合成核酸鏈被用于基因研究中。寡核苷酸或核酸是由許多核苷酸聚合成的生物大分子化合物。作為全球基因合成領(lǐng)域的領(lǐng)導者，美國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)。IDT 公司利用先進(jìn)的 M1 DNA 合成器提高其生產(chǎn)速度、精度，并提升了效率，該合成器采用了基于 PC 和 EtherCAT控制技術(shù)的TwinCAT 3自動(dòng)化平臺。

CP3916 多點(diǎn)觸控面板的連續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

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(chǎng)，運送到世界各地的 82,000 多名客戶(hù)那里?！盎蜓芯繎蒙婕暗降暮怂犷?lèi)型非常復雜。這 44,000 個(gè)序列中的每個(gè)序列都是根據客戶(hù)的具體要求定制而成的?！盜DT 公司資深科學(xué)家 Dan Brock 說(shuō)道：“就像雪花一樣，我們所生產(chǎn)的每一個(gè) DNA 序列都是獨一無(wú)二的?！庇捎诠疽呀?jīng)最大限度地精簡(jiǎn)了其制造工藝，當地時(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(hù)手中?！癐DT 不僅因為其產(chǎn)能和速度而聞名 — 我們也注重產(chǎn)品質(zhì)量和客戶(hù)服務(wù)?！弊詣?dòng)化工程師主管 Owen Piette 說(shuō)道?！拔覀兩a(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?！?nbsp;

緊湊且高效：裝有 TwinCAT 3 軟件的 CX2020控制平臺

“在選擇 M1 DNA 合成器的控制平臺時(shí)，除了速度和是否物有所值外，我們特別看重系統是否可擴展，設計是否緊湊?！監wen Piette 說(shuō)。因此，IDT 為其 M1 合成器采用了一臺嵌入式控制器 CX2020 以及 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件平臺?！芭c先前使用的解決方案相比，它涉及四個(gè)獨立的合成器，每個(gè)都有其自己的控制器，我們現在使用的是一個(gè)統一的平臺，顯著(zhù)降低了控制系統的硬件成本?！弊詣?dòng)化專(zhuān)家補充說(shuō)。

“IDT 一直信賴(lài)微軟的操作系統和工具。由于我們的大部分編程都在 .NET 中完成，Beckhoff 基于 Windows 的自動(dòng)化平臺非常適合我們，可以很輕松地在這個(gè)硬件上設計我們的系統?！監wen Piette 說(shuō)到?！坝捎?nbsp;TwinCAT 3 嵌入在Visual Studio? 中，因此它可以清晰的實(shí)現數據傳輸，簡(jiǎn)化了將系統集成到我們的 MES 系統中的過(guò)程。這里有一個(gè)很關(guān)鍵的要求，要考慮到我們的客戶(hù)在應用中產(chǎn)生大量的數據點(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)生大量的數據，強大的信息管理是我們生產(chǎn)過(guò)程成功的關(guān)鍵。

基于 EtherCAT 的全面監控功能

M1 中的眾多傳感器，用于監控合成的每一個(gè)方面，會(huì )產(chǎn)生大量數據。這使得 IDT 科學(xué)家們能夠嚴格根據客戶(hù)要求定制生產(chǎn)核酸產(chǎn)品。IDT 時(shí)時(shí)刻刻在監控化學(xué)品和試劑，以至于最小的反應細節。這確保所有進(jìn)程都按照計劃執行?！癊therCAT 微秒級的快速響應時(shí)間滿(mǎn)足了我們這類(lèi)監控所需的速度快和數據量大的要求?！盜DT 公司系統工程師 Ryan Witt 解釋說(shuō)。隨后，他又進(jìn)行了補充：“倍福的 El 系列 EtherCAT I/O 端子模塊的實(shí)時(shí)數據傳輸量和高精度為我們的應用提供了一個(gè)無(wú)與倫比的監控功能?！?/p>

Dan Brock 還列出了其它一些好處：“我們可以在整個(gè)過(guò)程中更密切地監測反應，還可以準確地確定問(wèn)題在何時(shí)以及何地發(fā)生。這幾乎就像一個(gè)心電圖。我們可以看到機器的心跳，以及確定任何不正常情況，并主動(dòng)解決這些問(wèn)題。通過(guò) EtherCAT 進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，我們再也不用等到下游質(zhì)量出現問(wèn)題時(shí)才發(fā)現錯誤。這可以節省整個(gè)工藝時(shí)間?！?/p>

IDT 公司資深科學(xué)家 Dan Brock 正在檢查 M1 DNA 合成器的狀態(tài)

緊湊型解決方案占用空間小

CX2020 與一系列的 EtherCAT I/O 端子模塊連接。例如，16 通道高密度數字量輸出端子模塊 EL2809，將控制器的二進(jìn)制控制信號連接到過(guò)程層的執行器。在另一端，一組電氣隔離 EtherCAT 數字輸入端子模塊 EL1819 負責接收和發(fā)送信號。模擬量端子模塊 EL3068 和 EL4008 具有連接各自現場(chǎng)總線(xiàn)設備的接口。用于登錄和授權的條形碼掃描儀通過(guò)串行接口端子模塊 EL6002 連接?！癊therCAT I/O 系統是一款占用空間非常小的緊湊型解決方案?！盧yan Witt 說(shuō)道?！拔覀儸F在可以在以前只能容納兩臺設備的空間內安裝四臺合成器?！監wen Piette 提到另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：“有了中央控制器，我們能夠減少令人印象深刻的 66 % 的合成容器組裝時(shí)間?！?/p>

一臺具有 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(hù)甚至能夠戴著(zhù)手套進(jìn)行操作?！盌an Brock 解釋道。

一臺直接連接 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 合成器的中央處理器

為未來(lái)擴展做好準備

“總的來(lái)說(shuō)，基于 PC 的控制與 EtherCAT 將性?xún)r(jià)比和靈活性很好地結合在一起?！監wen Piette 強調道?！芭c其它控制系統相比，倍福的中央控制系統為 IDT 每個(gè)系統節約了約 4500 美元，因為我們不需要給我們 M1 中的 4 個(gè)合成器的每一個(gè)都單獨購買(mǎi)一臺PLC?！弊詣?dòng)化專(zhuān)家也指出了基于 PC 的解決方案的投資保護：“PC 平臺的靈活性和可擴展性讓我們能夠輕松升級系統。在未來(lái)當我們的一個(gè)科學(xué)家要求進(jìn)行加強或改進(jìn)時(shí)，與以前相比，實(shí)施工作將更輕松且更節約時(shí)間?！?/p>