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固液相一体式实验流程控制系统

本控制系统基于智能体协同机制，深度嵌入超级智能化学合成平台，能够在惰性气氛控制环境中以高度自治的方式精确调度执行机构，完成包括试剂接收、反应盘密封、反应控制以及后处理与分析联动的一整套有机合成自动化操作。系统通过多智能体的分布式感知与决策，实现多设备的协同管理与实验数据的实时同步，从而支持全流程无人化与智能优化的实验运行。具体功能包括：

（1）试剂转运控制：在平台的全局调度智能体指令下，系统能自主接收来自试剂库及物料库的试剂瓶与加样头，并协同自主搬运设备完成化学试剂瓶及固体加样头的动态转运。

（2）反应控制：智能体驱动的控制模块可对反应盘进行密封（对接/压紧、螺盖）及密封性检测，并将反应盘转运至反应阵列；同时基于实时反馈动态调节温度、搅拌等参数，保证反应条件符合预设或自适应优化方案。

（3）反应区联动控制：对于无需维持惰性气氛的反应盘，控制系统的调度智能体可联动自主转运设备，将其安全移出惰性区并送入常压反应区，支持多区实验环境的智能切换。

（4）后处理与分析联动控制：对惰性气氛内已完成反应的反应盘，系统可通过任务分配智能体协同转运设备，将其快速移送至后处理与分析工作站，实现反应—分析的一体化无人衔接。

该系统具备以下显著特点，使其在化学合成领域具有独特优势：

1、灵活扩展：

①具备高兼容性IO接口，可灵活连接市面上多种执行与传感设备。

全流程覆盖：能够覆盖从“试剂移送—反应控制—产物转运”的有机合成全流程自动化操作，实现闭环管理。

②多品牌设备接入：IO接口模块支持多品牌设备接入，具备信号自适应与协议转换能力，降低集成难度。

2、安全性与可靠性：

①多重运行保障机制：系统内置无人化流程监控与智能应急处理模块，对实验状态进行实时多维度监测与异常诊断。

②智能应急响应：在发生突发情况时，系统能自动执行预设保护策略，包括暂停反应、关闭设备及启动惰性气体保护等，最大限度保障实验安全。

③闭环安全管理：各类传感器实时监测待机状态、耗材存量、液路气压及关键动作完成信号，异常情况下系统可自动判定并执行相应应急策略，或上报平台主控系统协同调度，实现闭环安全管理与稳定执行。

④7×24小时无人值守能力：

满足对安全性、可靠性与连续运行能力的严苛要求。

技术方案

1功能要求：

1.1逻辑程序适配调控模组主要功能

1.1.1电源参数

（1）电源电压：20.4V-28.8V

（2）输入电流：500mA

（3）输出电流：1600mA，最大5VDC

1.1.2存储与缓冲参数

（1）工作存储器:100KB;

（2）保持性存储器：10KB；

（3）缓冲特性：存在免维护缓冲，不带电池；实时时钟缓冲持续时间：典型值480h，40℃时最少 12 天（免维护超级电容）

1.1.3计算单元性能参数

（1）处理时间：位运算典型值0.08μs / 指令；字运算典型值 1.7μs / 指令；浮点运算典型值 2.3μs / 指令；

（2）过程映像大小：输入（I）、输出（Q）均为 1024 字节；

1.1.4时钟参数

（1）时钟同步：支持通过PROFINET 或 SNMP 协议实现时间同步；

（2）时钟存储器:可将 M 存储器 1 个字节分配为时钟存储器，提供 8 种频率（0.5Hz - 10Hz）方波脉冲;

1.1.5输入与执行端输出适配参数

（1）板载输入点数：14 点;

