無菌重結(jié)晶罐溫度AI自動控制系統(tǒng)
關(guān)鍵詞：程序控溫 開關(guān)量遠程控制電機
概述：
中國加入WTO以后，各行各業(yè)都需要向國際接軌，在制藥行業(yè)中也面臨按國際標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范作業(yè)流程生產(chǎn)工藝的問題,因此生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備就成了一個重要的生產(chǎn)瓶頸。而目前國內(nèi)的許多制藥廠所采用的重結(jié)晶工藝落后，達不到無菌要求結(jié)晶純度不夠，根本不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，急需采用較先進的自動控制方式來解決問題。海南長安國際制藥有限公司與廈門宇電自動化科技有限公司合作開發(fā)重結(jié)晶罐自動控制系統(tǒng)。
一、FDP原料車間結(jié)晶罐工藝要求
FDP原料車間的結(jié)晶工藝的關(guān)鍵設(shè)備是二臺重結(jié)晶罐，在結(jié)晶過程有比較嚴格的工藝要求：
1． 無菌無人操作，手動和自動雙模式，三方按鈕控制。
2． 冷卻水的高精度溫度控制（±0.1C°）
3． 冷卻時間控制
4． 重結(jié)晶罐內(nèi)溫度顯示
根據(jù)上述的工藝要求，我們在原設(shè)備進行了優(yōu)化實驗，經(jīng)過多次驗證和對程序的優(yōu)化，能夠達到工藝要求。系統(tǒng)采用較先進的自動控制方式。
二、結(jié)晶罐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計方案
為達到上述生產(chǎn)工藝要求，系統(tǒng)采用各控制點分別采用單點高精度控制器進行單獨控制，各參數(shù)點分別采用單獨的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行單獨采集，將所有數(shù)據(jù)傳送至中心計算機進行集中顯示、分析和處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：
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運行在32位Windows NT網(wǎng)絡(luò)平臺上，可掛接局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，并和程控網(wǎng)、工廠數(shù)據(jù)庫等連接，從工程師站及現(xiàn)場控制站提供資料存取、歷史數(shù)據(jù)采集、報警事件處理及為工廠數(shù)據(jù)庫提供資 料存取服務(wù)。
三、系統(tǒng)硬件 系統(tǒng)硬件主要包括AI程序調(diào)節(jié)器、工業(yè)控制計算機、電動執(zhí)行器，傳感器等
| 圖1：無菌、無人重結(jié)晶室 、三方控制系統(tǒng)流程圖 |
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| 圖2：電器控制回路原理圖 |
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四、儀表選型及參數(shù)和自整定 1．重結(jié)晶罐的程序升溫控制0～50.00 C°。傳感器PT100要求顯示2位小數(shù)，輸出4～20mA信號給調(diào)節(jié)閥，間接控制冷卻水罐的溫度（±0.1C°），正負偏差報警，正作用調(diào)節(jié)。
選：增強型30段程序控制人工智能調(diào)節(jié)器AI-808PAXL2L2S4
輸入：PTI00鉑電阻顯示二位小數(shù)，采用自定義輸入規(guī)格Sn=10根據(jù)法執(zhí): 計算A01=1×1＋0×8＋1×16＋3×64＝209,A02=8333 A03=3209 A04=6418 d00 d01等參數(shù),采用表格輸出值就是顯示值如下：將表格內(nèi)參數(shù)輸入儀表。
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輸出：控制電子調(diào)節(jié)閥選X模塊；設(shè)置參數(shù)O p t =4輸出4～20mA電流
正負偏差報警：選L2 、L2模塊；設(shè)置參數(shù)AOP=0035正偏差則由AL1輸出；負偏差則由AU1輸出
通訊：選S4通訊模塊；注：配置多個模塊時信號之間要電氣相互隔離。
注：參數(shù)表可根據(jù)實際工藝要求修改
