PLC在制藥設(shè)備智能化中的運(yùn)用

程進(jìn)福

摘 要： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣控制與PLC應(yīng)有技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用越來越廣泛。在制藥裝備不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化升級(jí)，切實(shí)提高工作效率，促使制藥行業(yè)的制造技術(shù)一直在進(jìn)步，生產(chǎn)水平不斷提高，形成精細(xì)化生產(chǎn)，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了成本。本文對(duì)PLC的原理及特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并探討了PLC應(yīng)用技術(shù)在制藥設(shè)備智能化發(fā)揮的作用。

關(guān)鍵詞： 電氣控制;PLC應(yīng)用技術(shù);制藥裝備：精細(xì)化生產(chǎn)

【中圖分類號(hào)】TP393.08 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.166

引言：隨著科技的高速發(fā)展，PLC在工自動(dòng)化控制中處理模擬量和數(shù)字運(yùn)算以及人機(jī)接口等方面的應(yīng)用以及發(fā)展都有著大幅提高，在自動(dòng)化控制的各領(lǐng)域也發(fā)揮著越來越大的作用。當(dāng)前，我國制藥裝備正不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化升級(jí)，藥企將逐步告別傳統(tǒng)的“手工操作”時(shí)代，借助自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)入精細(xì)化生產(chǎn)時(shí)代，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、效率的提升，開啟一段新旅程。

1 PLC技術(shù)的原理及特點(diǎn)

1.1 PLC結(jié)構(gòu)原理

PLC分為箱式和模塊式兩種，它們的組成是相同的，箱式PLC有一塊CPU板、I/O板，顯示面板、內(nèi)存塊，電源等，對(duì)于模塊式PLC，有CPU模板、I/O模塊、內(nèi)存卡、電源模塊、底板或機(jī)架。無論哪種類型的PLC，都屬于總線式開放性結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。PLC的基本工作原理采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式每次掃描過程，集中采集輸入信號(hào)，集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。輸入刷新過程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入。一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。

1.2 PLC的特點(diǎn)

（1）編程簡單，使用方便。PLC是面向用戶的設(shè)備，因此大部分充分考慮到現(xiàn)場工程人員的技能與習(xí)慣，盡量采用簡單易行的編程語言。（2）控制系統(tǒng)簡單，通用性強(qiáng)。琳瑯滿目的各種組件（如I/O模塊、通信模塊、人機(jī)接口等）就可以組成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)，在構(gòu)成可編程控制系統(tǒng)時(shí)，只需要在其I/O端子接入相應(yīng)的輸入輸出線即可，同一個(gè)可編程控制器用于不同的控制對(duì)象時(shí)，只需要改變其輸入輸出組件和編制不同的控制程序即可，修改程序容易簡單易行。（3）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性提出了很高的要求，應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均故障時(shí)間少，修復(fù)時(shí)間短，可編程控制器時(shí)專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)和控制工程中采用了多層次的抗干擾措施，并精選元器件，可在惡劣的環(huán)境中工作。（4）體積小、維護(hù)方便。（5）縮短了設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)調(diào)試的周期。（6）PLC功能非常全?，F(xiàn)在可編程控制器還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，可以通過各種通信接口將數(shù)據(jù)直接傳送給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，正因如此強(qiáng)大的功能，使其在各行各業(yè)中得到廣泛的運(yùn)用。

2 PLC在制藥設(shè)備智能化中的運(yùn)用

醫(yī)藥行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。傳統(tǒng)的手動(dòng)、半機(jī)械半自動(dòng)設(shè)備已經(jīng)難以適應(yīng)藥企快速發(fā)展的需求，以智能制造替代傳統(tǒng)的中藥處理工藝，通過自動(dòng)化控制，可確保過程控制參數(shù)嚴(yán)格執(zhí)行國家參數(shù)要求，自動(dòng)化程度高的制藥裝備效率更高，錯(cuò)誤率更低，為企業(yè)帶來更多的效益，能降低企業(yè)成本，精益生產(chǎn)的需求，獲得更大的市場。在制藥裝備智能化中的運(yùn)用主要在一下幾點(diǎn)：

2.1 中藥提取

中藥提取就是“存其精華，去其糟粕”的過程，也是中藥制藥的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的中藥提取一般是水煎法，煮沸2次，煎煮溫度高、時(shí)間長、耗能大、浪費(fèi)多，自控系統(tǒng)投在中藥提取過程可完成自動(dòng)升溫控制、恒溫定時(shí)、定時(shí)循環(huán)、定時(shí)攪拌、排料控制、報(bào)警、安全連鎖等控制，不同程度地解決了優(yōu)化控制問題，提高了生產(chǎn)的安全性和生產(chǎn)效率，保證了設(shè)備控制的一致性，對(duì)中藥生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)的科學(xué)、有效、嚴(yán)格、精準(zhǔn)的監(jiān)測和控制;