（2）输入类型：支持源型/ 漏性输入，可连接双线传感器；

1.1.6离散态逻辑驱动信号输出

（1）板载输出点数：10 点；

（2）输出类型：晶体管输出；

1.1.7模拟电平量数据接入

（1）精度：满量程误差±0.1%（典型值，25℃时）

（2）导线长度：屏蔽时最大值100m（扭线和屏蔽）

1.1.8模拟电平量数据输出

（1）输出精度：满量程误差±0.5%（典型值，25℃时）

（2）负载能力：电压输出：≥1kΩ；电流输出：250Ω - 750Ω；

1.1.9 传感器与接口参数

（1）传感器连接

①支持传感器类型：双线传感器、RTD（热电阻）、热电偶（TC）、IO-Link 传感器（需配 SM 1278 4xIO-Link 主站模块）

②RTD 支持类型：Pt100、Pt1000 等

（2）通信接口

①集成接口：PROFINET 以太网接口（1 个或 2 个，根据 CPU 型号），支持 RJ45 物理接口，传输速率自动协商（最高 100Mbit/s），支持自动交叉、电位隔离

②通信协议：支持 PROFINET IO 控制器 / 设备、S7 通信（GET/PUT 指令）、开放式 IE 通信（TCP/ISO on TCP/UDP）、Modbus RTU/TCP、USS、PtP（点对点）、SNMP 等

1.1.10 扩展能力参数

（1）信号板扩展：所有型号均支持1 个，可扩展数字量 I/O、模拟量 I/O、通信接口、电池板（BB 1297）

（2）分布式 I/O：支持 PROFINET IO 设备、PROFIBUS DP 从站、AS-i 从站等分布式 I/O 扩展

1.1.11环境与防护参数

（1）防护等级：IP20

（2）运行环境温度：-20℃ - 60℃

（3）存储/运输环境温度：-40℃ - 70℃

（4）相对湿度：运行时最大值 95%（无凝结）

（5）气压（操作）：795hPa - 1080hPa；存储/运输：660hPa - 1080hPa

（6）运行高度：参考海平面 -1000m - 5000m

（7）抗干扰能力：抗静态放电（IEC 61000-4-2）：空气放电 8kV，（8）接触放电 6kV；抗脉冲群干扰（IEC 61000-4-4）：2kV（电源线）、1kV（信号线）；抗浪涌干扰（IEC 61000-4-5）：4kV（电源线）、2kV（信号线）

（9）电磁辐射：符合 EN 55011 标准，辐射无线电干扰极限值等级A

1.2可编程逻辑控制器信号交互适配单元

1.2.1物理特性

（1）外形尺寸：30mm×100mm×75mm;

（2）净重：0.134kg；

1.2.2环境条件

（1）在垂直安装时 / 运行期间0 ... 45 °C

（2）在水平安装时 / 运行期间0 ... 55 °C

（3）存放期间-40 - +70 °C

（4）运输期间-40 -+70 °C

（5）相对空气湿度（25 °C）：95 % 无冷凝

（6）防护等级：IP20

1.2.3电气参数

（1）供电电压：DC24V

（2）消耗电流：0.1 A

（3）损耗功率：2.4 W

1.3跨通道协同扩展处理模块

1.3.1 物理特性

（1）外形尺寸：45mm×100mm×75mm；

（2）净重：0.21kg；

1.3.2 电气参数

（1）电源电压额定值 (DC)：24V；

（2）电源电压允许范围下限 (DC)：20.4V；

（3）电源电压允许范围上限 (DC)：28.8V；

（4）来自背板总线 DC 5V，最大值：130mA；

（5）来自负载电压 L+(空载)，最大值：4mA / 每个通道；

（6）功率损失典型值：2.5W；

1.3.3 数字输入

（1）输入点数：16；

（2）输入特性符合 IEC 61131 类型 1：是；

（3）输入电压额定值 (DC)：24V；

（4）输入延迟 (输入电压为额定值时)：可参数化，0.2ms、0.4ms、0.8ms、1.6ms、3.2ms、6.4ms 和 12.8ms，可在 4 个组别中选择 ；