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手動自整定：由于自整定執(zhí)行時采用位式調(diào)節(jié)。此系統(tǒng)采用的執(zhí)行器是調(diào)節(jié)閥，輸出不允許大幅度的波動，故采用手動自整定。此儀表是程序表AI-808PXL2L2S4先設(shè)定好程序，
第1段C 01 = 30 t 01 = 60
第2段C 02 = 5 t 02 = 30
第3段C 03=5 t 03 =－121
請將第1段溫度C 01 =改成常用溫度5度
第1步：按啟動運行(run)
第2步：按手動/自動切換A/M鍵切手動
第3步：先用手動方式進行調(diào)節(jié)閥門，等手動調(diào)節(jié)基本穩(wěn)定后，再在手動狀態(tài)下啟動自整定，按A/M鍵2秒鐘出現(xiàn)“At”字樣，此時儀表輸出值限制在當(dāng)前手動值±10％的范圍，而不是OPL及OPH定義的范圍，從而避免了生產(chǎn)現(xiàn)場不允許閥門大幅度變化的現(xiàn)象。經(jīng)2～3次振蕩后，顯示器停止閃動“At”字樣即可。此時自整定參數(shù)M5、P、t自動計算出控制參數(shù)。
此外，當(dāng)被控物理量反應(yīng)快速時，手動自整定方式能獲得更準(zhǔn)確的自整定效果。
自定結(jié)束后恢復(fù)工藝程序，即可投入運行。
2．系統(tǒng)溫度采集0～50.0℃,傳感器PT100鉑電阻三線制，1位小數(shù)，上下限報警。三線制輸入選J0模塊。
選：4路顯示報警儀AI-704MAJ0J0J0L2L2S
注：參數(shù)表可根據(jù)實際工藝要求修改
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3．遠程電機三方控制啟停。
計算機遠程控制電機啟動/停止要模擬手動按鈕操作方式，要達到此要求，是為了保護電機熱過載后，電機自保持失效
選：4路開關(guān)量輸出模塊AI-301ME5L4L5L4S
模塊要求：
輸出有常開/常閉繼電器L4、L4模塊
輸出這有常開繼電器L5模塊
輸入動畫反饋I5、I5模塊
電器連接（見圖二）
在軟件組態(tài)時
啟動電機：下傳L5常開繼電器觸點閉合命令，1秒鐘后下傳繼電器觸點釋放命令
停止電機：下傳L4常閉繼電器觸點斷開命令，1秒鐘后下傳繼電器觸點恢復(fù)常閉命令
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五、系統(tǒng)軟件功能 實時數(shù)據(jù)顯示：現(xiàn)場智能儀表的各種數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線上傳至上位計算機，在上位機中被測對象的數(shù)值將在流程圖以及單儀表窗口內(nèi)以數(shù)值、曲線、棒圖等形式體現(xiàn)。
歷史數(shù)據(jù)顯示：系統(tǒng)運行過程中的各種數(shù)據(jù)被采集后存入歷史數(shù)據(jù)庫中，用戶可以隨意的從歷史庫中調(diào)出任一組數(shù)據(jù)進行分析。歷史數(shù)據(jù)還可以以趨勢曲線的形式進行顯示，用戶可以通過歷史曲線了解某些物理量在一段時間內(nèi)的變化趨勢。
圖形顯示：根據(jù)系統(tǒng)運行的需要，可隨時從上位機中調(diào)出反應(yīng)實際工藝的流程圖，從而以更為直觀的方式把握系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
數(shù)據(jù)報表打印：該軟件根據(jù)用戶要求提供了多種數(shù)據(jù)報表，包括普通日報表、月報表、年報表、累計流量報表等，可隨時打印輸出。
數(shù)據(jù)輸入及參數(shù)修改：系統(tǒng)運行時，用戶可在上位機上輸入控制信息，這些信息通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)浆F(xiàn)場智能儀表中，控制現(xiàn)場儀表的運行，也可以在現(xiàn)場對智能儀表直接進行調(diào)整。
報警處理：當(dāng)現(xiàn)場儀表的測量值偏離正常值時，現(xiàn)場儀表就向上位機傳送報警信息，上位機在接收到報警信號后將自動在屏幕上給出報警提示，并更新報警列表。
人機接口：對現(xiàn)場智能儀表的管理和監(jiān)控由控制室中的上位機完成，操作人員通過計算機發(fā)出監(jiān)控指令，完成對現(xiàn)場儀表的控制和調(diào)節(jié)。同時，還可通過計算機顯示器獲取工業(yè)現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。也可以在現(xiàn)場對智能儀表直接進行控制和調(diào)節(jié)。故障時可以采用手動控制，保證工藝的完整。
結(jié)束： 系統(tǒng)經(jīng)過二年安全運行達到原設(shè)計要求，已廣泛推廣應(yīng)用。