PLC在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

翟鵬飛 賈建

【摘要】隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，化工制藥領(lǐng)域的的自動(dòng)化水平也越來越高。本文根據(jù)自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論研究，對(duì)PLC自動(dòng)控制技術(shù)在制藥設(shè)備中應(yīng)用進(jìn)行了具體的論述，并詳細(xì)的闡述了PLC控制技術(shù)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等方面的巨大作用，為PLC技術(shù)在制藥設(shè)備中的推廣應(yīng)用提供了有力的支撐。

【關(guān)鍵詞】PLC自動(dòng)控制技術(shù)；制藥設(shè)備；應(yīng)用

一、引言

在大多數(shù)傳統(tǒng)的制藥企業(yè)中，由于生產(chǎn)工藝相對(duì)比較簡單，多數(shù)生產(chǎn)步驟有人工進(jìn)行操作，工藝數(shù)據(jù)也有人工采用儀表就地測量，而人工操作往往執(zhí)行相對(duì)緩慢，精度低、穩(wěn)定性差，所以現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)需要一種新的高效率、高精度、高穩(wěn)定性的生產(chǎn)方式。PLC自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展以及其在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，給制藥生產(chǎn)線的生產(chǎn)帶來了極大地影響。PLC控制的自動(dòng)化控制制藥生產(chǎn)線不僅有效的提高了藥品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還有效的改善了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和安全性。本文根據(jù)自身實(shí)踐，對(duì)PLC控制的原理、組成進(jìn)行了簡單的闡述，然后對(duì)PLC自動(dòng)控制技術(shù)在制藥生產(chǎn)線中各個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并對(duì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在制藥設(shè)備中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

二、PLC自動(dòng)控制技術(shù)簡介

1、PLC控制技術(shù)基本原理

PLC自動(dòng)控制的工作過程通?？梢苑譃槿齻€(gè)階段：輸入采樣、程序運(yùn)行和輸出，這個(gè)三個(gè)階段完成一次稱為一個(gè)掃描周期。在采樣輸入階段，PLC通過掃描將各個(gè)輸入數(shù)據(jù)及狀態(tài)進(jìn)行初步讀入，然后將這些數(shù)據(jù)通過I/O接口存入在相應(yīng)的單元中；在程序運(yùn)行階段，PLC控制器從上到下依次掃描并執(zhí)行程序，將相應(yīng)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算；在輸出階段，進(jìn)行邏輯運(yùn)算后的數(shù)據(jù)通過I/O接口轉(zhuǎn)化成狀態(tài)量或數(shù)據(jù)量，通過電路、氣路等輸出相應(yīng)的控制指令信息，即：PLC自動(dòng)控制技術(shù)是通過可以編程的存儲(chǔ)器，將邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算等面向用戶的操作指令存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，并能通過模擬量和數(shù)據(jù)量的輸入、輸出，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效的控制，從而達(dá)到自動(dòng)化控制生產(chǎn)線生產(chǎn)過程的目的。

2、PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)通常包括硬件和軟件兩部分，硬件部分與計(jì)算機(jī)相似，包括電源、處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、通信、總線以及功能模塊等。

3、PLC在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

在制藥生產(chǎn)線中，一般藥品的生產(chǎn)工藝路線通常包括配藥、制劑、包衣、干燥滅菌、灌裝與包裝、廢水處理等工序。PLC自動(dòng)化控制技術(shù)可以通過自身邏輯控制程序的編寫，對(duì)制藥生產(chǎn)中的溫度、壓力、流量等進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制，目前PLC已經(jīng)在制藥工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)廣泛應(yīng)用，下面對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行具體的探討。

（1）PLC自動(dòng)控制技術(shù)在配藥設(shè)備中的應(yīng)用

在現(xiàn)代化制藥設(shè)備中，中藥智能配藥機(jī)是PLC自動(dòng)化控制技術(shù)在配藥設(shè)備中應(yīng)用的典范，它能根據(jù)計(jì)算機(jī)輸入的藥方自動(dòng)、準(zhǔn)確的進(jìn)行取藥、發(fā)藥、封裝等動(dòng)作，此控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)到了醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)、通信、電子、機(jī)械等諸多領(lǐng)域。目前常用的中藥職能配藥機(jī)控制系統(tǒng)由兩部分組成，PC機(jī)作為上位機(jī)進(jìn)行信息的系統(tǒng)管理和控制方法的規(guī)劃，PLC作為下位機(jī)對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行具體的執(zhí)行。將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等應(yīng)用到中藥藥方的系統(tǒng)管理，不僅解決了中藥藥方的精確性問題，還實(shí)現(xiàn)了配藥的自動(dòng)化，大大提高了配藥的效率。通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，采用邏輯結(jié)構(gòu)清晰的PLC控制程序?qū)ε渌幑に囘M(jìn)行控制，不僅可以大大的提高配藥的精確性和效率，還可以有效的減少原材料的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本。

（2）2PLC自動(dòng)控制技術(shù)在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

在現(xiàn)代化的制藥設(shè)備中，新型全自動(dòng)恒溫恒壓中藥滴丸機(jī)采用西門子的PLC在封閉環(huán)境進(jìn)行全自動(dòng)操作，即在實(shí)心滴丸過程中，藥液始終處于封閉的環(huán)境中。全自動(dòng)滴丸機(jī)的全自動(dòng)控制過程有兩個(gè)特點(diǎn)：①西門子PLC根據(jù)相應(yīng)的壓力、溫度、液位等傳感器以及PLC的擴(kuò)展模塊對(duì)整個(gè)滴丸工藝過程中的壓力、溫度、液位等進(jìn)行全面的閉環(huán)控制和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到在恒溫恒壓下進(jìn)行藥丸滴制的目的；②將PLC與TP270的觸摸屏進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，可以將藥液的高度、藥丸的溫度和壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，也可以人工通過觸摸屏對(duì)液位、溫度以及壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定控制，此控制系統(tǒng)不僅工作可靠、操作方便，而且產(chǎn)品質(zhì)量、效率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)人工操作的設(shè)備。

