上会产生图形闪烁的人机交互变化；报警发生后进行人工确认，高等级报警还会伴随系统强制停机，解除高等级报警后才允许继续运行；

步骤（3）将采集到的数据经由相应的图谱及其他信息进行显示；

步骤（4）所有收集到的数据均采用文件的形式存储于硬盘，能够用于数据备份与恢复。

具体地，在所述步骤（1）中，手动模式需要全程手动执行运行动作、手动调整泵流速、阀门状态、收集；自动模式根据预先编辑的配方，全自动执行整个工艺过程的泵、阀门的状态。

具体地，在所述步骤（3）中，采集到的数据包括相关传感器数据曲线、日志、生产配方信息及报表信息，其中相关传感器数据曲线包括但不限于压力、电导、pH等传感器的数值曲线；相关日志包括但不限于操作、状态、报警、安全等日志；生产配方信息包括配方信息、设备信息、操作员等；报表信息支持将分析后的数据导出为报表，对应的报表内容包括但不限于图谱、日志、配方信息、设备信息及操作员等。

与现有技术相比，采用本发明技术方案之后，针对超滤工艺独立开发的控制系统，实现对超滤工艺的手动或全自动控制操作，能够对泵、阀门、传感器等硬件的控制监控，最终实现对样品的超滤加工处理；而且，通过编辑高度自由的超滤配方，可以生成超滤工艺的数据分析及报表，提高作业效率，降低作业难度，同时对数据加密存储，保证安全性。

附图说明

图1为本发明的整体框架图；

图2为本发明的操作流程图；

图3为本发明的故障监控与报警处理逻辑框架图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明技术方案，以使其更易于理解和掌握。其中涉及到的中空超滤设备、泵、储液罐、过滤器、导管、带搅拌器的容器、滞留阀、压力表及滤液阀等部件，均为本领域普通技术人员普遍认知的常用者，本案对其并无特殊要求。

为了进一步阐明本发明，下面给出一系列实施例。需要指出的是，以下的各组实施例属于例证性枚举。本案中给出这些实施例的目的是为了充分解释本发明的意义和内容，但并不是将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，一种应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，包括GUI、PLC控制器、ECOM移动设备、内存处理器、硬盘存储器、超滤工艺必用组件及超滤工艺选用组件，控制电机运动实现样品在管路内的运行速度，在通过先编辑的配方，最终实现样品的膜分离，系统实时采集相关数据并汇总，为后期的数据分析或产生报告文件提供数据基础。

根据本发明技术方案，如图2和图3所示，操作员通过窗口、按键及菜单的图形对象向GUI电子设备发出指令，其接收指令后，通过图形反馈操作的结果，能够用于生成图谱、流露图、运行数据及报警显示；PLC控制器通过PLC通信驱动发送数据信号、故障监控信号及报警处理信号；ECOM移动设备通过紫外通信驱动进行检测数据传输，并同时进行数据交换，以获取校对结果；通过手动参数设定或压力反馈等方式控制内存处理器，以及在所述PLC控制器判断故障监控信号时，内存处理器接收所述PLC控制器发送当前的待交换数据；硬盘存储器与内存处理器通过网线连接，根据监控信号，硬盘存储器对数据采用文件形式进行存储，并将调整存储后的数据参数发送至其他电脑上实现数据分析功能；超滤工艺必用组件，所述超滤工艺必需组件包括但不限于中空超滤设备、泵、滤液阀、传感器、储液罐、过滤器、导管、带搅拌器的容器、滞留阀及压力表，主要用于对样品进行超滤处理；超滤工艺选用组件，所述超滤工艺选用组件包括但不限于流量计、UV计、TOC计、热交换器及空气供给器，辅助所述超滤工艺必用组件，用于对样品进行超滤处理。

优选地，以上结构当中：所述PLC控制器与传感器连接，所述传感器用于检测所述超滤生产操作的感应信息并发送至所述PLC控制器，所述传感器设置的数量为一个或多个，读取每个传感器的感应参数及其信息数据后，并将感应得到的信息数据显示在GUI的屏幕上，通过传感器全方位收集信息，操作员使用该软件工具时可以直接获得信息数据结果，能够提升系统的整体监控质量。

本发明技术方案当中，相关超滤工艺的生产管理、针对超滤系统的故障监控和报警处理的功能均是本案的技术关键，图2当中重点展示的是软件系统运行下的相关操作步骤与获取结果，对于超滤工艺组件，本领域普通技术人员根据现有技术进行常规设置即可，本案对其型号选择及组合使用等方面并无特殊要求。

