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：  　　双螺旋锥形混合机由驱动机构、“u”型简体、螺带搅拌机构、机盖、支架及出料机构等部分组成。 双螺旋锥形混合机电机通过减速机带动螺带搅拌机构转动，一方面使物料产生上下移动，另一方面由于螺条的特性优点使物料产生内外对流，达到充分混合的目的，它有三种标准的搅拌设计一连续式螺带、打断式螺带和浆叶，分别根据中心或底部出料的要求来进行选择. 　　双螺旋锥形混合机由电机经减速机驱动特殊布置的螺带主轴旋转，外部的螺条将物料移到中干燥配套设备-导热油 　　有机高温载热体加燃烧炉换热是干燥常用的换热设备，这种被称为导热油炉的换热器有其它工业炉不能比拟的优点。当生产工艺要求在180～250℃时的高温加热，若采用蒸汽换热，则饱和蒸汽压力需要4 Mpa，工作温度也仅能达到250℃。但采用导热油炉，饱和蒸汽压力在小于0.7MPa时就可以达到 280 ℃，所以导热油炉换热具有低压高温的特点。 　　以间接方式将热量从加热器传递到干燥器的传热介质称为热载体，工业热载体可分为有机热载体和无机热载体两大类，有机热载体俗 　　现代化的饲料生产中，饲料的质量问题已越来越引起人们的重视。饲料产品的混合均匀度是反映饲料加工质量的一项重要指标，也是评价混合机混合性能的一个主要参数。在我国制定的配合饲料质量标准中，已将饲料成品的混合均匀度作为重要的检测项目，并对其制定了规范的检测方法。所以无论生产配合饲料或是预混合饲料，配料混合工段系统是整个饲料厂的重要工段，其中混合机的性能与使用效果如何，直接决定着该饲料厂的生产效率和产品质量。影响混合效果的因素是多方面的，但从选用的设备来讲，主要是受机型和混合时间的影响。 　　目前，农村养殖户多选择立式混合设备，但专家建议，规模猪场万能粉碎机利用活动齿盘和固定齿盘见的高速相对运动，使被粉碎物经齿冲击，摩擦及物料彼此间冲击等综合作用获得粉碎。万能粉碎机结构简单、坚固、运转平稳、粉碎效果良好，被粉碎物可直接由主机磨腔中排出、粒度大小通过更换不同孔径的网筛获得，另外该机为全不锈钢。机壳内壁全部经机加工达到表面平滑，改变了以前机型内壁粗糙、积粉的现象，使药品、食品、化工等生产更符合国家标准，达到GMP的要求。 　　一、简介 　　万能粉碎机适用于医药、农业、食品、化工、合金、份的道生油使用温度高，热稳定性也好。但由于它的凝固点较高，250℃以 上必须带压操作，而且高温下渗透性强，有特殊难闻气味和毒性，污染环境，为此，国内外都在开发新型高温载热体以取代道生油。目前国内生产导热油的厂家也很多，选择并不困难，但一般只能提供300 ℃以下的导热油。 　　我国载热体的研究起步较晚，七十年代末才开始研究工作，但进展较快。某些产品已经赶上国外同类产品水平。国产有机载热体按生产原料可分为两大类，一类是以石油产品为原料，这一类称为导热油，由于石油的比热较大，并可选择适当馏分，资源也比较充足，一般选用环烷基或芳烃混合基原料，加抗氧化耐热添加剂而制得。另一类是以有机物为原料而制得

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