無(wú)菌重結晶罐溫度AI自動(dòng)控制系統
關(guān)鍵詞：程序控溫 開(kāi)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)中也面臨按國際標準來(lái)規范作業(yè)流程生產(chǎn)工藝的問(wèn)題,因此生產(chǎn)的關(guān)鍵設備就成了一個(gè)重要的生產(chǎn)瓶頸。而目前國內的許多制藥廠(chǎng)所采用的重結晶工藝落后，達不到無(wú)菌要求結晶純度不夠，根本不能滿(mǎn)足現代生產(chǎn)的需要，急需采用較先進(jìn)的自動(dòng)控制方式來(lái)解決問(wèn)題。海南長(cháng)安國際制藥有限公司與廈門(mén)宇電自動(dòng)化科技有限公司合作開(kāi)發(fā)重結晶罐自動(dòng)控制系統。
一、FDP原料車(chē)間結晶罐工藝要求
FDP原料車(chē)間的結晶工藝的關(guān)鍵設備是二臺重結晶罐，在結晶過(guò)程有比較嚴格的工藝要求：
1． 無(wú)菌無(wú)人操作，手動(dòng)和自動(dòng)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(shí)間控制
4． 重結晶罐內溫度顯示
根據上述的工藝要求，我們在原設備進(jìn)行了優(yōu)化實(shí)驗，經(jīng)過(guò)多次驗證和對程序的優(yōu)化，能夠達到工藝要求。系統采用較先進(jìn)的自動(dòng)控制方式。
二、結晶罐溫度控制系統設計方案
為達到上述生產(chǎn)工藝要求，系統采用各控制點(diǎn)分別采用單點(diǎn)高精度控制器進(jìn)行單獨控制，各參數點(diǎn)分別采用單獨的數據采集設備進(jìn)行單獨采集，將所有數據傳送至中心計算機進(jìn)行集中顯示、分析和處理。系統結構如圖所示：
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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(chǎng)數據庫等連接，從工程師站及現場(chǎng)控制站提供資料存取、歷史數據采集、報警事件處理及為工廠(chǎng)數據庫提供資 料存取服務(wù)。
三、系統硬件 系統硬件主要包括AI程序調節器、工業(yè)控制計算機、電動(dòng)執行器，傳感器等
| 圖1：無(wú)菌、無(wú)人重結晶室 、三方控制系統流程圖 |
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| 圖2：電器控制回路原理圖 |
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四、儀表選型及參數和自整定 1．重結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，輸出4～20mA信號給調節閥，間接控制冷卻水罐的溫度（±0.1C°），正負偏差報警，正作用調節。
選：增強型30段程序控制人工智能調節器AI-808PAXL2L2S4
輸入：PTI00鉑電阻顯示二位小數，采用自定義輸入規格Sn=10根據法執: 計算A01=1×1＋0×8＋1×16＋3×64＝209,A02=8333 A03=3209 A04=6418 d00 d01等參數,采用表格輸出值就是顯示值如下：將表格內參數輸入儀表。
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輸出：控制電子調節閥選X模塊；設置參數O p t =4輸出4～20mA電流
正負偏差報警：選L2 、L2模塊；設置參數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(gè)模塊時(shí)信號之間要電氣相互隔離。
注：參數表可根據實(shí)際工藝要求修改
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手動(dòng)自整定：由于自整定執行時(shí)采用位式調節。此系統采用的執行器是調節閥，輸出不允許大幅度的波動(dòng)，故采用手動(dòng)自整定。此儀表是程序表AI-808PXL2L2S4先設定好程序，
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(dòng)運行(run)
