浅谈PLC对药丸包衣制粒机系统的改造

1、引言 　　医药小丸包衣制粒机是用于实验室或小批量生产小丸颗粒的制药设备。由于实验室原有的控制系统使用的是十年前的人机界面和PLC，故其硬件均已老化，性能下降，在运行的过程中经常出现死机、黑屏、重启动，甚至某些画面参数不能修改；同时由于无相应的PLC编程器、编程软件和人机界面软件，因此可维修性也差。为了解决这些问题，我们采用西门子S7-200PLC和北京亚控公司的组态王6.05工控组态软件 的控制方案对小丸包衣制粒机的控制系统作了改进。 　　2、小丸包衣制粒机系统组成 　　小丸包衣制粒机系统组成如图1所示。小丸包衣制粒机是专门用于实验室或车间小批量生产的。药粉或类似的物料能在流化床中进行干燥、制粒以及包衣等过程。流化床物料容器底部装有筛网，药粉或小丸颗粒等类似的物料被盛放在筛网上。流动的空气经过滤处理后经容器底部的筛网向上流过，当流速达到一定速度时，颗粒(药粉)就会被空气托起，床内粒子就开始流化起来，形成流化床。流化床内的颗粒(药粉)在容器中剧烈搅动，并延伸到容器的扩展区，细微的粉末或轻微的颗粒则被粘附在袋式过滤器上。为了防止袋式过滤器的堵塞，控制滤袋升降的气缸会有一个间歇的抖动操控。空气经过袋式过滤器、控制风量大小的风门和风道被风机引出室外的大气中。在这个过程中，流化床容器内的微粒能完全充分的与空气流接触，并且搅动剧烈，因而能够很好的完成充分干燥，良好制粒，精致包衣等制药过程。 　　图1 小丸包衣制粒机系统组成 　　3、系统主要控制要求 　　小丸包衣制粒机操作的基本控制要求包括五个方面。 　　(1) 产品温度控制 　　通过控制进风温度来控制产品温度。进风温度控制精度为±3℃，产品温度控制精度为±2℃。 　　(2) 进风风量的控制 　　控制精度为±40m3/h。 　　(3) 雾化压力的控制 　　即喷液装置喷射压力的控制，控制精度为±0.1bar。 　　(4) 密封压力的控制 　　产品容器必须与扩展仓密封，形成一个密闭的流化床反应器。采用油压装置进行密封，密封压力在35-70bar之间。 　　(5) 滤袋的抖动控制 　　抖动有单滤袋抖动和双滤袋抖动，有手动抖袋和自动抖袋。 　　4、控制方案的选择 　　4.1 两种不同方案的比较 　　小丸包衣制粒机的改进有两种方案可供选择，见表1： 　　在满足控制要求的前提下，控制系统硬件设备的选择应该追求最佳的性能价格比。由于该机器的使用频率不高，平均每月一次，同时环境良好，因此采用PC+PLC的控制方案。当机器不用时，PC机可作它用。换句话说，利用公用PC机即可作人机界面。 　　4.2 PLC硬件配置 　　根据前面对控制系统的要求，选用西门子S7-200系列PLC。S7-200系列PLC体积小，重量轻、安装方便、功能齐全、配置灵活、运行可靠、编程简单，具有可观的经济性和更强的适应性，完全可以满足上述控制要求。 　　4.3 人机界面组态软件 　　组态软件选择北京亚控公司的组态王6.05。这是一款具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。组态王使用简单，适合各种简单和复杂的任务。只需要进行填表式操作，即可生成适合于用户的“监控和数据采集系统”，可有效用于控制自动化过程, 组态王6.05版是在Windows2000的平台上运行的，因此选用组态王是较为完善和方便的选择。整个控制系统的构成如图2所示： 　　图2 控制系统的构成 　　5、系统硬件设计 　　控制系统选用西门子S7-200系列PLC，选用了中央处理单元模块CPU224、数字量扩展模块EM223、模拟量输入模块EM231、模拟量输出模EM232、模拟量输入输出模块EM235。其中的中央处理单元模块CPU224外部接线图如图3所示、输入输出地址分配如表2所示： 　　图3 PLC外部接线图 　　6、系统软件设计 　　6.1 PLC程序设计 　　主程序框图如图4所示，其中子程序0为初始化程序，子程序1为检查扩展模块是否正常，子程序2为模拟量采样子程序，子程序3为对各执行设备输出的采样，子程序4为对各被控量和执行设备异常的报警子程序。 　　