（6）分组点数：4（通道间）。

1.4伺服机构闭环反馈式多参数协同驱动单元

（1）工作电压：24V-72VDC；

（2）输出电流：峰值50A；

（3）适配电机：5W-1000W，配17/23位Tamagawa-RS485通讯协议编码器的全系列三相伺服，无刷电机和空心杯电机；

（4）控制方式：外部脉冲、CAN总线、RS485总线、RS232通讯控制等，支持位置、速度和力矩模式；

（5）参数调测：采用RS232通讯，PC调试软件或手持调试器，可备份和导入参数；

（6）异常保护：具备欠压、过压、过载、过流、位置偏差过大、编码器异常等参数；

（7）输入输出：具有7路光耦隔离输入接口，4路光耦隔离开集电极输出接口；

（8）能耗泄放：支持；

（9）抱闸接口：支持；

（10）跟踪误差：±1；

（11）速度控制精度：±1RPM；

（12）接受脉冲上限：800K；

（13）最低转速：1RPM；

（14）最高空载加速度：200RPM/MS

1.5协同控制逻辑单元

协同控制逻辑单元作为核心现场控制单元，配合超级智能化学合成平台确保各实验动作的精准执行，具体包括：

1.5.1任务指令下发与初始化

（1）超级智能化学合成平台作为总调度中心，向协同控制逻辑单元下发批次任务指令。

（2）协同控制逻辑单元作为核心现场控制单元，接收指令并初始化系统，控制执行单元执行全流程物料搬运与操作任务。

1.5.2 试剂与物料入仓

协同控制逻辑单元配合自主搬运设备，完成试剂、物料的按需入仓。

1.5.3托盘抓取与预控制

定位与抓取：协同控制逻辑单元适配调控模组控制化学实验室多轴移动单元运动至过渡舱，通过安装在多轴移动单元末端的高精度运动系统，完成反应盘的抓取。

1.5.4固体加样协助控制

（1）协同控制逻辑单元适配调控模组控制多轴移动单元将反应瓶托盘放置于固体加样工位；

（2）控制固体加样执行单元，并通过实时信号监控加样完成状态；

（3）加样完毕后，协同控制逻辑单元适配调控模组调度多轴移动单元重新抓取托盘。

1.5.5液体加样协助控制

（1）物料移载：协同控制逻辑单元适配调控模组控制多轴移动单元将托盘放置于物料传输装置上，运往液体加样区；

（2）二次抓取与定位：传输装置到位后，传感器触发信号，协同控制逻辑单元适配调控模组再次调度多轴移动单元抓取托盘，准确放置于液体加样工位；

（3）加样与封装：

（4）协同控制逻辑单元适配调控模组与液体处理工作站实时通信，控制其逐一对反应瓶进行液体加样；

（5）加样完成后，协同控制逻辑单元适配调控模组控制多轴移动单元执行加盖操作，并再度使用电动螺丝刀按设定扭矩完成螺钉紧固。

1.5.6加热反应与过程监控

（1）协同控制逻辑单元适配调控模组控制多轴移动单元将托盘移送至加热反应区；

（2）通过通讯总线与温控系统通信，设定PID参数（包括温度设定值、升温速率、保温时间等）；

（3）实时监测温度反馈，确保反应过程符合工艺要求。

1.5.7出仓与任务反馈

（1）反应结束后，协同控制逻辑单元适配调控模组控制多轴移动单元抓取反应完成托盘，移送至待出仓区域；

（2）触发出仓模块动作，将托盘送出舱外；

（3）向超级智能化学合成平台反馈任务完成信号，实现闭环控制。

2.售后服务：

2.1项目有专门负责的经验丰富的维修工程师和专门的技术应用支持工程师负责，负责设备送货上门、安装、调试（提供过程中所需的专用工具和辅助材料，并提供设备使用的全部材料）。在质保期内，质保服务为货物及现场维修与维护、相关软件的升级以及电话技术支持等服务，不再收取额外费用；保修期后，保证长期供应零备件和正常的售后服务，包括备用零配件及消耗品。提供7×24小时的故障服务受理，4小时内响应，一般故障在12小时内排除；重大故障在48小时内排除。

2.2安装验收期间，负责送货上门、安装、调试（提供过程中所需的专用工具和辅助材料，并提供设备使用的全部材料），对用户进行设备的基本操作和日常维护的现场培训，内容包括设备原理，使用方法和维护方法等；

2.3设备在安装、调试通过后3年的免费保修期。

2.4要求中标厂家在中国有完备的售后服务和技术支持，在中国通过ISO9001售后服务质量体系认证，并提供认证证书。

2.5需提供控制程序；

3.支付方式：

合同签订后支付合同总金额的95%作为预付款，剩余5%验收合格后支付。

注：*标注要求必须满足，无法满足者，做无效处理。

套3

合同签订生效后30天内交货

66万元（人民币）