制藥廠的物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)研究

李幫貴

（西南藥業(yè)股份有限公司動力車間，重慶 400038）

制藥廠的物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)研究

李幫貴

（西南藥業(yè)股份有限公司動力車間，重慶 400038）

本文以制藥廠潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)為例，基于物聯(lián)網(wǎng)原理，利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)控制系統(tǒng)，對潔凈室內(nèi)的溫濕度等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)潔凈室空調(diào)高效率、低成本節(jié)能運(yùn)行。

物聯(lián)網(wǎng)；RFID ；制藥廠；溫濕度控制

1 概述

隨著能源形勢的日趨緊迫，以及其帶來的節(jié)能壓力日增，對當(dāng)前制藥空調(diào)系統(tǒng)而言，一方面要求車間內(nèi)環(huán)境的溫濕度、潔凈度、以及微壓差等空氣指標(biāo)，完全符合GMP的要求；另一方面還要求空調(diào)系統(tǒng)能低能耗運(yùn)行，切實(shí)降低企業(yè)能源成本。因此，研究制藥空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和必要性。

近幾年，隨著新修訂藥品GMP的全面實(shí)施，國內(nèi)制藥空調(diào)技術(shù)有了新的進(jìn)展，但與國外先進(jìn)的技術(shù)相比，差距還很明顯。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)這一新技術(shù)的強(qiáng)勁發(fā)展，為制藥空調(diào)技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后新的技術(shù)革命，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也成為了信息科技的標(biāo)志，與制藥空調(diào)系統(tǒng)自動監(jiān)測和控制相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，在一定程度上成為了制藥廠節(jié)能減排的有效途徑。

2 潔凈室的空調(diào)要求

藥廠潔凈室的空調(diào)控制不同于一般的空調(diào)控制系統(tǒng)，不僅要求溫濕度的控制精度很高，而且還要進(jìn)行各潔凈室的壓差控制，以保證潔凈室在正常工作或平衡暫時受到破壞時，空氣都能從潔凈度高的區(qū)域流向潔凈度低的區(qū)域，使?jié)崈羰业臐崈舳炔皇艿轿廴究諝獾母蓴_。

因此，潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計非常重要，是保證潔凈區(qū)潔凈度的重要措施，而且，在潔凈室在空調(diào)系統(tǒng)安裝調(diào)試結(jié)束，進(jìn)行驗(yàn)證后，為了確保潔凈室的凈化環(huán)境和潔凈度，需要對潔凈室進(jìn)行定期的監(jiān)測，比如，在生產(chǎn)周期中，固體制劑、原料合成等車間，每季度一次對潔凈室塵埃粒子進(jìn)行測定并記錄報告；生產(chǎn)周期中，每批次對潔凈廠房各房間內(nèi)的溫濕度、壓差進(jìn)行檢測記錄。

3 系統(tǒng)方案

本文結(jié)合制藥廠潔凈室空調(diào)的特點(diǎn)，設(shè)計出的空調(diào)控制系統(tǒng)符合GMP藥廠要求，并且基于先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能對潔凈室內(nèi)的溫度、濕度監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行測量數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與分析。

考慮到系統(tǒng)的集成性和可擴(kuò)展性，采用模塊化設(shè)計，由下位機(jī)的空氣調(diào)節(jié)控制模塊、RFID模塊、無線通信網(wǎng)絡(luò)和集中監(jiān)控中心組成。

（1）空氣調(diào)節(jié)控制模塊在PLC上實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)的輸入/輸出通過電纜引入PLC機(jī)箱。輸入模塊采集相關(guān)的傳感器信號，如新風(fēng)溫濕度傳感器、車間溫濕度傳感器、壓力傳感器、水溫傳感器，以及一些開關(guān)量的輸入。輸出模塊對新風(fēng)閥、制冷器、加熱器、加濕器等設(shè)備進(jìn)行控制。

PLC根據(jù)輸入的室外新風(fēng)、室內(nèi)車間溫濕度、水溫及室內(nèi)壓力，通過焓值、露點(diǎn)等模型的計算，控制風(fēng)機(jī)、水泵運(yùn)行的頻率、風(fēng)閥開度等，實(shí)現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能運(yùn)行。

