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： 1.直管气流干燥器:阿斯匹林、安乃近、吡唑酮、苯甲酸、菲那西汀、扑热息痛、扑热息痛、四环素、金霉素 　　2.喷雾干燥器:链霉素硫酸盐、璜胺噻唑、四环素、氨苄青霉素、阿摩西林、氧四环素、青霉素、安比西林、阿司匹林 　　3.带式干燥机:药品、中药材 　　4.箱式干燥器:多种药品 　　5.真空箱式干燥器:低熔点药品 　　6.脉冲气流干燥器:安眠酮、金霉素、焦硅酸钠、口服葡萄糖、四环素、青霉素 　　7.转鼓干燥机:抗菌素 　日前，笔者从山东省科学院节能干燥工程技术研究中心了解到，经过一年多的努力，该中心研制的60万吨/年PTA重大国产化节能干燥设备，理论模型和工业样机均已完成，目前正在实施论证，不久将投入生产；该中心与山东新汶矿业集团合作研制的国内最大的石膏煅烧干燥设备，已投入生产运行。这些具有自主知识产权的科研成果，将打破长期以来国外垄断大型节能干燥设备制造的局面。 　　据该中心首席专家史勇春研究员介绍，中心的科研开发采取的是“研究中心—孵化示范企业—服务行业”的模式，他认为这是加快国产化装备开发应用的一条行之有效的途径。为加速科研成果的产业化，该中心孵化了科技示范企业———山东天力干燥设备有限公司作为科在粉碎机的家族中，主要有立式粉碎机、卧式粉碎机、辊式粉碎机、颚式粉碎机，以及由立、卧、辊、颚派生出的其他粉碎机，种类繁多、叫法各异。但无论是哪种粉碎机均各有所长。我们在选择和使用粉碎机的过程中，如何才能真正做到扬长避短、为我所用? 这就要从粉碎机的结构特性、工作原理及工艺安排来斟酌选择。 　　首先谈一谈立式粉碎机(即主轴是垂直的)。该机从20 世纪80 年代推出后即成为以破代磨的热销产品，作为细碎粉碎机，平均出料粒度≤3～4mm，90%为细粉状，使球磨机的入料粒度降低，产量提高了20%～30%。 　　经过20 多年的发展和演变，立轴混合机使用说明及注意事项 　　1、使用前应进行一次空运转试车，在试车前应先检查卧式槽型混合机全部连接件的坚固程度，减速器内的润滑油油量和电器设备的完整性，然后闭合总开关，通入电源，进行空运转试车。 　　2、空运转试车要求逐项试验。在未发现不正常的响声、轴承档发高热、减速器温度直升等不良现象的情况下，才可投入生产。 　　3、在运转中如需铲刮混合机槽壁物料，应用竹木器工具，切不可用手，以免造成伤手事故。 　　4、在卧式槽型混合机使用中如发现机器震动异常或发出不正常怪声，应立即停车检查。 　　5、混合机使用sp;     3、清洗：选用合适的洗涤原料并严格配比、低温水清洗、水流均匀、强度适中、对滤袋没有机械损伤。 4、烘干：采用110℃左右热空气烘干、保持滤袋的尺寸稳定性、烘干后滤袋不变形、不回缩。        5、修复：对由于使用产生的磨蚀、孔洞等破损滤袋进行修复、保证很高的回用率。        6、检测：采用仪器对清洗后的滤袋进行物理指标检测、确保清洗质量达到要求。经过以上工序的处理、清洗后的滤袋完全可以达到使用要求。

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