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制药设备的自动化技术应用研究

随着科学技术水平的不断提高,制药设备的自动化也已深入人心。制药设备的自动化技术从控制系统开始,到精确的位置定位,实时的过程监控,快速的网络通讯,在到现场的每个动作的执行,无不体现着现代化气息。PLC(可编程逻辑控制器)做为现代工业设备控制的核心,在制药设备中起到了举足轻重的作用。变频器作为风机、水泵等的起停与运行的控制器,发挥了重要的作用。伺服控制系统是制药包装设备中精确定位的关键技术。制药设备的自动化技术日益成为技术人员研究的热门课题。

[关键词]制药设备;自动化;PLC;变频器;伺服系统

中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)02-0210-01

当代制药设备发展日新月异,科技创新成果不断应用于制药设备,使其更加自动化、人性化。制药设备自动化的技术核心主要体现在控制系统先进性上。它主要包括主控制系统,动力控制,精确定位技术,以及人性化的操作模式。

一、制药设备自动化技术的发展背景与研究意义

药品生产企业在过去一直是劳动密集型的代表,突出表现在药品的包装环节。随着劳动力成本的逐渐增加,药品生产企业迫切的需要设备技术升级,以先进的自动控制系统代替操作人员。面对着先进的控制理念不断的在工业中创造的辉煌,制药设备的自动化趋势已经势不可挡。目前制药企业的设备自动化程度越来越高,涌现出一批具有先进控制理念的设备,例如干/湿法制粒机、旋转式压片机、高效包衣机、全自动胶囊充填机、包装线等。制药设备的自动化程度提高,不仅有效的节约了生产成本,还有利于新药的快速投入生产;不仅能机动的调整产量以满足市场需求,还能充分利用原材料以节约能源资源的消耗;不仅有力的促进了企业摆脱落后产能以走向现代化,还能顺应时代的潮流积极的相应产业结构调整。自动化技术在制药设备上的应用是一劳永逸、一本万利的,研究自动化技术对于生产功在当代,利在千秋。

二、制药设备自动化技术的应用

(一)、PLC在制药设备中的应用

PLC(Programmable Logic Controller)作为现代工业控制的中坚力量,在制药设备中也是不可或缺的。从目前知名的设备制造商的产品中都能看到它的身影。制药设备并非重大的工业设备,其PLC的型号也主要集中在小型PLC中,其中以西门子S7-200系列、三菱Fx3U系列为主。以PLC作为制药设备的主控制器件有着得天独厚的优势:首先,制药设备中以数字量信号居多,而PLC正是见长于逻辑运算,其程序中以梯形图、功能块、语句表为常见的语言格式,这些编程语言方便,易读,逻辑思路清晰易懂,编程语言均符合国际标准(IEC1131-3);其次,对于制药设备中常见的模拟量处理,也集成了方便实用的编程块供用户调用,可将温度、流量、压力等模拟量信号转化为程序可识别的数据(例如:二进制、十六进制、BCD码等);再次,PLC成本低,后期调试方便,设备投运后PLC不需要大量的维护工作,并且能适应制药企业的工况。PLC有很好的兼容性,能与各种品牌的触摸屏、变频器、伺服系统组成控制网络,将制药设备零散的生产步骤集中在一个较小的范围,有效的节约了生产的面积,减小人员看护区域,提高了次品的验证率。

(二)变频器在制药设备中的应用

制药设备中,诸如提取、制粒、包衣等环节需要风机进行不断的送风排风,需要水泵不断的供水或者设备内循环冷却。在生产线中,变频器控制电机也起着至关重要的作用,能按照生产的进度调整生产线的传输速度。制药设备中变频参与运行主要分为两类,一类是靠PLC控制起停,它是通过PLC给定起停信号,通过设定参数,使电机按照一定的斜坡曲线起停,并平稳的运行在设定的频率范围内,这种应用主要出现在风机、水泵等设备上;另一类是通过BOP面板或者旋钮随时进行速度调整,这类变频及电机一般属于单体设备,不与其他设备存在运行上的连锁,除了必要的运行起停参数设置外,还应将外部起停功能关闭,改为面板操作。不同的变频器参数形式不一样,但是控制理念大同小异。随着变频器的技术日趋成熟,它在电机的运行中扮演着核心的角色。众所周知,电机的启动电流是很大的,甚至数倍于额定电流,对于现代的控制理念星三角早已渐行渐远了,而变频器强大的V/F控制,不但能有效的使电机运行,还能检测到因电压波动,电机过载,非正常原因的电流过大,及时的发出报警,及时停车,避免生产中不必要的损失。

(三)伺服控制在制药包装设备中的应用

近几年,伺服控制在制药设备中发展非常迅速,越来越多的包装设备中采用伺服控制来实现位置的精确定位。以胶囊铝塑包装机为例,设备中多处用到伺服控制系统。铝塑PVC板经过加热后,需要吹泡成型,以伺服电机带动的凸轮精确定位成型模具的开合;胶囊板切刀的开合需要精确定位,因为位置的误差会导致胶囊板的走样,甚至切刀切碎胶囊,此时的伺服控制能精确的定位。伺服控制器、伺服电机、编码器三者有机的结合起来,在控制中形成闭环。伺服电机的位置、速度、扭矩分别由三个闭环形成,编码器的反馈信号将模拟量信号分别给到伺服器中的位

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