制藥設備的自動化技術應用研究

1、制藥設備的自動化技術應用研究 制藥設備的自動化技術應用研究 摘 要隨著科學技術水平的不斷提高，制藥設備的自動化也已深入人心。制藥設備的自動化技術從控制系統(tǒng)開始，到精確的位置定位，實時的過程監(jiān)控，快速的網(wǎng)絡通訊，在到現(xiàn)場的每個動作的執(zhí)行，無不表達著現(xiàn)代化氣息。PLC做為現(xiàn)代工業(yè)設備控制的核心，在制藥設備中起到了舉足輕重的作用。變頻器作為風機、水泵等的起停與運行的控制器，發(fā)揮了重要的作用。伺服控制系統(tǒng)是制藥包裝設備中精確定位的關鍵技術。制藥設備的自動化技術日益成為技術人員研究的熱門課題。 關鍵詞制藥設備；自動化；PLC；變頻器；伺服系統(tǒng) 中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1009-9

2、14X02-0210-01 當代制藥設備開展日新月異，科技創(chuàng)新成果不斷應用于制藥設備，使其更加自動化、人性化。制藥設備自動化的技術核心主要表達在控制系統(tǒng)先進性上。它主要包括主控制系統(tǒng)，動力控制，精確定位技術，以及人性化的操作模式。 一、制藥設備自動化技術的開展背景與研究意義 藥品生產(chǎn)企業(yè)在過去一直是勞動密集型的代表，突出表現(xiàn)在藥品的包裝環(huán)節(jié)。隨著勞動力本錢的逐漸增加，藥品生產(chǎn)企業(yè)迫切的需要設備技術升級，以先進的自動控制系統(tǒng)代替操作人員。面對著先進的控制理念不斷的在工業(yè)中創(chuàng)造的輝煌，制藥設備的自動化趨勢已經(jīng)勢不可擋。目前制藥企業(yè)的設備自動化程度越來越高，涌現(xiàn)出一批具有先進控制理念的設備，例如干/

3、濕法制粒機、旋轉式壓片機、高效包衣機、全自動膠囊充填機、包裝線等。制藥設備的自動化程度提高，不僅有效的節(jié)約了生產(chǎn)本錢，還有利于新藥的快速投入生產(chǎn)；不僅能機動的調整產(chǎn)量以滿足市場需求，還能充分利用原材料以節(jié)約能源資源的消耗；不僅有力的促進了企業(yè)擺脫落后產(chǎn)能以走向現(xiàn)代化，還能順應時代的潮流積極的相應產(chǎn)業(yè)結構調整。自動化技術在制藥設備上的應用是一勞永逸、一本萬利的，研究自動化技術對于生產(chǎn)功在當代，利在千秋。 二、制藥設備自動化技術的應用 、PLC在制藥設備中的應用 PLC作為現(xiàn)代工業(yè)控制的中堅力量，在制藥設備中也是不可或缺的。從目前知名的設備制造商的產(chǎn)品中都能看到它的身影。制藥設備并非重大的工業(yè)設備

4、，其PLC的型號也主要集中在小型PLC中，其中以西門子S7-200系列、三菱Fx3U系列為主。以PLC作為制藥設備的主控制器件有著得天獨厚的優(yōu)勢：首先，制藥設備中以數(shù)字量信號居多，而PLC正是見長于邏輯運算，其程序中以梯形圖、功能塊、語句表為常見的語言格式，這些編程語言方便，易讀，邏輯思路清晰易懂，編程語言均符合國際標準；其次，對于制藥設備中常見的模擬量處理，也集成了方便實用的編程塊供用戶調用，可將溫度、流量、壓力等模擬量信號轉化為程序可識別的數(shù)據(jù)；再次，PLC本錢低，后期調試方便，設備投運后PLC不需要大量的維護工作，并且能適應制藥企業(yè)的工況。PLC有很好的兼容性，能與各種品牌的觸摸屏、變頻

5、器、伺服系統(tǒng)組成控制網(wǎng)絡，將制藥設備零散的生產(chǎn)步驟集中在一個較小的范圍，有效的節(jié)約了生產(chǎn)的面積，減小人員看護區(qū)域，提高了次品的驗證率。 變頻器在制藥設備中的應用 制藥設備中，諸如提取、制粒、包衣等環(huán)節(jié)需要風機進行不斷的送風排風，需要水泵不斷的供水或者設備內循環(huán)冷卻。在生產(chǎn)線中，變頻器控制電機也起著至關重要的作用，能按照生產(chǎn)的進度調整生產(chǎn)線的傳輸速度。制藥設備中變頻參與運行主要分為兩類，一類是靠PLC控制起停，它是通過PLC給定起停信號，通過設定參數(shù)，使電機按照一定的斜坡曲線起停，并平穩(wěn)的運行在設定的頻率范圍內，這種應用主要出現(xiàn)在風機、水泵等設備上；另一類是通過BOP面板或者旋鈕隨時進行速度調整

