基于OPC UA的合成生物学自动化铸造平台控制系统的研究及开发

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随着合成生物学发展而产生的合成生物学自动化正处于萌芽阶段,各国都投入了大量的资金以研发出高效的合成生物学自动化平台推动本国合成生物学的快速发展,进而在即将到来的生物革命中独占鳌头。由于处于起步阶段,现今市场上没有关于解决合成生物学自动化的方案,甚至连关于合成生物学自动化的理念框架还未成型。为了提高合成生物的效率,本课题对合成生物学自动化进行了初步的探索与实验,提出了一种合成生物学自动化铸造平台集成系统框架,并对该系统的控制系统进行了研究及开发。通过对国内生物研究机构的调查研究,针对现有的自动化程度低的缺点,采用OLE for Process Control Unified Architecture(OPC UA)技术通过C#语言开发了一套信息丰富、操作性强、集成度高的生物学自动化铸造平台控制系统。首先,根据合成生物学自动化的概念,设计了自动化铸造平台系统的整体软硬件框架;然后,对软件的各个功能进行了具体的开发,其中为了提高平台集成软件的稳定性,对软件进行了构件化,并进行了构件冗余设计,提高了其稳定性。其次,为了验证铸造平台的可行性,对平台的各个设备进行了联动实验,系统平台得到了验证。接着,为了优化系统平台工作效率,进行了多流程优化算法,通过提高设备的利用率,显著提升了平台的合成效率。最后,为了增加系统的拓展性,选择基于OPC UA工业通用技术。通过该技术,自动化系统之间可以通过服务器和客户端进行安全高效的通讯,进而设计了集成软件的分布式功能。最终,提出、验证并构建了一种稳定的柔性的可拓展的高效的合成生物学自动化铸造平台集成系统。
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