一方面，采用本发明技术方案，通过手动模式或自动模式控制，实现样品在管路内的运行速度，在通过预先编辑的配方，最终实现样品的膜分离，可以将采集到的数据经由相应的图谱及其他信息进行显示，同时持续采集相关数据并汇总，利用后期的数据分析产生报告文件，所有收集到的数据均采用文件的形式存储于硬盘。

另一方面，采用本发明技术方案，接收PLC控制器提供的数据信号后，进行对应的通知和处理，当收到PLC控制器发送的故障信号后，对相应的日志进行提示记录，并且在部分故障上会产生图形闪烁的人机交互变化，报警发生后进行人工确认，高等级报警还会伴随系统强制停机，解除高等级报警后才允许继续运行，所有收集到的数据均采用文件的形式存储于硬盘，能够用于数据备份与恢复，同时数据处理功能是独立于主程序外的小程序中，可以实现在其他电脑上实现数据分析功能。

通过以上描述可以发现，与现有技术相比，采用本发明技术方案之后，通过系统操作实现对超滤工艺的手动或全自动样品生产；通过设置的多线程运行，有效保证运行效率，进一步集成实现超滤工艺的控制、监控、报警处理、数据保存、数据分析、报表等功，通过对超滤工艺的控制运行有利于数据读取处理、加密存储，保证数据安全性。

以上对本发明的技术方案、工作过程和实施效果进行了详细描述，需要说明的是，所描述的只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于，包括：

GUI，操作员通过窗口、按键及菜单的图形对象向电子设备发出指令，其接收指令后，通过图形反馈操作的结果，用于生成图谱、流露图、运行数据及报警显示；

PLC控制器，通过PLC通信驱动发送数据信号、故障监控信号及报警处理信号；

ECOM移动设备，通过紫外通信驱动进行检测数据传输，并同时进行数据交换，以获取校对结果；

内存处理器，通过手动参数设定或压力反馈等方式控制，以及在所述PLC控制器判断故障监控信号时，接收所述PLC控制器发送当前的待交换数据；

硬盘存储器，与所述内存处理器通过网线连接，用于根据监控信号对数据采用文件形式进行存储，并将调整存储后的数据参数发送至其他电脑上实现数据分析功能；

超滤工艺必用组件，用于对样品进行超滤处理；

超滤工艺选用组件，辅助所述超滤工艺必用组件，用于对样品进行超滤处理。

2.根据权利要求1所述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于：所述超滤工艺必需组件包括但不限于中空超滤设备、泵、滤液阀、传感器、储液罐、过滤器、导管、带搅拌器的容器、滞留阀及压力表。

3.根据权利要求1所述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于：所述超滤工艺选用组件包括但不限于流量计、UV计、TOC计、热交换器及空气供给器。

4.根据权利要求2所述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于：所述PLC控制器与传感器连接，所述传感器用于检测所述超滤生产操作的感应信息并发送至所述PLC控制器。

5.根据权利要求2所述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于：所述传感器设置的数量为一个或多个，读取每个传感器的感应参数及其信息数据后，并将感应得到的信息数据显示在GUI的屏幕上。

6.应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制方法，使用于权利要求1～5任一项所述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过手动模式或自动模式控制，实现样品在管路内的运行速度，在通过预先编辑的配方，最终实现样品的膜分离，同时持续采集相关数据并汇总，利用后期的数据分析产生报告文件；

步骤S2：接收PLC控制器提供的数据信号后，进行对应的通知和处理，当收到PLC控制器发送的故障信号后，对相应的日志进行提示记录，并且在部分故障上会产生图形闪烁的人机交互变化；报警发生后进行人工确认，高等级报警还会伴随系统强制停机，解除高等级报警后才允许继续运行；

步骤S3：将采集到的数据经由相应的图谱及其他信息进行显示；

步骤S4：所有收集到的数据均采用文件的形式存储于硬盘，能够用于数据备份与恢复。

7.根据权利要求6所述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于：在所述步骤S1中，手动模式需要全程手动执行运行动作、手动调整泵流速、阀门状态、收集；自动模式根据预先编辑的配方，全自动执行整个工艺过程的泵、阀门的状态。

8.据权利要求6所述的应用超滤工艺对硬件运行进行监控的软件控制系统，其特征在于：在所述步骤S3中，采集到的数据包括相关传感器数据曲线、日志、生产配方信息及报表信息。

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