PLC在制药设备中的应用

翟鹏飞 贾建

【摘要】随着现代科技的发展，化工制药领域的的自动化水平也越来越高。本文根据自身实践经验和理论研究，对PLC自动控制技术在制药设备中应用进行了具体的论述，并详细的阐述了PLC控制技术在提高产品质量、降低生产成本等方面的巨大作用，为PLC技术在制药设备中的推广应用提供了有力的支撑。

【关键词】PLC自动控制技术；制药设备；应用

一、引言

在大多数传统的制药企业中，由于生产工艺相对比较简单，多数生产步骤有人工进行操作，工艺数据也有人工采用仪表就地测量，而人工操作往往执行相对缓慢，精度低、稳定性差，所以现代企业生产需要一种新的高效率、高精度、高稳定性的生产方式。PLC自动控制技术的迅速发展以及其在制造业的广泛应用，给制药生产线的生产带来了极大地影响。PLC控制的自动化控制制药生产线不仅有效的提高了药品的生产效率和质量，还有效的改善了工人的劳动强度和安全性。本文根据自身实践，对PLC控制的原理、组成进行了简单的阐述，然后对PLC自动控制技术在制药生产线中各个方面的应用进行了详细的论述，并对PLC自动控制系统在制药设备中的应用前景进行了展望。

二、PLC自动控制技术简介

1、PLC控制技术基本原理

PLC自动控制的工作过程通常可以分为三个阶段：输入采样、程序运行和输出，这个三个阶段完成一次称为一个扫描周期。在采样输入阶段，PLC通过扫描将各个输入数据及状态进行初步读入，然后将这些数据通过I/O接口存入在相应的单元中；在程序运行阶段，PLC控制器从上到下依次扫描并执行程序，将相应存储单元中的数据进行相应的逻辑运算；在输出阶段，进行逻辑运算后的数据通过I/O接口转化成状态量或数据量，通过电路、气路等输出相应的控制指令信息，即：PLC自动控制技术是通过可以编程的存储器，将逻辑运算、顺序控制、计时、计数以及算术运算等面向用户的操作指令存储在存储器内，并能通过模拟量和数据量的输入、输出，对机械设备进行有效的控制，从而达到自动化控制生产线生产过程的目的。

2、PLC自动控制系统的基本结构

PLC自动控制系统通常包括硬件和软件两部分，硬件部分与计算机相似，包括电源、处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、通信、总线以及功能模块等。

3、PLC在制药设备中的应用

在制药生产线中，一般药品的生产工艺路线通常包括配药、制剂、包衣、干燥灭菌、灌装与包装、废水处理等工序。PLC自动化控制技术可以通过自身逻辑控制程序的编写，对制药生产中的温度、压力、流量等进行闭环调节控制，从而达到对整个生产工艺各个环节的自动化控制，目前PLC已经在制药工艺的各个环节广泛应用，下面对其应用进行具体的探讨。

（1）PLC自动控制技术在配药设备中的应用

在现代化制药设备中，中药智能配药机是PLC自动化控制技术在配药设备中应用的典范，它能根据计算机输入的药方自动、准确的进行取药、发药、封装等动作，此控制系统设计到了医学、计算机、通信、电子、机械等诸多领域。目前常用的中药职能配药机控制系统由两部分组成，PC机作为上位机进行信息的系统管理和控制方法的规划，PLC作为下位机对控制任务进行具体的执行。将计算机技术、信息技术等应用到中药药方的系统管理，不仅解决了中药药方的精确性问题，还实现了配药的自动化，大大提高了配药的效率。通过实践经验证明，采用逻辑结构清晰的PLC控制程序对配药工艺进行控制，不仅可以大大的提高配药的精确性和效率，还可以有效的减少原材料的浪费，降低生产成本。

