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： 日本的一个研究小组近日成功开发出一种精子冻结干燥保存法，用这种方法可以对精子进行冻结干燥处理，使用时能使精子恢复到正常状态。这项研究成果发表在新一期英国生殖医学杂志《人类的繁衍》上。 　　该小组发布的新闻公报说，目前在不孕症治疗和珍稀野生动物保护中，通常用液氮来保存精子，但由于停电等外部因素的干扰，被保存的精子有损毁风险。而新方法让保存精子更加方便易行，降低了相关风险。 　　这个研究小组是由日本旭川医科大学的上口勇次郎教授和美国夏威夷大学的柳町隆造教授领导的。研究人员在实验中将人类精子浸入３７摄氏度的特殊溶液中１０分钟，然后用液氮急速冻结并在真空条件下干燥，再把26日，中国人民银行决定，从次日起下调金融机构一年期人民币存贷款基准利率各1．08个百分点；从12月5日起，下调工行、农行、中行、建行等大型存款类金融机构人民币存款准备金率1个百分点，下调中小型银行存款准备金率2个百分点。 “这是我国央行在国务院常务会议提出适度宽松货币政策基调以来的首次降息，调整力度之大，频率之快，为历史罕见。”亚洲开发银行高级经济学家庄健说。 　　一是，对钢铁信贷未来起到分化作用。前期的“4万亿”方案已明确指出，信贷支持主要是针对重点工程、“三农”、中小企业、技术改造以及兼并重组，在目前的大环境下，属于“两高一资”的小钢企得到的信贷支持将十分有限，而进行技术改造、兼并饲料粉碎机的种类较多，如何正确选购一台好的饲料粉碎机，下面介绍选型的原则。 　　1、选型时首先应考虑所购进的粉碎机是粉碎何种原料的。粉碎谷物饲料为主的，可选择顶部进料的锤片式粉碎机；粉碎糠麸谷麦类饲料为主的，可选择爪式粉碎机；若是要求通用性好，如以粉碎谷物为主，兼顾饼谷和秸杆，可选择切向进料锤片式粉碎机；粉碎贝壳等矿物饲料，可选用贝壳无筛式粉碎机；如用作预混合饲料的前处理，要求产品粉碎的粒度很细又可根据需要进行调节的，应选用特种无筛式粉碎机等。 　　2、一般粉碎机的说明书和铭牌上，都载有粉碎机的额定生产能力（kg/h）。但应注意几点：（1）所载额定设备，而真空干燥谷物多用在种子干燥，原因是真空干燥成本太高。实际上这是一种误区，据郑州粮食科学研究设计院何翔高级工程师介绍，他们研制的连续式玉米真空干燥设备，生产能力为60t/d，固定投资略高于热风干燥，运转费用与热风干燥持平。如果考虑干燥产品的质量，干燥过程破损率、暴腰率等，在低温状态下的真空干燥总成本并不比热风干燥高。 　　3）连续式真空冷冻干燥设备    食品原料丰富，需要冻干的产品产量很大。因此，连续食品冻干设备出现的较早。丹麦ATLAS公司1985年就生产出了CONRAD–800型连续式冻干设备，用于冻干咖啡生产，生产能力每天13t.

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