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： 膜技术在茶叶深加工应用：澄清、分离、浓缩 　　茶叶深加工主要包含：茶多酚、速溶茶、茶饮料、绿茶食品、茶饮品、茶叶中其他功能性有效成分的提取及茶叶下脚料的综合利用 　　概述 　　茶叶深加工主要是指对茶树全部或部分活体、初制品加工品进行精细加工，生产出含有茶叶固有特性或功能因子的新型食品、饮料、添加剂、日用品、保健品、天然药物等的过程。当前，茶叶深加工通常是根据终产品的不同而采用下述工艺过程： 　　鲜叶榨汁或用水、溶剂浸提干茶（取其可溶性成分）→过滤与离心（去其悬浮颗粒与杂质）→沉淀、萃取、离子交换、吸附、层析等（取其功能成分）→减压蒸馏、浓缩与回收→喷雾干燥或冷冻干燥。<塑料造粒机作业涉及国民经济的广泛领域，它不仅是大批工农业产品不可或缺的基本生产环节，塑料造粒机也是中国的耗能大户，所用能源占国民经济总能耗的12％左右。另外，塑料造粒机过程造成的污染又常常是中国环境污染的重要来源，塑料造粒机技术的进步同整个国民经济的发展有十分紧密的关系。 　　面对严峻的能源与环境挑战，中国最近以全面、协调、可持续的科学发展观为指导思想，制定了至2020年的中长期能源科技发展战略与发展规划，这一能源环境发展战略的制定，也为中国塑饲料原料的粉碎是饲料加工中非常重要的一个环节，通过粉碎可增大单位质量原料颗粒的总表面积，增加饲料养分在动物消化液中的溶解度，提高动物的消化率；而且，粉碎原料粒度的大小对后续工序（如制粒等）的难易程度和成品质量都有着非常重要的影响；另外，粉碎粒度的大小直接影响着生产成本，在生产粉状配合饲料时，粉碎工序的电耗约为总电耗的50%～70%。粉碎粒度越小，越有利于动物消化吸收，也越有利于制粒，但同时电耗会相应增加，反之亦然。所以，恰当地掌握粉碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。 　　饲料工业使用的粉碎设备有很多种形式，其中，锤片式粉碎机因其占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点，得     许多用户在使用电热鼓风干燥箱的过程中并没有发生爆炸事故，他们的做法大致可以归纳为以下4条。这些经验只供参考，是否可以借鉴请用户自己决定，本网站不负介绍后果。 1．先将清漆充分沥干，绝对不准将尚在滴漆的工件放入工作室内进行烘干作业。 　  工作室底板上不能安放工件，工作室里工件不能塞满，工件之间必须留出风道，按说明书要求安好设备的引风排风装置。 2．对工作室进行预先升温至干燥温度并进入恒温阶段，始终保持鼓风机处于运转状态。关闭加热器电源后打开箱门并将工件  &nbs远远不能满足干燥所需的热量时，采用设置内换热器，供给部分或大部分热量，这种操作方式可以显著的节能。内换热器有多种形式。流化床还经常用于组合干燥的第二级和第三级干燥机。 　　在普通流化床上施加振动，称振动流化床。振动流化从产生振源上可分为2类：一类为振动电机驱动；另一类为普通电机通过激振箱使弹簧产生振动。振动流化床尺寸大时，后者效果较好。 　　流化床喷雾造粒干燥机该过程是流态化技术、雾化技术和干燥技术三者有机结合。它是将雾化的料液喷洒到已流化的晶种床上，使晶种不断长大和干燥，待长大到规定尺寸时排出器外。该设备体积小、生产能力大，能制造大颗粒。该设备的工业应用已日益增加。

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