基于PLC的制藥裝置控制系統設計

鈔 凡， 何志琴

（貴州大學電氣工程學院， 貴州 貴陽 550025）

引言

20世界70年代以來，隨著微處理機技術的發展，集中分散型控制系統、可編程邏輯控制器等新型自控裝置的出現，正迅速地改變著化工生產過程控制的面貌。它們對于具有連續過程與間歇過程相融合的復雜操作以及要求回路控制、順序控制和先進控制技術的醫藥、農藥等精細化工生產而言，更是強有力的自動化工具。

1 控制系統設計

某種藥品需要兩種原料，一種A原料，一種B原料。兩種原料需要按照一定比例混合，而且要混合充分。這個混合比例是可控的。兩個混合罐切換工作，以便讓混合好的半成品流到半成品罐。如果罐內的比例不合適，則成為廢品，流入到廢品通道（并不是流量的比例，而是流量的積算比例）[1]。

半成品經過熱交換預熱，加熱進入反應罐。在反應罐中保持一定的溫度和液位高度，進行反應。如果溫度保持合適（如30～35℃），液位（如不超過35cm），則成為正品，否則打開XV203，讓產品進入廢品通道。這個反應是連續的，所以如果出現廢品，則讓XV203在出現正品后持續打開1 min，就可以出正品了。

1.1 原料混合系統

原料混合系統分成兩個部分，一個是儲水箱和水泵系統，一個是A、B混合罐和半成品罐。儲水箱比較大，但是也不足以供給所有水箱滿水，所以設計實驗時要注意。而且該水箱模擬了所有實驗或者回路的原料供給和最終出口。A、B混合罐有兩個，可以作為分時使用，或者互備使用。還有一個半成品罐，模擬一個工業上常見的臥式圓罐。水平方向的截面積在各個高度不同，中間最大，兩端最小，具有典型的非線性特性。可以進行非線性實驗，也可以和其他混合罐一起進行垂直多容實驗。在這個部分，控制回路有兩個[2]：根據設定的產量，控制A原料流量。手動設定，A流量通過泵P101來實現；根據工藝要求的比例，控制B原料的流量和A流量設定值成比例。B流量要求適用調節閥控制，泵P102全開就可以。

1.2 鍋爐和換熱系統

鍋爐是一個常壓電加熱鍋爐，大氣壓力，沒有高溫。液位傳感器采用了工業上高級的磁翻轉液位開關，同時還可以在隨意高度安裝液位開關換熱系統。該換熱器采用工業大流量預熱用的列管換熱器。換熱器有一個冷水入口、一個冷水出口、一個熱水入口、一個熱水出口。該換熱器四個口都有溫度傳感器，不一定都接入控制器，但是都接入了數顯表。換熱器的目標是控制冷水（混合原料）出口具有指定的溫度。該部分裝置包括了三個控制回路[3]：反應罐內溫度控制，通過控制半成品的泵P103的變頻器來控制；反應罐內液位控制（25 cm），通過控制出口調節閥來控制。液位和P103的變頻器控制量有關；鍋爐內溫度控制，通過控制調壓模塊來實現。

2 系統仿真

根據控制回路分析編寫控制回路的程序，即原料A和原料B的雙閉環比值控制系統和反應罐內的溫度控制系統。

2.1 組態軟件設計

利用組態軟件對系統進行監控。

2.2 組態畫面

系統組態畫面如圖1所示。

圖1 基于PLC的制藥裝置控制系統

3 結語

近年來，制藥工業有了巨大的進步，獲得較快的發展，隨著實施GMP中技術水平的不斷提高，制藥裝備行業也得到了進一步的完善、發展和壯大。這套裝置能有效節約人力物力，大大提高制藥效率，有很大的市場潛力。