第2步：按手動(dòng)/自動(dòng)切換A/M鍵切手動(dòng)
第3步：先用手動(dòng)方式進(jìn)行調節閥門(mén)，等手動(dòng)調節基本穩定后，再在手動(dòng)狀態(tài)下啟動(dòng)自整定，按A/M鍵2秒鐘出現“At”字樣，此時(shí)儀表輸出值限制在當前手動(dòng)值±10％的范圍，而不是OPL及OPH定義的范圍，從而避免了生產(chǎn)現場(chǎng)不允許閥門(mén)大幅度變化的現象。經(jīng)2～3次振蕩后，顯示器停止閃動(dòng)“At”字樣即可。此時(shí)自整定參數M5、P、t自動(dòng)計算出控制參數。
此外，當被控物理量反應快速時(shí)，手動(dòng)自整定方式能獲得更準確的自整定效果。
自定結束后恢復工藝程序，即可投入運行。
2．系統溫度采集0～50.0℃,傳感器PT100鉑電阻三線(xiàn)制，1位小數，上下限報警。三線(xiàn)制輸入選J0模塊。
選：4路顯示報警儀AI-704MAJ0J0J0L2L2S
注：參數表可根據實(shí)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(dòng)/停止要模擬手動(dòng)按鈕操作方式，要達到此要求，是為了保護電機熱過(guò)載后，電機自保持失效
選：4路開(kāi)關(guān)量輸出模塊AI-301ME5L4L5L4S
模塊要求：
輸出有常開(kāi)/常閉繼電器L4、L4模塊
輸出這有常開(kāi)繼電器L5模塊
輸入動(dòng)畫(huà)反饋I5、I5模塊
電器連接（見(jiàn)圖二）
在軟件組態(tài)時(shí)
啟動(dòng)電機：下傳L5常開(kāi)繼電器觸點(diǎn)閉合命令，1秒鐘后下傳繼電器觸點(diǎn)釋放命令
停止電機：下傳L4常閉繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)命令，1秒鐘后下傳繼電器觸點(diǎn)恢復常閉命令
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五、系統軟件功能 實(shí)時(shí)數據顯示：現場(chǎng)智能儀表的各種數據通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)上傳至上位計算機，在上位機中被測對象的數值將在流程圖以及單儀表窗口內以數值、曲線(xiàn)、棒圖等形式體現。
歷史數據顯示：系統運行過(guò)程中的各種數據被采集后存入歷史數據庫中，用戶(hù)可以隨意的從歷史庫中調出任一組數據進(jìn)行分析。歷史數據還可以以趨勢曲線(xiàn)的形式進(jìn)行顯示，用戶(hù)可以通過(guò)歷史曲線(xiàn)了解某些物理量在一段時(shí)間內的變化趨勢。
圖形顯示：根據系統運行的需要，可隨時(shí)從上位機中調出反應實(shí)際工藝的流程圖，從而以更為直觀(guān)的方式把握系統的運行狀態(tài)。
數據報表打印：該軟件根據用戶(hù)要求提供了多種數據報表，包括普通日報表、月報表、年報表、累計流量報表等，可隨時(shí)打印輸出。
數據輸入及參數修改：系統運行時(shí)，用戶(hù)可在上位機上輸入控制信息，這些信息通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)傳輸到現場(chǎng)智能儀表中，控制現場(chǎng)儀表的運行，也可以在現場(chǎng)對智能儀表直接進(jìn)行調整。
報警處理：當現場(chǎng)儀表的測量值偏離正常值時(shí)，現場(chǎng)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(dòng)在屏幕上給出報警提示，并更新報警列表。
人機接口：對現場(chǎng)智能儀表的管理和監控由控制室中的上位機完成，操作人員通過(guò)計算機發(fā)出監控指令，完成對現場(chǎng)儀表的控制和調節。同時(shí)，還可通過(guò)計算機顯示器獲取工業(yè)現場(chǎng)的測量數據和狀態(tài)信息。也可以在現場(chǎng)對智能儀表直接進(jìn)行控制和調節。故障時(shí)可以采用手動(dòng)控制，保證工藝的完整。
結束： 系統經(jīng)過(guò)二年安全運行達到原設計要求，已廣泛推廣應用。