自动化技术在制药设备中的应用探究

2019-01-28王童

中小企业管理与科技 2019年2期

王童

（天津中新药业集团股份有限公司第六中药厂，天津 300401）

1 引言

随着社会的不断进步和科学技术的发展，新时代对制药企业提出了更高的要求，制药企业要想适应社会发展的步伐，就必须提高生产效率，而提高生产效率离不开自动控制技术在生产设备中的应用。常见的自动化技术有CNT技术和PLC技术，这些技术的应用在很大程度上提高了药企的生产效率，推动了药企的发展。

2 制药设备自动化技术的发展背景与研究意义

传统的制药企业生产主要依靠人力，尤其是药品的包装，需要的劳动力更多。大量的劳动力意味着高成本的投入，为了降低劳动力成本，制药企业需要对生产设备进行技术改造和升级，通过先进的自动化技术来代替人力劳动[1]。在科学技术快速发展的时代，自动化理论逐渐成熟，自动化设备越来越多，例如，干/湿法制粒机、旋转式压片机等。自动化技术的应用，一方面大大减少了劳动力，降低了人力成本消耗，另一方面提高了生产效率，使资源得到充分利用，并且提高了制药企业的竞争力，有利于企业适应社会发展潮流，避免被时代所淘汰。

3 自动化技术在制药设备中的应用

3.1 CNT技术在制药设备中的应用

3.1.1 CNT技术在抗菌素发酵中的应用

CNT技术主要应用于抗菌素发酵，目的是对发酵过程进行控制和优化，而优化的依据则是抗生素在发酵过程中产生的各种工艺参数，其在抗菌素发酵过程中的优势主要体现在以下两个方面：

第一，能够准确地检测到抗菌素发酵时产生的各类参数，使获取的数据更加准确，使数据分析更加方便，通常包括温度、体积和压力等物理量参数；包含pH值、CO2和O2等物化测量参数；基质、浓度和产物等化学测量参数；生物量、酶活性和细胞形态等生物学与生化测量参数。

第二，能够在抗菌素发酵时对技术指标进行有效的控制。例如，确保抗菌素发酵温度偏差不大于0.3度；pH值的精度在0.05左右；保证发酵液重量的精度在1%左右等一系列参数。

3.1.2 CNT技术在合成药生产中的应用

在生产合成药时，通常会借用CNT-3000系统，该系统可以对药物的分解和结晶过程进行控制，一般用于规模较小的合成药生产[2]。同时，倘若药物的反应非常剧烈，也应该选用CNT-3000系统。该系统主要是将影响药物合成的因素的反应过程与时间的关系以曲线的形式表达出来，再进一步将曲线划分为段，将段划分为点，利用设定点逼近法将这些点组成若干个功能模块，从而完成药物合成的控制。

3.2 PLC控制技术在制药设备中的应用

3.2.1 PLC控制技术的基本原理

通常我们也将PLC技术称作可编程控制器，这种技术不但可以对模拟量进行调控，还能够控制开关量，便于工作人员对其进行操作。PLC的输入口能够与传感器以及开关相连接，输出口可以和继电器、接触器等相连接。另外，PLC还具有非常好的抗干扰功能，因此，在制药领域深受欢迎。其基本工作原理就是通过和显示屏相连接来实现对数据的存储与表达。

在对数据进行采集时，PLC经过扫描将数据信息输入系统中，输入系统的数据通过I/O接口被储存下来。在对数据进行处理时，PLC工作原理主要是对存储的数据进行扫描，然后对其进行分析与运算，最后经过I/O接口转换成数据量而被输出。

PLC控制技术结构具有一定的信息存储功能，当接收到客户相关的指令和信息的时候，便可以对整个产品生产过程中相应的环节进行一定的调整处理。

3.2.2 PLC系统的优点

PLC的体积非常小，质量也很轻，由于它有很多优势，因此，在制药企业得到了广泛应用。其优势具体体现在以下四个方面：第一，PLC系统既能够对模拟量进行控制，还能够对开关量进行控制，在使用时非常方便。事实上，由于PLC的输入口可以和各类开关连接，而输出口又可以和继电器、接触器等进行连接，起到较强的抗干扰作用，因此，除了模拟量控制和开关量控制外，其还可以完成智能化集散控制，实现数据的采集[3]。第二，利用PLC系统可以实现数据的采集与储存，能够通过触摸屏将采集的数据信息显示出来，便于数据的分析和处理，同时还能够提高设备的自动化与智能化。第三，在互联网的作用下，PLC系统可以完成实时控制，通过对现场的情况进行监测与管控，达到分散控制和集中管理的目的。第四，PLC系统的可操作性强，倘若系统设定的程序出现了问题或者不满足生产要求时，可以对其进行重新编程，操作方便快捷。

3.2.3 PLC技术在制药设备中的应用

①PLC自动控制技术在配药设备领域的具体应用。就现阶段来看，我国制药企业中应用最广泛的自动化技术就是PLC技术，其对药企的发展起到了重要的推动作用。在制药领域，PLC技术可以应用于配药设备中，通过预先在系统中设置好药物配方，配药设备便可以根据配方自动进行取药、发药和封装，节省了劳动力，提高了配药效率。现阶段，我国使用最多的中药智能配药机控制系统主要包括两部分：一部分是PC机，用来进行信息的系统管理和控制方法的规划，另一部分是PLC机，主要是对控制任务进行具体的执行。在设计配药系统时，结合了先进的计算机控制技术，一方面提高了取药的精确度，另一方面也使配药更加自动化，有效地提高了配药质量和效率，为中药相关从业者解决了很多问题。我国众多制药企业应用PLC技术的经验表明，PLC技术除了可以改进配药工艺，提高工作效率外，还能够节省大量的原材料，既节约了成本，又节约了资源。②PLC自动控制技术在包衣设备中的实际应用。在现代化制药包衣设备中，常见的制药包衣设备是以西门子系列PLC为控制器，以TP270为人机交互界面。原始包衣设备拥有的进风排风系统、蠕动泵和喷枪控制阀等原有设备被简化为对机器内温度、仪器主机滚筒转速、滚筒承压的控制以及排风量等制造包衣等重要因素的直接控制，由此实现了包衣设备的全自动化。事实上，PLC系统的控制已经可以使包衣的所有环节都受益了。③PLC自动控制技术在药品灌装和包装设备中的实际应用。在药物的罐装和包装环节，通常也会利用PLC控制技术。由于其包装设备具有机电一体化的特征，经常导致联动机的各部件运作不稳定，此时，利用PLC控制技术就可以解决这个问题，这是因为PLC技术具有较高的抗干扰性。不论工作环境多么恶劣，其都不会受到强烈干扰，并且能够持续保持良好的工作状态。

真空拉模包装机通过引用PLC控制系统，不仅可以保持包装精度，保证工作效率，还能够将传统的步进链传统系统、模具加热系统、传动系统、气动系统、真空系统以及控制系统有效组合起来，最终形成的包装机具有多种功能，可以灵活控制步进链的启动、运行、降速以及停车，同时对热风磨具加热、成型等进行精确控制。应用此系统不仅可以节约生产成本，还可以提高控制效果，提高生产效益。

除此之外，制药企业还会利用PLC控制技术对工作环境进行高温杀菌，对生产废水进行相应的处理。不论是高温杀菌还是废水处理，PLC系统都可以保持较高的精确度，进而确保工作的质量。另外，PLC控制系统还可以实现实时监测，将监测的数据进行记录与储存，便于工作人员了解设备的运转情况，也在一定程度上保证了工作人员的安全。