沸騰干燥器是中藥機(jī)械中常用的顆粒沖劑的設(shè)備，其工藝過程是將根據(jù)藥方混合攪拌好的藥料經(jīng)過烘干、冷卻、篩選等工藝環(huán)節(jié)，制成符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格要求的沖劑顆粒，采用PLC控制系統(tǒng)的沸騰干燥器，不僅實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行可靠，還具有抗干擾能力強(qiáng)、編程靈活、調(diào)試簡單、維護(hù)方便的特點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)的制藥設(shè)備的機(jī)-電-氣一體化，大大提高了制藥設(shè)備的效率。

（3）PLC自動(dòng)控制技術(shù)在制藥包衣設(shè)備中的應(yīng)用

在現(xiàn)代化制藥包衣設(shè)備中，某制藥包衣設(shè)備以西門子系列PLC為控制器，以TP270為人機(jī)交互界面，將對(duì)包衣設(shè)備的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)、蠕動(dòng)泵、噴槍電磁閥、排風(fēng)系統(tǒng)等設(shè)備的控制轉(zhuǎn)化成對(duì)進(jìn)風(fēng)溫度的控制、主機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速的控制、滾筒負(fù)壓的控制、進(jìn)風(fēng)的風(fēng)量控制以及排風(fēng)量的控制等，從而實(shí)現(xiàn)了制藥包衣設(shè)備的自動(dòng)化控制，根據(jù)實(shí)踐調(diào)研證明，此控制系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行效果，系統(tǒng)性能穩(wěn)定、操作方便、運(yùn)行可靠。此外，某企業(yè)的以三菱PLC為控制核心的通用性自動(dòng)化包衣生產(chǎn)設(shè)備，其控制系統(tǒng)可以兼有手動(dòng)、自動(dòng)兩種模式；可以進(jìn)行多種狀態(tài)選擇、多種驅(qū)動(dòng)控制以及多種顯示的功能，使用范圍廣、通用性強(qiáng)。研究證明，新型自動(dòng)控制的制藥包衣設(shè)備實(shí)現(xiàn)了在封閉環(huán)境下的自動(dòng)運(yùn)行，沒有傳統(tǒng)設(shè)備的粉塵飛揚(yáng)和噴灑液飛濺現(xiàn)象，是新型、高效、節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)設(shè)備。

（4）PLC自動(dòng)控制技術(shù)在藥品灌裝和包裝設(shè)備中的應(yīng)用

在藥品灌裝和包裝設(shè)備中，最常用的是PLC控制的片劑和膠囊裝瓶聯(lián)動(dòng)機(jī)，它采用機(jī)電一體化解決聯(lián)動(dòng)機(jī)各個(gè)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)能力，而PLC控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，即使在比較惡劣的環(huán)境下也可以可靠的工作，此外還設(shè)有檢驗(yàn)裝置，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

真空拉模包裝機(jī)在兼顧包裝精度和生產(chǎn)效率的條件下，充分利用PLC控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)功能以及邏輯控制功能，將傳統(tǒng)的步進(jìn)鏈傳統(tǒng)系統(tǒng)、模具加熱系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)有效組合起來，形成多功能連續(xù)真空拉伸膜包裝機(jī)，有效的控制步進(jìn)鏈的啟動(dòng)、運(yùn)行、降速以及停車，同時(shí)對(duì)熱風(fēng)磨具加熱、成型等進(jìn)行精確控制，此系統(tǒng)的造價(jià)僅為伺服控制系統(tǒng)的五分之一，卻完成了更好的控制效果。

另外，PLC自動(dòng)控制技術(shù)在制藥生產(chǎn)的高溫殺菌、廢水處理等方面具有非常廣泛的應(yīng)用。PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)在高溫殺菌的溫度控制、廢水處理的滅菌溫度、時(shí)間以及投入的化學(xué)藥劑量上都可以達(dá)到非常精確的控制，而且該系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測，并完成檢測結(jié)果的記錄，不僅安全可靠，而且保證了操作人員的安全。

三、結(jié)論

目前，PLC在制藥設(shè)備領(lǐng)域已經(jīng)有了很大的發(fā)展，并隨著科技的發(fā)展日趨完善，但設(shè)備在具體的實(shí)踐應(yīng)用中仍然暴露出了一些明顯的不足之處。在制藥設(shè)備領(lǐng)域，還沒有專門的PLC控制系統(tǒng)，將來應(yīng)針對(duì)制藥設(shè)備領(lǐng)域開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品，為提供制藥設(shè)備的效率、降低制藥成本提供有力的技術(shù)支撐。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 覃仲欣， 蔡錦源. PLC 在制藥工業(yè)中的應(yīng)用研究[J]. 廣西輕工業(yè)， 2010，11：41-42.

[2] 張香林， 胡賓偉， 李耐根. 基于包衣機(jī)系統(tǒng)的噴槍堵塞預(yù)測與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真， 2011，6：202-205.

[3] 許東博. 制藥廠包衣機(jī)控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用實(shí)踐研究論述[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2015，（30）：23.