6、，這類變頻及電機一般屬于單體設備，不與其他設備存在運行上的連鎖，除了必要的運行起停參數(shù)設置外，還應將外部起停功能關閉，改為面板操作。不同的變頻器參數(shù)形式不一樣，但是控制理念大同小異。隨著變頻器的技術日趨成熟，它在電機的運行中扮演著核心的角色。眾所周知，電機的啟動電流是很大的，甚至數(shù)倍于額定電流，對于現(xiàn)代的控制理念星三角早已漸行漸遠了，而變頻器強大的V/F控制，不但能有效的使電機運行，還能檢測到因電壓波動，電機過載，非正常原因的電流過大，及時的發(fā)出報警，及時停車，防止生產(chǎn)中不必要的損失。 伺服控制在制藥包裝設備中的應用 近幾年，伺服控制在制藥設備中開展非常迅速，越來越多的包裝設備中采用伺服控制來

7、實現(xiàn)位置的精確定位。以膠囊鋁塑包裝機為例，設備中多處用到伺服控制系統(tǒng)。鋁塑PVC板經(jīng)過加熱后，需要吹泡成型，以伺服電機帶動的凸輪精確定位成型模具的開合；膠囊板切刀的開合需要精確定位，因為位置的誤差會導致膠囊板的走樣，甚至切刀切碎膠囊，此時的伺服控制能精確的定位。伺服控制器、伺服電機、編碼器三者有機的結合起來，在控制中形成閉環(huán)。伺服電機的位置、速度、扭矩分別由三個閉環(huán)形成，編碼器的反應信號將模擬量信號分別給到伺服器中的位置反應模塊和速度反應模塊，在伺服電機的U、V、W三個接線端引出一個相間電流反應模塊，此模塊將影響到電機輸出的扭矩。三個閉環(huán)反應的信號將共同影響直交流逆變電路的IGBT門驅動器，最

8、終形成需要的三相頻率電壓信號，并且產(chǎn)生比擬理想的通頻帶。伺服控制系統(tǒng)同樣收到PLC的控制，它接收PLC的數(shù)字量信號，同時發(fā)送給PLC運行的脈沖信號以及模擬量信號。制藥包裝設備對位置的要求是苛刻的，只有伺服系統(tǒng)能完美的實現(xiàn)功能。制藥包裝設備中采用伺服控制必將是未來的開展趨勢。 人性化的操作界面的應用 制藥設備大多采用觸摸面板實現(xiàn)便捷的操作，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控。觸摸面板以西門子的面板較為多見，它能實現(xiàn)自主編程界面，實現(xiàn)快捷的修改參數(shù)功能，過程畫面功能，重要監(jiān)測點曲線采集，完美的報警提示信息等。西門子為其面板提供了專用的工程編輯軟件- Wincc flexible。觸摸面板的界面可通過軟件隨意編寫

9、，面板中的變量、PV值、SV值均與PLC中的變量有效的對應，能實現(xiàn)實時的修改和監(jiān)控過程變量，隨意編寫報警信息，可使現(xiàn)場生產(chǎn)中產(chǎn)生報警后，第一時間為操作人員提供解決方案。觸摸面板與PLC之間通過串行總線連接，信號傳輸實現(xiàn)全雙工模式，一般信號符合RS485、RS422、RS232要求。 三、制藥設備自動化趨勢的展望 制藥生產(chǎn)企業(yè)的轉型，必將走產(chǎn)業(yè)結構調整的方向，而技術密集型正是企業(yè)所需要的，科技力量的投入將成為企業(yè)利潤新的增長極。在人力本錢不斷加深的今天，自動化技術為企業(yè)擺脫生產(chǎn)本錢提高的窘境帶來了曙光。自動化技術向著生產(chǎn)無人化的趨勢邁進，自動化的研究浪潮必將一浪高過一浪。制藥設備的制造商早已將先進的自動化理念融入到新產(chǎn)品的研發(fā)和試用中，這對于提升藥品質量，改善藥品生產(chǎn)過程中的衛(wèi)生平安隱患是至關重要的，關于制藥設備的自動化研究與討論還將繼續(xù)。 參考文獻 【1】 西門子自動化驅動集團.深入淺出西門子S7-200PLCM.北京：北京航空航天大學出版社，2007. 【2】 趙清，姜