李同強(qiáng)

摘 要 當(dāng)代制藥設(shè)備發(fā)展日新月異，科技創(chuàng)新成果不斷應(yīng)用于制藥設(shè)備，使其更加自動(dòng)化、人性化。制藥設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)從控制系統(tǒng)開始，到精確的位置定位，實(shí)時(shí)的過程監(jiān)控，快速的網(wǎng)絡(luò)通訊，在到現(xiàn)場的每個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行，無不體現(xiàn)著現(xiàn)代化氣息。

關(guān)鍵詞 制藥設(shè)備 自動(dòng)化 PLC 變頻器 伺服系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：P415.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，制藥設(shè)備的自動(dòng)化也已深入人心。制藥設(shè)備自動(dòng)化的技術(shù)核心主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)先進(jìn)性上。PLC（可編程邏輯控制器）做為現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備控制的核心，在制藥設(shè)備中起到了舉足輕重的作用。變頻器作為風(fēng)機(jī)、水泵等的起停與運(yùn)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(shè)備中精確定位的關(guān)鍵技術(shù)。制藥設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)日益成為技術(shù)人員研究的熱門課題。

1制藥設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

1.1 PLC在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

PLC（Programmable Logic Controller）作為現(xiàn)代工業(yè)控制的中堅(jiān)力量，在制藥設(shè)備中也是不可或缺的。從目前知名的設(shè)備制造商的產(chǎn)品中都能看到它的身影。制藥設(shè)備并非重大的工業(yè)設(shè)備，其PLC的型號(hào)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(shè)備的主控制器件有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢：首先，制藥設(shè)備中以數(shù)字量信號(hào)居多，而PLC正是見長于邏輯運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)（IEC1131-3）；其次，對(duì)于制藥設(shè)備中常見的模擬量處理，也集成了方便實(shí)用的編程塊供用戶調(diào)用，可將溫度、流量、壓力等模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為程序可識(shí)別的數(shù)據(jù)（例如：二進(jìn)制、十六進(jìn)制、BCD碼等）；再次，PLC成本低，后期調(diào)試方便，設(shè)備投運(yùn)后PLC不需要大量的維護(hù)工作，并且能適應(yīng)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、變頻器、伺服系統(tǒng)組成控制網(wǎng)絡(luò)，將制藥設(shè)備零散的生產(chǎn)步驟集中在一個(gè)較小的范圍，有效的節(jié)約了生產(chǎn)的面積，減小人員看護(hù)區(qū)域，提高了次品的驗(yàn)證率。

1.2變頻器在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

制藥設(shè)備中，諸如提取、制粒、包衣等環(huán)節(jié)需要風(fēng)機(jī)進(jìn)行不斷的送風(fēng)排風(fēng)，需要水泵不斷的供水或者設(shè)備內(nèi)循環(huán)冷卻。在生產(chǎn)線中，變頻器控制電機(jī)也起著至關(guān)重要的作用，能按照生產(chǎn)的進(jìn)度調(diào)整生產(chǎn)線的傳輸速度。制藥設(shè)備中變頻參與運(yùn)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(hào)，通過設(shè)定參數(shù)，使電機(jī)按照一定的斜坡曲線起停，并平穩(wěn)的運(yùn)行在設(shè)定的頻率范圍內(nèi)，這種應(yīng)用主要出現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備上；另一類是通過BOP面板或者旋鈕隨時(shí)進(jìn)行速度調(diào)整，這類變頻及電機(jī)一般屬于單體設(shè)備，不與其他設(shè)備存在運(yùn)行上的連鎖，除了必要的運(yùn)行起停參數(shù)設(shè)置外，還應(yīng)將外部起停功能關(guān)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(shù)日趨成熟，它在電機(jī)的運(yùn)行中扮演著核心的角色。眾所周知，電機(jī)的啟動(dòng)電流是很大的，甚至數(shù)倍于額定電流，對(duì)于現(xiàn)代的控制理念星三角早已漸行漸遠(yuǎn)了，而變頻器強(qiáng)大的V/F控制，不但能有效的使電機(jī)運(yùn)行，還能檢測到因電壓波動(dòng)，電機(jī)過載，非正常原因的電流過大，及時(shí)的發(fā)出報(bào)警，及時(shí)停車，避免生產(chǎn)中不必要的損失。