6.2 人机界面组态 　　组态软件选择北京亚控公司的基于WINDOWS2000平台的工业控制组态软件“组态王”6.05版。只需要进行正常通信设置和填表式操作即可完成人机界面组态。运行组态画面程序和PLC用户程序，根据小丸机操作的顺序功能，点击组态画面上的各个按钮，通过模块上各输出位对应的发光二极管，观察各输出信号的变化是否满足设计的要求。组态画面设计了设备控制、过程控制、过程参数等画面。 　　7、结束语 　　由于S7-200系列PLC具有体积小、系统集成度高(电源、主机、机架、开关量输入输出等功能集成一体)、配置灵活、接线简单、安装方便、抗干扰性强等特点，同时与同性能的产品相比性价比高，很好的满足了此次系统改造经济上技术上的要求。新系统人机界面友好(全中文界面)，操作简单快捷，运行可靠稳定，受到广大用户的好评。 · 行业聚焦： 在镍精矿生产金属镍的工艺过程中，镍精矿的干燥技术是一个很重要的步骤。在传统的干燥工艺中往往采用以热风作为热源的回转窑干燥机对镍精矿进行干燥，但此干燥工艺存在诸多弊端：由于采用燃煤的烟道气作为热源直接对物料进行干燥，会使大量的煤灰进入镍精矿中，燃烧温度不好控制，干燥过程中会使镍精矿烧结，并产生腐蚀性气体，对设备腐蚀较大，维修费用高；煤燃烧会产生二氧化硫，因此增加了燃煤的费用及烟气后处理的费用，并对环境造成了污染；由于干燥前镍精矿含湿量大，并且干燥的热风往往在600—700℃，造成干燥设备在使用一段时间后粘结严重，设备无法正常运行；由于采用高温热风对流干燥，干燥系统需要较大的鼓、引风系统，因此干燥摘要：本文介绍了为某无机盐设计的高温干燥和聚合两种功能的组合干燥装置。较详细地介绍了原生产流程及本设计的流程情况，对系统中的主要设备结构也有一定介绍，为此类物料的干燥积累了宝贵经验。  关键词： 喷雾干燥；磷酸盐；多级干燥。  Development of High Temperature Multistage Dryers  Liu-Guangwen， Du-Huiguang  （Shenyang Research Institute of Chemical Industry）  1 前言  本项本标准规定了干燥技术的有关术语。 　　本标准适用于干燥技术与干燥设备的生产、科研、教学及应用等领域。 　　2一般术语2.1干燥drying 　　泛指使物料中所含湿分(水分或其他溶剂)汽化并去除的处理过程。 　　工业生产中指去除某些原料或用这些原料加工的成品中所含的湿分的过程。 　　2.2烘干heat-drying 　　利用热能使物料升温，将物料中的湿分汽化并去除，借以降低物料中湿分的过程。 　　2.3物料materials 　　在干燥之前、干燥过程中和干燥之后的物质即本标准定义的物料，它可以是固体或液体(汁液或膏状)。 　　2.3.1新鲜物 　　一般情况，按照干燥塔排风形式分可为塔体上排风干燥塔、塔体下部扩充排风干燥塔、塔锥底口大弯管排风干燥塔。按照塔的捕粉形式分为偏心袋式除尘、圆周袋式除尘、单（两）级旋风除尘、单级袋式除尘、旋风加袋式两级除尘、旋风加袋湿式两级除尘喷雾干燥塔。其中偏心袋式除尘、圆周袋式除尘干燥塔为与塔体连体形式。同时干燥塔还可以配套细粉附聚、多喷枪附聚造粒、成品风力输送和振动流化床等系统或设备。为了提高设备操作安全性，在塔体安装防爆门和塔内及排风温度超高温报拧紧，并注意不要漏装弹簧垫圈。换齿时应选用合格件，单个齿爪的重量差应不大于1.0-1.5克。     锤片式粉碎机的锤片有的是对称式，当锤片尖角磨钝后，可反面调角使用；若一端两角都已磨损，则应调头使用。在调角或调头时，全部锤片应同时进行，锤片四角磨损后，应全部更换，并注意每组锤片重量差不得大5克；主轴、圆盘、定位套、销轴、锤片装好后，应做静平衡试验，以保持转子平衡，防止机组振动。此外，固定锤片的销轴及安装销轴的圆孔由于磨损，销轴会逐渐磨细、圆孔会逐渐磨大，当销轴直径比原尺寸缩小1毫米，圆孔直径较原尺寸磨大1毫米时，应及时焊修或更换。

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