（1）升溫控制。完成功能：自動(dòng)開蒸汽流量調(diào)節(jié)閥和直通閥，檢測罐內(nèi)料液溫度和夾套壓力，溫度升到設(shè)定值時(shí)，控制料液循環(huán)一定時(shí)間，如果溫度降到設(shè)定值以下，繼續(xù)升溫過程，否則，進(jìn)入恒溫控制;（2）恒溫定時(shí)。完成功能：檢測料液溫度、夾套壓力、控制調(diào)節(jié)閥開度保持料液溫度在設(shè)定值±2℃范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)計(jì)時(shí)達(dá)設(shè)定時(shí)間，進(jìn)入下一步;（3）定時(shí)循環(huán)。完成功能：升溫/恒溫期間，按計(jì)算機(jī)設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間和間隔時(shí)間啟/停循環(huán)操作;（4）報(bào)警。完成功能：夾套壓力、罐內(nèi)壓力、冷凝器冷凝液出口溫度、冷卻水流量等異常情況報(bào)警;（5）安全連鎖。完成功能：在回流時(shí)，流量計(jì)如果檢測不到冷卻水流量或冷凝器冷凝液出口溫度超高時(shí)，則報(bào)警并自動(dòng)停止加熱，當(dāng)罐壓升至上限時(shí)報(bào)警，升至超高限時(shí)停止加熱。料液未排干時(shí)排渣門不允許打開，料液未排干時(shí)排渣門不允許打開，排渣門未關(guān)上，不允許加溶媒。

實(shí)現(xiàn)了中藥生產(chǎn)過程的智能化和檢測的自動(dòng)化，提升了中藥企業(yè)在行業(yè)中的核心競爭力和自身的行業(yè)層次。

2.2 中藥制劑灌裝設(shè)備

從制藥行業(yè)制造水平升級(jí)的發(fā)展趨勢來看，如何滿足生產(chǎn)運(yùn)營高質(zhì)量、安全、節(jié)能環(huán)保、 GMP等要求，是制藥企業(yè)普遍需要思考的問題。PLC技術(shù)運(yùn)用促進(jìn)了產(chǎn)能、質(zhì)量控制的提升，PLC智能化解決了裝量的精準(zhǔn)控制，機(jī)械設(shè)備的高速運(yùn)行的遠(yuǎn)程無接觸控制、內(nèi)包材質(zhì)量在線監(jiān)控、不合格產(chǎn)品剔除出等控制。

2.3 外包裝設(shè)備智能化

隨著國家對(duì)藥品GMP認(rèn)證工作的不斷深化，GMP對(duì)藥品包裝設(shè)備的要求也有更加嚴(yán)格的規(guī)范。要真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，特別是較復(fù)雜的包裝物品的排列、裝配等工作基本上是人工操作，難以保證包裝的統(tǒng)一和穩(wěn)定，可能造成對(duì)被包裝產(chǎn)品的污染。自動(dòng)包裝線是按包裝的工藝過程，將各自動(dòng)包裝機(jī)和有關(guān)輔助設(shè)備，用輸送裝置連結(jié)起來，并具有獨(dú)立PLC控制裝置的工作系統(tǒng)。常見的應(yīng)用自動(dòng)化立體庫、AGV、堆垛機(jī)、機(jī)器人系統(tǒng)以及加工環(huán)節(jié)中大量的搬運(yùn)、輸送工作，減輕工人繁瑣的工作，從而提高企業(yè)整體工作效率，提高包裝質(zhì)量、提高生產(chǎn)能力、改善勞動(dòng)條件、減少占地面積、降低生產(chǎn)成本等。

結(jié)語：綜上所述，隨著社會(huì)以及科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，PLC的技術(shù)發(fā)展也是越來成熟，對(duì)于目前其在我國的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)各領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。對(duì)于PLC本身而言，作為一種數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的重視，不僅如此，PLC在控制現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控的極高可靠性以及其編程的簡單和靈活也是的其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的控制中也開始得到廣泛的應(yīng)，制藥裝備正不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，助力制藥行業(yè)進(jìn)入精細(xì)化生產(chǎn)時(shí)代，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率，開啟快速發(fā)展新征程。

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