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：  　　传导干燥法通过金属等蜀面间接传递干燥所需要的热量。干燥速率比直接干燥法低。恒速干燥期间产品温度与加热源的温度没有关系，大体与装置内气体压力的饱和温度相同。为了提高干燥速率和防止干燥不均，通常用机械搅拌或使容器本身旋转，以增加或不断更新物料的传热面，因此有必要深入研究传热机构的附着问题。干燥装置本身价格昂贵，但其特点是集尘系统的负荷小，热效率高，溶剂容易回收，总的费用比直接干燥法便宜得多。 　　(1)带式干燥机 　　带式干燥机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥   真空冷冻干燥设备干燥技术是一项对食品、药品护色、保鲜、保质的高新加工技术，简称冻干技术。    冻干食品是将新鲜食品如蔬菜、肉食、水产品、中药材等快速冷冻至－18℃以下，再送入真空容器中升华脱水而成的食品。用冻干工艺制成的食品，不仅保持了食品的色、香、味、形，而且最大限度地保存了食品中的维生素、蛋白质等营养物质。食用冻干食品只需加上适量水，便可在几分钟内复原为新鲜食品。冻干食品不需要冷藏设备，只要密封包装后，就可在常温下长期贮存、运输和销售，三五年内不变质。由于重量轻，可大大     沸腾气流干燥器是集沸腾干燥器和气流干燥机优点于一体的联合型二级新型干燥器，是具有国际技术先进水平、我国九十年代技术开发出的最新产品。我公司研制开发的该产品，在仔细研究国外同类产品的基础上，突破了原有沸腾干燥器和气流干燥机的传统模式，独创一格，从输送料起采用了国际先进技术水平的二次包络环面蜗轮蜗杆、铝合金壳体减速机和小型电机驱动的星形加料器，它重量轻、体形小、传动稳、噪声低、无污染、效率高。到旋风分离器采用独特的橄榄球状反射罩屏，大大提高分离除尘效果。又为便于下道工序的连续性作业，增添了独立的降温冷却床。为干燥多品种物料，在各管道物料运行的连接重  开放式炼塑机的混合效果，不仅取决于辊筒的转速，而且与辊筒的间隙大小、辊筒咬入口料的形状、表面形态、包辊情况等因素有关。产量和混合所消耗的功率与辊筒的转速、辊筒的间隙、辊筒的温度有关。辊筒的间隙越小，剪切作用越强烈，塑化效果越好，但生产能力将下降。一般出片时将辊距控制在2-3mm，以有利于切粒。辊筒的温度控制不宜过高，也不宜过低，以选择控制在使物料既能够包住前辊，又能在下片时不粘附辊面为宜。一般前辊的温度高于后辊的温度5-10。C，以便于操作。    密闭式炼塑机，为了使密炼取得良好的混炼效果粘附、静电作用附着在滤布表面，清洁气体穿过滤布的孔隙从净气室排出，滤布上的粉尘通过反吹或振击作用脱离滤布而堕入料斗中。 　　袋滤器的工作参数 　　从袋滤器的工作原理出发，工作阻力在一定范围内随粉尘在滤布上粘附量的增加而增大，阻力的变化会造成系统通风量的波动，对分离效率有较大影响，工作阻力主要由结构阻力、清洁滤布阻力和滤布上附着粉尘层阻力三部分组成。设备阻力的主要是由后两个阻力所决定。 　　值得注意的是，干燥操作尾气是高含尘、高湿含量气体，要特别注意袋滤器的工作温度。一般操作温度要高于露点温度10～20℃，否则一但结露，粉尘大量粘附滤布、阻力陡然增大，严重时会造成系统不能工作。

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