1.3伺服控制在制藥包裝設(shè)備中的應(yīng)用

近幾年，伺服控制在制藥設(shè)備中發(fā)展非常迅速，越來越多的包裝設(shè)備中采用伺服控制來實(shí)現(xiàn)位置的精確定位。以膠囊鋁塑包裝機(jī)為例，設(shè)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(jī)帶動(dòng)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?yàn)槲恢玫恼`差會(huì)導(dǎo)致膠囊板的走樣，甚至切刀切碎膠囊，此時(shí)的伺服控制能精確的定位。伺服控制器、伺服電機(jī)、編碼器三者有機(jī)的結(jié)合起來，在控制中形成閉環(huán)。伺服電機(jī)的位置、速度、扭矩分別由三個(gè)閉環(huán)形成，編碼器的反饋信號(hào)將模擬量信號(hào)分別給到伺服器中的位置反饋模塊和速度反饋模塊，在伺服電機(jī)的U、V、W三個(gè)接線端引出一個(gè)相間電流反饋模塊，此模塊將影響到電機(jī)輸出的扭矩。三個(gè)閉環(huán)反饋的信號(hào)將共同影響直交流逆變電路的IGBT門驅(qū)動(dòng)器，最終形成需要的三相頻率電壓信號(hào)，并且產(chǎn)生比較理想的通頻帶。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(hào)，同時(shí)發(fā)送給PLC運(yùn)行的脈沖信號(hào)以及模擬量信號(hào)。制藥包裝設(shè)備對(duì)位置的要求是苛刻的，只有伺服系統(tǒng)能完美的實(shí)現(xiàn)功能。制藥包裝設(shè)備中采用伺服控制必將是未來的發(fā)展趨勢。

1.4人性化的操作界面的應(yīng)用

制藥設(shè)備大多采用觸摸面板實(shí)現(xiàn)便捷的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)現(xiàn)自主編程界面，實(shí)現(xiàn)快捷的修改參數(shù)功能，過程畫面功能，重要監(jiān)測點(diǎn)曲線采集，完美的報(bào)警提示信息等。西門子為其面板提供了專用的項(xiàng)目編輯軟件- Wincc flexible。觸摸面板的界面可通過軟件隨意編寫，面板中的變量、PV值、SV值均與PLC中的變量有效的對(duì)應(yīng)，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的修改和監(jiān)控過程變量，隨意編寫報(bào)警信息，可使現(xiàn)場生產(chǎn)中產(chǎn)生報(bào)警后，第一時(shí)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(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)全雙工模式，一般信號(hào)符合RS485、RS422、RS232要求。

2制藥設(shè)備自動(dòng)化趨勢的展望

制藥生產(chǎn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型，必將走產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向，而技術(shù)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。在人力成本不斷加深的今天，自動(dòng)化技術(shù)為企業(yè)擺脫生產(chǎn)成本提高的窘境帶來了曙光。自動(dòng)化技術(shù)向著生產(chǎn)無人化的趨勢邁進(jìn)，自動(dòng)化的研究浪潮必將一浪高過一浪。制藥設(shè)備的制造商早已將先進(jìn)的自動(dòng)化理念融入到新產(chǎn)品的研發(fā)和試用中，這對(duì)于提升藥品質(zhì)量，改善藥品生產(chǎn)過程中的衛(wèi)生安全隱患是至關(guān)重要的，關(guān)于制藥設(shè)備的自動(dòng)化研究與討論還將繼續(xù)。

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