李幫貴
(西南藥業(yè)股份有限公司動力車間,重慶 400038)
制藥廠的物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)研究
李幫貴
(西南藥業(yè)股份有限公司動力車間,重慶 400038)
本文以制藥廠潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)為例,基于物聯(lián)網(wǎng)原理,利用先進的傳感器技術(shù)、RFID技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù),構(gòu)建了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)控制系統(tǒng),對潔凈室內(nèi)的溫濕度等進行實時監(jiān)控,實現(xiàn)潔凈室空調(diào)高效率、低成本節(jié)能運行。
物聯(lián)網(wǎng);RFID ;制藥廠;溫濕度控制
隨著能源形勢的日趨緊迫,以及其帶來的節(jié)能壓力日增,對當前制藥空調(diào)系統(tǒng)而言,一方面要求車間內(nèi)環(huán)境的溫濕度、潔凈度、以及微壓差等空氣指標,完全符合GMP的要求;另一方面還要求空調(diào)系統(tǒng)能低能耗運行,切實降低企業(yè)能源成本。因此,研究制藥空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù),具有十分重要的現(xiàn)實意義和必要性。
近幾年,隨著新修訂藥品GMP的全面實施,國內(nèi)制藥空調(diào)技術(shù)有了新的進展,但與國外先進的技術(shù)相比,差距還很明顯。與此同時,物聯(lián)網(wǎng)這一新技術(shù)的強勁發(fā)展,為制藥空調(diào)技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后新的技術(shù)革命,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也成為了信息科技的標志,與制藥空調(diào)系統(tǒng)自動監(jiān)測和控制相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù),在一定程度上成為了制藥廠節(jié)能減排的有效途徑。
藥廠潔凈室的空調(diào)控制不同于一般的空調(diào)控制系統(tǒng),不僅要求溫濕度的控制精度很高,而且還要進行各潔凈室的壓差控制,以保證潔凈室在正常工作或平衡暫時受到破壞時,空氣都能從潔凈度高的區(qū)域流向潔凈度低的區(qū)域,使?jié)崈羰业臐崈舳炔皇艿轿廴究諝獾母蓴_。
因此,潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計非常重要,是保證潔凈區(qū)潔凈度的重要措施,而且,在潔凈室在空調(diào)系統(tǒng)安裝調(diào)試結(jié)束,進行驗證后,為了確保潔凈室的凈化環(huán)境和潔凈度,需要對潔凈室進行定期的監(jiān)測,比如,在生產(chǎn)周期中,固體制劑、原料合成等車間,每季度一次對潔凈室塵埃粒子進行測定并記錄報告;生產(chǎn)周期中,每批次對潔凈廠房各房間內(nèi)的溫濕度、壓差進行檢測記錄。
本文結(jié)合制藥廠潔凈室空調(diào)的特點,設(shè)計出的空調(diào)控制系統(tǒng)符合GMP藥廠要求,并且基于先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能對潔凈室內(nèi)的溫度、濕度監(jiān)測點進行測量數(shù)據(jù)采集,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上進行數(shù)據(jù)存儲與分析。
考慮到系統(tǒng)的集成性和可擴展性,采用模塊化設(shè)計,由下位機的空氣調(diào)節(jié)控制模塊、RFID模塊、無線通信網(wǎng)絡(luò)和集中監(jiān)控中心組成。
(1)空氣調(diào)節(jié)控制模塊在PLC上實現(xiàn),控制系統(tǒng)的輸入/輸出通過電纜引入PLC機箱。輸入模塊采集相關(guān)的傳感器信號,如新風溫濕度傳感器、車間溫濕度傳感器、壓力傳感器、水溫傳感器,以及一些開關(guān)量的輸入。輸出模塊對新風閥、制冷器、加熱器、加濕器等設(shè)備進行控制。
PLC根據(jù)輸入的室外新風、室內(nèi)車間溫濕度、水溫及室內(nèi)壓力,通過焓值、露點等模型的計算,控制風機、水泵運行的頻率、風閥開度等,實現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能運行。
(2)潔凈室內(nèi),RFID數(shù)據(jù)采集終端安裝在生產(chǎn)線的典型工位上,實時采集與統(tǒng)計產(chǎn)品生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并進行全過程監(jiān)控與全方位管理,為系統(tǒng)提供有關(guān)物料、在制品、設(shè)備狀況、人員情況等方面的信息,同時也為具體操作者提供作業(yè)信息朝雙向通道。
(3)設(shè)備的振動、電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、關(guān)鍵部位的溫度等信息,采集后通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊斜O(jiān)控中心,中心再通過無線網(wǎng)絡(luò),將相關(guān)信息以短消息方式,發(fā)送到相關(guān)人員的手機或者PDA上。而且,這些信息,還可通過路由器,連接到遠程的監(jiān)控電腦。
(4)集中監(jiān)控中心實時顯示潔凈室內(nèi)設(shè)備的工藝參數(shù)、各設(shè)備運行狀態(tài)、各參數(shù)的歷史曲線和實時曲線。
集中監(jiān)控中心上運行著后臺的OPC Server數(shù)據(jù)服務(wù)器,后臺數(shù)據(jù)庫,以及與其他系統(tǒng)的開放式接口。配置的模塊有配置模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、報表模塊、工藝模塊、監(jiān)控趨勢模塊和用戶管理模塊等。
集中監(jiān)控中心的前臺界面采用VS.net開發(fā),界面的主要功能有:
1)監(jiān)控參數(shù)顯示,實時顯示溫濕度、壓差等工藝參數(shù);
2)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控,實時顯示各設(shè)備運行狀態(tài),包括除塵機組的運行狀態(tài)、設(shè)備單元的狀態(tài)、各變頻器運行值等;
3)遠程控制,實時調(diào)整各執(zhí)行器值,包括風閥執(zhí)行器開度、各風機及噴淋水泵的頻率值等;
4)報表功能,實現(xiàn)報表打印,顯示各種歷史曲線和實時曲線,各設(shè)備故障報警等。
本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)系統(tǒng),在某制藥企業(yè)進行了初步的應(yīng)用,取得了不錯的效果。下位機PLC采集溫濕度、壓力等傳感器的信息,以及RFID采集的物料信息,通過相應(yīng)的處理和控制運算,快速控制分散在現(xiàn)場各個執(zhí)行器,同時將各數(shù)據(jù)實時傳送到集中監(jiān)控層。集中監(jiān)控層實時顯示溫濕度等關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)參數(shù),同時將各數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)上傳到遠程監(jiān)測層。
采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后,通過手機、PDA等無線設(shè)備,就可以遠程進行潔凈室空調(diào)的實時監(jiān)控、控制溫濕度及壓差等空氣指標。而且,手機也可接收到潔凈室的報警短信,大大提升了管理的效率,提高了安全生產(chǎn)能力,擴大和延伸了基于互聯(lián)網(wǎng)的信息化系統(tǒng)的應(yīng)用。
基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)控制系統(tǒng),結(jié)合原材料和成品信息的RFID采集,以及制藥機械數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實現(xiàn)潔凈室溫濕度等關(guān)鍵參數(shù)遠程監(jiān)控、物料識別和機械設(shè)備運行狀態(tài)實時跟蹤等。潔凈室的物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用,不僅改善了溫濕度環(huán)境,達到了GMP的標準,而且降低了能耗,提升了安全管理和生產(chǎn)能力,綜合效益非常明顯。
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TU83
A
10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.061