PLC技术在制药设备中的应用

王涛

（兰州佛慈制药股份有限公司，甘肃 兰州730046）

PLC技术在制药设备中的应用

王涛

（兰州佛慈制药股份有限公司，甘肃 兰州730046）

现如今，对生产企业来说，将提高产品数量和质量，降低生产成本，节能减排作为首要任务。如果通过自身生产工艺的研发和改进，利用自动化设备进行生产，减少人工，可以大大降低生产中原材料的浪费，提高产品数量，从而为企业节约成本，带来效益。本文以PLC（可编程控制器）技术为核心的自动化制药设备为主，阐述PLC技术是如何在中成药制药过程中应用的，并对PLC的前景发表一些个人看法。

PLC；GMP；PID；制药设备

用于药品生产所遵循的《药品生产质量管理规范》（GoodManufacturePractice，GMP），国家对其大力推行，主要原因在于最大限度避免药品生产过程中的污染与交叉污染，减少出错率，提高药品质量。随着药品生产工艺的提高，制药设备也不断更新，GMP提出之前，药品生产基本采用人工操作，由操作人员带着手套去完成制剂、包装等一些过程，这样就会增加药品质量的风险，同时产能落后。本文旨在对药品使用PLC控制实现自动化生产进行简述。

1 PLC的简介及原理

PLC是1969年由美国DEC（即美国数字设备）公司首先研制出来的一种新型自动化控制装置。当时只有逻辑运算、定时、计数及顺序控制功能的它主要用于替代传统的继电器，只能进行简单的开关量控制。随着时代的进步与发展，PLC之所以被很快的接受是因为在PLC基础上，它又与先进的微机控制技术相结合，发展起来一种操作方便,维修容易，稳定可靠且崭新的工业控制器，其控制功能远超出逻辑控制的范畴。近几年来，PLC技术发展很快，据不完全统计，美国、日本、德国的PLC生产厂家多达150多家，产品数百种。

在电子系统的工业环境中，PLC是一种数字化运算操作系统。通过数字来模拟输入和输出，从而控制设备和生产过程。按其功能可分为：输入、逻辑和输出部分。逻辑部分是PLC的主体，它包括中央处理器、存储器等。它的作用是处理由输入部分送入的各种信息，并按照程序规定对这些信息进行逻辑判断，最后确定需要何种输出，三者相互协调工作。

2 以PLC为核心的制药设备在生产工艺中的应用

用PLC来编写工艺流程中相对应的程序，来实现对各个环节的智能控制。

第一，制粉为中成药制剂的首要工序，以超微粉碎机组为例，它是由自动喂料机、破碎机、风选、除尘器、引风机等组成的一套粉碎系统，其喂料装置为系统的核心，物料在喂料电机的驱动下，进入破碎研磨室，电流监测装置对研磨装置的工作电流进行实时监测，当工作电流超过破碎机额定电流，即喂料过多，一个电信号由电流互感器产生并传送给PLC，与事先设定的电流值进行PID计算，再根据喂料电机测速传感器反馈的电机速度，调节计算结果，使喂料电机降速，从而使破碎电机的工作电流降低，反之......

第二，混粉为中成药制剂第二工序，主要由混合机完成，混合机是由一个旋转的容器（料锅）和固定支架组成，料锅上方有两个进料口A和B，下方则为出料口，并且PLC的输入信号有三个位置传感器，分别在料室位置、料中位、料高位，料锅旋转由一台三相交流电动机传动，其工作状态由PLC输出端进行控制，进料口与出料口开合由电磁阀控制。

当在触摸屏按下自动按钮后，启动进料口A的进料泵，当料中位的信号到位时，料中位将会给传感器给PLC一个输入信号，关闭A泵并启动进料口B的进料泵，当料高位信号到位时，关闭B泵，在此同时启动料锅旋转，物料在规定的时间内均匀混合后停止旋转，打开排放阀后进行放料，当料空信号到位时，关闭排放阀，按下停止按钮后结束所有过程。

第三，炼药为中成药制剂的第三部工序。将已混合的药料投入到炼药机喂料口内，在压板和螺旋推进器的作用下使药物充分混合、均匀分布，混压成有一定直径的均匀药段，为后续的制丸工序提供了良好的药料，整机运行使用PLC、变频器、伺服控制系统运行，可使设备进行自动、手动、点动切换功能。

第四，制丸机由制条部分，搓丸部分及PLC控制系统等组成，整机采用PLC及人机界面触摸屏控制，实现全自动生产。工作过程为将混合或炼制好的药料送入料仓内，在螺旋推进器的挤压下制出6根规格相同的药条，在光电测速的跟踪下，经过导轮、顺条器同步进入制丸刀具中，经过快速切磋，制成大小均匀的药丸，制出的药丸丸型圆整光滑，无异形丸，丸重均匀。

第五，物料的烘干也是制药过程中非常重要的环节，随着技术的发展，烘箱的生产制造已趋于成熟，新一代的烘箱重点在于触摸屏和PLC上面。由触摸屏配合PLC可以实现加热、鼓风等操作的同时，通过探头还可以读取烘箱内的温度，并且实施记录，绘制温度曲线，便于观察。与此同时，我们还可以把时间控制系统写入PLC中，替换常规的时间控制仪，节省了成本的同时又能得到良好的外观效果。

第六，药品包装为制药过程的最后环节，全自动化包装线主要由PLC、人机界面、各类传感器、接近开关、伺服电机、真空阀、电磁阀等组成。整条包装线可以完成对药品灌装、封口、旋盖、贴标、说明书折叠、装盒封盒、废品剔除以及各个检测等，每个部分都可以看作独立的功能模块，整个包装线以PLC为核心，针对可编程控制器的输入和输出点较多，因而对输入采样、用户程序执行以及输出刷新采用集中批处理，这样就可以简化操作过程，易于控制，并可以提高控制系统的可靠性。

3 最后结论及PLC发展前景

作为生产企业，质量就是生命。质量观是企业对产品质量所持的认知、态度和价值的选择，反映了一个企业对社会、对消费者的责任和对市场的自信承诺。传统的手工控制设备，不仅耗时、耗力，而且产量小，产品的产量也相对不稳定。PLC因其具有控制能力强、可靠性高、灵活的配置、使用方便等优点，在当今及今后的工业领域都将占有重要的一席，是工业控制的主要手段。特别是在机械控制自动化和过程控制自动化两大领域里，小到单机，大到大规模自动生产线、集散控制系统、联网集中控制，一般都能用PLC作为电气控制装置，尤其是在超大规模自动生产线、集散控制系统中更能体现出PLC无与伦比的优势，前景可观。

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[3] 李道霖.电气控制与PLC原理及应用.西门子系列[M].电子工业出版社,2006.

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