作為基因合成領(lǐng)域的，美國(guó)Integrated DNA Technologies（IDT）公司在基因合成生產(chǎn)定制寡核苷酸領(lǐng)域提供了廣泛合作和服務(wù)。公司利用以多重技術(shù)作為支柱的的 M1 DNA 合成器提高了其生產(chǎn)速度、精度和效率。
25 年來(lái)，IDT 一直為分子生物學(xué)研究制造和提供寡核苷酸。每天約有 44,000 個(gè)核酸序列離開(kāi)公司的工廠，運(yùn)送到世界各地的 82,000 多名客戶那里。據(jù)IDT 公司科學(xué)家 Dan Brock 介紹， 基因研究應(yīng)用涉及到的核酸類型非常復(fù)雜，這 44,000 個(gè)序列中的每個(gè)序列都是無(wú)二，根據(jù)客戶的具體要求定制而成的。 由于公司已限度地精簡(jiǎn)了其制造工藝，當(dāng)?shù)貢r(shí)間下午 1 點(diǎn)前收到的大部分訂單會(huì)在第二天上午送到客戶手中。另外，自動(dòng)化工程師主管 Owen Piette 表示，IDT生產(chǎn)的每個(gè)核酸都必須經(jīng)過(guò)一道完整的質(zhì)量控制工序，公司不僅因其產(chǎn)能和速度而聞名，更重要的是基于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和客戶服務(wù)的高度關(guān)注。
緊湊且高效的軟件控制平臺(tái)
“在選擇 M1 DNA 合成器的控制平臺(tái)時(shí)，除了速度和是否物有所值外，我們特別看重系統(tǒng)是否可擴(kuò)展，設(shè)計(jì)是否緊湊。”Owen Piette說(shuō)。因此，IDT 為其 M1 合成器采用了一臺(tái)嵌入式控制器 CX2020 以及TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件平臺(tái)。“與先前使用的解決方案相比，它涉及四個(gè)獨(dú)立的合成器，每個(gè)都有其自己的控制器，我們現(xiàn)在使用的是一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，顯著降低了控制系統(tǒng)的硬件成本。”自動(dòng)化專家補(bǔ)充說(shuō)。
CP3916 多點(diǎn)觸控面板的連續(xù)玻璃面板具有出色的耐化學(xué)品性，甚至可以戴手套進(jìn)行操作
Owen Piette表示，公司一直信賴微軟的操作系統(tǒng)和工具。由于其大部分編程都在 .NET 中完成，Beckhoff基于 Windows 的自動(dòng)化平臺(tái)是合適的選擇，可以輕松在這個(gè)硬件上設(shè)計(jì)IDT的系統(tǒng)。。“由于TwinCAT 3 嵌入在Visual Studio®中，因此它可以清晰的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，簡(jiǎn)化了將系統(tǒng)集成到我們的 MES 系統(tǒng)中的過(guò)程。這里有一個(gè)很關(guān)鍵的要求：要考慮到我們的客戶在應(yīng)用中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。由于我們?yōu)槊恳粋€(gè)合成都生成一個(gè)特殊的配方，這會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，*的信息管理是確保我們生產(chǎn)過(guò)程成功的關(guān)鍵。”他補(bǔ)充道。
基于EtherCAT的全面監(jiān)控功能
M1 中的眾多傳感器用于監(jiān)控合成的每一個(gè)方面，因而會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。這使得 IDT 科學(xué)家們能夠嚴(yán)格根據(jù)客戶要求定制生產(chǎn)核酸產(chǎn)品。IDT 時(shí)時(shí)刻刻在監(jiān)控化學(xué)品和試劑，以至于能夠觀察到最小的反應(yīng)細(xì)節(jié)，以此確保所有進(jìn)程都按照計(jì)劃執(zhí)行。“EtherCAT微秒級(jí)的快速響應(yīng)時(shí)間滿足了我們這類監(jiān)控所需的速度快和數(shù)據(jù)量大的要求。”IDT 公司系統(tǒng)工程師 Ryan Witt 解釋說(shuō)。隨后，他又補(bǔ)充表示，倍福的 El 系列EtherCAT I/O 端子模塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸量和高精度為公司的應(yīng)用提供了一個(gè)的監(jiān)控功能。
Dan Brock 還列出了其它一些好處：“我們可以在整個(gè)過(guò)程中更密切地監(jiān)測(cè)反應(yīng)，還可以準(zhǔn)確地確定問(wèn)題在何時(shí)以及何地發(fā)生。這幾乎就像一個(gè)心電圖。我們可以看到機(jī)器的心跳，以及確定任何異常情況，并主動(dòng)解決這些問(wèn)題。通過(guò)EtherCAT的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，我們?cè)僖膊挥玫鹊较掠钨|(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。這可以節(jié)省整個(gè)工藝時(shí)間。”
IDT 公司科學(xué)家 Dan Brock 正在檢查 M1 DNA 合成器的狀態(tài)
緊湊型解決方案
CX2020 與一系列的EtherCAT I/O 端子模塊連接。例如，16 通道高密度數(shù)字量輸出端子模塊 EL2809，將控制器的二進(jìn)制控制信號(hào)連接到過(guò)程層的執(zhí)行器。在另一端，一組電氣隔離EtherCAT數(shù)字輸入端子模塊 EL1819 負(fù)責(zé)接收和發(fā)送信號(hào)。模擬量端子模塊 EL3068 和 EL4008 具有連接各自現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的接口。用于登錄和的條形碼掃描儀通過(guò)串行接口端子模塊 EL6002 連接。“EtherCAT I/O 系統(tǒng)是一款占用空間非常小的緊湊型解決方案。”Ryan Witt 說(shuō)道。“我們現(xiàn)在可以在以前只能容納兩臺(tái)設(shè)備的空間內(nèi)安裝四臺(tái)合成器。”Owen Piette提到另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：“有了控制器，我們能夠減少令人印象深刻的 66 % 的合成容器組裝時(shí)間。”
一臺(tái)具有 15.6 英寸顯示屏的 CP3916 多點(diǎn)觸控面板用作緊湊型合成器的 HMI。由于顯示屏的玻璃面板具有出色的耐化學(xué)品性，非常適用于我們的合成過(guò)程。用戶甚至能夠戴著手套進(jìn)行操作。”Dan Brock 解釋道。
一臺(tái)直接連接 I/O 端子模塊且安裝有TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件的 CX2020 嵌入式控制器用作 M1 合成器的處理器
為未來(lái)擴(kuò)展做好準(zhǔn)備
“總的來(lái)說(shuō)，基于 PC 的控制與EtherCAT將性價(jià)比和靈活性很好地結(jié)合在一起。”Owen Piette強(qiáng)調(diào)道。“與其它控制系統(tǒng)相比，倍福的控制系統(tǒng)為 IDT 每個(gè)系統(tǒng)節(jié)約了約 4500 美元，因?yàn)槲覀儫o(wú)需給M1 中的 4 個(gè)合成器的每一個(gè)都單獨(dú)購(gòu)買一臺(tái)PLC。”自動(dòng)化專家也指出了基于 PC 的解決方案的投資保護(hù)：“PC 平臺(tái)的靈活性和可擴(kuò)展性讓我們能夠輕松升級(jí)系統(tǒng)。與以前相比，實(shí)施工作將更輕松，同時(shí)也節(jié)約了時(shí)間。
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