PLC在制药设备智能化中的运用

程进福

摘 要： 随着科学技术的发展，电气控制与PLC应有技术在各个领域的运用越来越广泛。在制药装备不断实现自动化升级，切实提高工作效率，促使制药行业的制造技术一直在进步，生产水平不断提高，形成精细化生产，提升了产品质量，节约了成本。本文对PLC的原理及特点进行了分析，并探讨了PLC应用技术在制药设备智能化发挥的作用。

关键词： 电气控制;PLC应用技术;制药装备：精细化生产

【中图分类号】TP393.08     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.166

引言：随着科技的高速发展，PLC在工自动化控制中处理模拟量和数字运算以及人机接口等方面的应用以及发展都有着大幅提高，在自动化控制的各领域也发挥着越来越大的作用。当前，我国制药装备正不断实现自动化升级，药企将逐步告别传统的“手工操作”时代，借助自动化设备进入精细化生产时代，实现质量、效率的提升，开启一段新旅程。

1 PLC技术的原理及特点

1.1 PLC结构原理

PLC分为箱式和模块式两种，它们的组成是相同的，箱式PLC有一块CPU板、I/O板，显示面板、内存块，电源等，对于模块式PLC，有CPU模板、I/O模块、内存卡、电源模块、底板或机架。无论哪种类型的PLC，都属于总线式开放性结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本工作原理采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。

1.2 PLC的特点

（1）编程简单，使用方便。PLC是面向用户的设备，因此大部分充分考虑到现场工程人员的技能与习惯，尽量采用简单易行的编程语言。（2）控制系统简单，通用性强。琳琅满目的各种组件（如I/O模块、通信模块、人机接口等）就可以组成各种大小和不同要求的控制系统，在构成可编程控制系统时，只需要在其I/O端子接入相应的输入输出线即可，同一个可编程控制器用于不同的控制对象时，只需要改变其输入输出组件和编制不同的控制程序即可，修改程序容易简单易行。（3）抗干扰能力强，可靠性高。工业生产对控制设备的可靠性提出了很高的要求，应具有很强的抗干扰能力，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均故障时间少，修复时间短，可编程控制器时专为工业控制设计，在设计和控制工程中采用了多层次的抗干扰措施，并精选元器件，可在恶劣的环境中工作。（4）体积小、维护方便。（5）缩短了设计、施工、投产调试的周期。（6）PLC功能非常全。现在可编程控制器还具有强大的网络功能，可以通过各种通信接口将数据直接传送给上位机，实现上位机的数据采集和监控，正因如此强大的功能，使其在各行各业中得到广泛的运用。

2 PLC在制药设备智能化中的运用

医药行业是我国国民经济的重要组成部分。传统的手动、半机械半自动设备已经难以适应药企快速发展的需求，以智能制造替代传统的中药处理工艺，通过自动化控制，可确保过程控制参数严格执行国家参数要求，自动化程度高的制药装备效率更高，错误率更低，为企业带来更多的效益，能降低企业成本，精益生产的需求，获得更大的市场。在制药装备智能化中的运用主要在一下几点：

2.1 中药提取

中药提取就是“存其精华，去其糟粕”的过程，也是中药制药的关键所在。传统的中药提取一般是水煎法，煮沸2次，煎煮温度高、时间长、耗能大、浪费多，自控系统投在中药提取过程可完成自动升温控制、恒温定时、定时循环、定时搅拌、排料控制、报警、安全连锁等控制，不同程度地解决了优化控制问题，提高了生产的安全性和生产效率，保证了设备控制的一致性，对中药生产过程的工艺参数的科学、有效、严格、精准的监测和控制;

（1）升温控制。完成功能：自动开蒸汽流量调节阀和直通阀，检测罐内料液温度和夹套压力，温度升到设定值时，控制料液循环一定时间，如果温度降到设定值以下，继续升温过程，否则，进入恒温控制;（2）恒温定时。完成功能：检测料液温度、夹套压力、控制调节阀开度保持料液温度在设定值±2℃范围内，计算机计时达设定时间，进入下一步;（3）定时循环。完成功能：升温/恒温期间，按计算机设定的启动时间和间隔时间启/停循环操作;（4）报警。完成功能：夹套压力、罐内压力、冷凝器冷凝液出口温度、冷却水流量等异常情况报警;（5）安全连锁。完成功能：在回流时，流量计如果检测不到冷却水流量或冷凝器冷凝液出口温度超高时，则报警并自动停止加热，当罐压升至上限时报警，升至超高限时停止加热。料液未排干时排渣门不允许打开，料液未排干时排渣门不允许打开，排渣门未关上，不允许加溶媒。

实现了中药生产过程的智能化和检测的自动化，提升了中药企业在行业中的核心竞争力和自身的行业层次。

2.2 中药制剂灌装设备

从制药行业制造水平升级的发展趋势来看，如何满足生产运营高质量、安全、节能环保、 GMP等要求，是制药企业普遍需要思考的问题。PLC技术运用促进了产能、质量控制的提升，PLC智能化解决了装量的精准控制，机械设备的高速运行的远程无接触控制、内包材质量在线监控、不合格产品剔除出等控制。

2.3 外包装设备智能化

随着国家对药品GMP认证工作的不断深化，GMP对药品包装设备的要求也有更加严格的规范。要真正实现自动化、智能化，特别是较复杂的包装物品的排列、装配等工作基本上是人工操作，难以保证包装的统一和稳定，可能造成对被包装产品的污染。自动包装线是按包装的工艺过程，将各自动包装机和有关辅助设备，用输送装置连结起来，并具有独立PLC控制装置的工作系统。常见的应用自动化立体库、AGV、堆垛机、机器人系统以及加工环节中大量的搬运、输送工作，减轻工人繁琐的工作，从而提高企业整体工作效率，提高包装质量、提高生产能力、改善劳动条件、减少占地面积、降低生产成本等。

結语：综上所述，随着社会以及科学技术的高速发展，PLC的技术发展也是越来成熟，对于目前其在我国的工业生产活动各领域发挥着越来越大的作用。对于PLC本身而言，作为一种数字运算电子系统是专为工业环境应用而设计的，工业自动化控制领域的重视，不仅如此，PLC在控制现场的实时监控的极高可靠性以及其编程的简单和灵活也是的其在工业自动化领域的控制中也开始得到广泛的应，制药装备正不断实现自动化，助力制药行业进入精细化生产时代，实现高质量、高效率，开启快速发展新征程。

参考文献

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[2] 薛迎成.罗克韦尔PLC技术基础及应用[M].中国电力出版社，2009.

[3] 王均，杨媛媛.PLC技术在制药设备中的应用浅述[J].工业：00011-00011.