（2）2PLC自动控制技术在制药设备中的应用

在现代化的制药设备中，新型全自动恒温恒压中藥滴丸机采用西门子的PLC在封闭环境进行全自动操作，即在实心滴丸过程中，药液始终处于封闭的环境中。全自动滴丸机的全自动控制过程有两个特点：①西门子PLC根据相应的压力、温度、液位等传感器以及PLC的扩展模块对整个滴丸工艺过程中的压力、温度、液位等进行全面的闭环控制和实时调节，从而达到在恒温恒压下进行药丸滴制的目的；②将PLC与TP270的触摸屏进行连接，实现了人机交互，可以将药液的高度、药丸的温度和压力等数据进行实时显示，也可以人工通过触摸屏对液位、温度以及压力等数据进行设定控制，此控制系统不仅工作可靠、操作方便，而且产品质量、效率都远远高于传统人工操作的设备。

沸腾干燥器是中药机械中常用的颗粒冲剂的设备，其工艺过程是将根据药方混合搅拌好的药料经过烘干、冷却、筛选等工艺环节，制成符合标准规格要求的冲剂颗粒，采用PLC控制系统的沸腾干燥器，不仅实现了结构紧凑、运行可靠，还具有抗干扰能力强、编程灵活、调试简单、维护方便的特点，充分实现的制药设备的机-电-气一体化，大大提高了制药设备的效率。

（3）PLC自动控制技术在制药包衣设备中的应用

在现代化制药包衣设备中，某制药包衣设备以西门子系列PLC为控制器，以TP270为人机交互界面，将对包衣设备的进风系统、蠕动泵、喷枪电磁阀、排风系统等设备的控制转化成对进风温度的控制、主机滚筒转速的控制、滚筒负压的控制、进风的风量控制以及排风量的控制等，从而实现了制药包衣设备的自动化控制，根据实践调研证明，此控制系统具有良好的运行效果，系统性能稳定、操作方便、运行可靠。此外，某企业的以三菱PLC为控制核心的通用性自动化包衣生产设备，其控制系统可以兼有手动、自动两种模式；可以进行多种状态选择、多种驱动控制以及多种显示的功能，使用范围广、通用性强。研究证明，新型自动控制的制药包衣设备实现了在封闭环境下的自动运行，没有传统设备的粉尘飞扬和喷洒液飞溅现象，是新型、高效、节能、环保的生产设备。

（4）PLC自动控制技术在药品灌装和包装设备中的应用

在药品灌装和包装设备中，最常用的是PLC控制的片剂和胶囊装瓶联动机，它采用机电一体化解决联动机各个结构的协调能力，而PLC控制系统具有较强的抗干扰能力，即使在比较恶劣的环境下也可以可靠的工作，此外还设有检验装置，保证产品的质量和准确性。

真空拉模包装机在兼顾包装精度和生产效率的条件下，充分利用PLC控制系统的计数功能以及逻辑控制功能，将传统的步进链传统系统、模具加热系统、气动系统、真空系统以及控制系统有效组合起来，形成多功能连续真空拉伸膜包装机，有效的控制步进链的启动、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，此系统的造价仅为伺服控制系统的五分之一，却完成了更好的控制效果。

另外，PLC自动控制技术在制药生产的高温杀菌、废水处理等方面具有非常广泛的应用。PLC的闭环控制系统在高温杀菌的温度控制、废水处理的灭菌温度、时间以及投入的化学药剂量上都可以达到非常精确的控制，而且该系统可以连续监测，并完成检测结果的记录，不仅安全可靠，而且保证了操作人员的安全。

三、结论

目前，PLC在制药设备领域已经有了很大的发展，并随着科技的发展日趋完善，但设备在具体的实践应用中仍然暴露出了一些明显的不足之处。在制药设备领域，还没有专门的PLC控制系统，将来应针对制药设备领域开发出专业化的PLC产品，为提供制药设备的效率、降低制药成本提供有力的技术支撑。

【参考文献】

[1] 覃仲欣， 蔡锦源. PLC 在制药工业中的应用研究[J]. 广西轻工业， 2010，11：41-42.

[2] 张香林， 胡宾伟， 李耐根. 基于包衣机系统的喷枪堵塞预测与仿真[J].计算机仿真， 2011，6：202-205.

[3] 许东博. 制药厂包衣机控制系统中PLC的应用实践研究论述[J]. 科技创新与应用， 2015，（30）：23.