（2）潔凈室內(nèi)，RFID數(shù)據(jù)采集終端安裝在生產(chǎn)線的典型工位上，實(shí)時采集與統(tǒng)計產(chǎn)品生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并進(jìn)行全過程監(jiān)控與全方位管理，為系統(tǒng)提供有關(guān)物料、在制品、設(shè)備狀況、人員情況等方面的信息，同時也為具體操作者提供作業(yè)信息朝雙向通道。

（3）設(shè)備的振動、電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、關(guān)鍵部位的溫度等信息，采集后通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊斜O(jiān)控中心，中心再通過無線網(wǎng)絡(luò)，將相關(guān)信息以短消息方式，發(fā)送到相關(guān)人員的手機(jī)或者PDA上。而且，這些信息，還可通過路由器，連接到遠(yuǎn)程的監(jiān)控電腦。

（4）集中監(jiān)控中心實(shí)時顯示潔凈室內(nèi)設(shè)備的工藝參數(shù)、各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各參數(shù)的歷史曲線和實(shí)時曲線。

集中監(jiān)控中心上運(yùn)行著后臺的OPC Server數(shù)據(jù)服務(wù)器，后臺數(shù)據(jù)庫，以及與其他系統(tǒng)的開放式接口。配置的模塊有配置模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、報表模塊、工藝模塊、監(jiān)控趨勢模塊和用戶管理模塊等。

集中監(jiān)控中心的前臺界面采用VS.net開發(fā)，界面的主要功能有：

1）監(jiān)控參數(shù)顯示，實(shí)時顯示溫濕度、壓差等工藝參數(shù)；

2）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)時顯示各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，包括除塵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備單元的狀態(tài)、各變頻器運(yùn)行值等；

3）遠(yuǎn)程控制，實(shí)時調(diào)整各執(zhí)行器值，包括風(fēng)閥執(zhí)行器開度、各風(fēng)機(jī)及噴淋水泵的頻率值等；

4）報表功能，實(shí)現(xiàn)報表打印，顯示各種歷史曲線和實(shí)時曲線，各設(shè)備故障報警等。

4 應(yīng)用效果

本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)系統(tǒng)，在某制藥企業(yè)進(jìn)行了初步的應(yīng)用，取得了不錯的效果。下位機(jī)PLC采集溫濕度、壓力等傳感器的信息，以及RFID采集的物料信息，通過相應(yīng)的處理和控制運(yùn)算，快速控制分散在現(xiàn)場各個執(zhí)行器，同時將各數(shù)據(jù)實(shí)時傳送到集中監(jiān)控層。集中監(jiān)控層實(shí)時顯示溫濕度等關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)參數(shù)，同時將各數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)測層。

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，通過手機(jī)、PDA等無線設(shè)備，就可以遠(yuǎn)程進(jìn)行潔凈室空調(diào)的實(shí)時監(jiān)控、控制溫濕度及壓差等空氣指標(biāo)。而且，手機(jī)也可接收到潔凈室的報警短信，大大提升了管理的效率，提高了安全生產(chǎn)能力，擴(kuò)大和延伸了基于互聯(lián)網(wǎng)的信息化系統(tǒng)的應(yīng)用。

結(jié)論

基于物聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)控制系統(tǒng)，結(jié)合原材料和成品信息的RFID采集，以及制藥機(jī)械數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)潔凈室溫濕度等關(guān)鍵參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控、物料識別和機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時跟蹤等。潔凈室的物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅改善了溫濕度環(huán)境，達(dá)到了GMP的標(biāo)準(zhǔn)，而且降低了能耗，提升了安全管理和生產(chǎn)能力，綜合效益非常明顯。

[1]王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].電子測量與儀器學(xué)報，2009，23（12）：l17.

[2]高文君. 制藥車間空調(diào)系統(tǒng)研究應(yīng)用[J]. 科技資訊，2012（27）.

TU83

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.061