宇电AI自动控制系统在无菌重结晶罐温度的应用

概述：
    中国加入WTO以后，各行各业都需要向接轨，在制药行业中也面临按标准来规范作业流程生产工艺的问题,因此生产的关键设备就成了一个非常重要的生产瓶颈。而目前国内的许多制药厂所采用的重结晶工艺非常落后，达不到无菌要求结晶纯度不够，根本不能满足现代生产的需要，急需采用较先进的自动控制方式来解决问题。海南长安制药有限公司与厦门宇电自动化科技有限公司合作开发重结晶罐自动控制系统。

一、FDP原料车间结晶罐工艺要求

    FDP原料车间的结晶工艺的关键设备是二台重结晶罐，在结晶过程有比较严格的工艺要求：
    1． 无菌无人操作，手动和自动双模式，三方按钮控制。
    2． 冷却水的高精度温度控制（±0.1C°）
    3． 冷却时间控制
    4． 重结晶罐内温度显示
    根据上述的工艺要求，我们在原设备进行了优化实验，经过多次验证和对程序的优化，能够达到工艺要求。系统采用较先进的自动控制方式。

二、结晶罐温度控制系统设计方案

    为达到上述生产工艺要求，系统采用各控制点分别采用单点高精度控制器进行单独控制，各参数点分别采用单独的数据采集设备进行单独采集，将所有数据传送至中心计算机进行集中显示、分析和处理。系统结构如图所示：

    运行在32位Windows NT网络平台上，可挂接局域网或广域网，并和程控网、工厂数据库等连接，从工程师站及现场控制站提供资料存取、历史数据采集、报警事件处理及为工厂数据库提供资 料存取服务。

三、系统硬件     系统硬件主要包括AI程序调节器、工业控制计算机、电动执行器，传感器等

图1：无菌、无人重结晶室 、三方控制系统流程图

图2：电器控制回路原理图

四、仪表选型及参数和自整定 1．重结晶罐的程序升温控制0～50.00 C°。传感器PT100要求显示2位小数，输出4～20mA信号给调节阀，间接控制冷却水罐的温度（±0.1C°），正负偏差报警，正作用调节。
    选：增强型30段程序控制人工智能调节器AI-808PAXL2L2S4
    输入：PTI00铂电阻显示二位小数，采用自定义输入规格Sn=10根据法执: 计算A01=1×1＋0×8＋1×16＋3×64＝209,A02=8333 A03=3209 A04=6418 d00 d01等参数,采用表格输出值就是显示值如下：将表格内参数输入仪表。

    输出：控制电子调节阀选X模块；设置参数O p t =4输出4～20mA电流
    正负偏差报警：选L2 、L2模块；设置参数AOP=0035正偏差则由AL1输出；负偏差则由AU1输出
    通讯：选S4通讯模块；注：配置多个模块时信号之间要电气相互隔离。
注：参数表可根据实际工艺要求修改

    手动自整定：由于自整定执行时采用位式调节。此系统采用的执行器是调节阀，输出不允许大幅度的波动，故采用手动自整定。此仪表是程序表AI-808PXL2L2S4首先设定好程序，
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
请将*段温度C 01 =改成常用温度5度
*步：按启动运行(run)
第二步：按手动/自动切换A/M键切手动
第三步：先用手动方式进行调节阀门，等手动调节基本稳定后，再在手动状态下启动自整定，按A/M键2秒钟出现“At"字样，此时仪表输出值限制在当前手动值±10％的范围，而不是OPL及OPH定义的范围，从而避免了生产现场不允许阀门大幅度变化的现象。经2～3次振荡后，显示器停止闪动“At"字样即可。此时自整定参数M5、P、t自动计算出控制参数。
    此外，当被控物理量反应快速时，手动自整定方式能获得更准确的自整定效果。
    自定结束后恢复工艺程序，即可投入运行。
2．系统温度采集0～50.0℃,传感器PT100铂电阻三线制，1位小数，上下限报警。三线制输入选J0模块。
    选：4路显示报警仪AI-704MAJ0J0J0L2L2S
注：参数表可根据实际工艺要求修改

3．远程电机三方控制启停。
    计算机远程控制电机启动/停止要模拟手动按钮操作方式，要达到此要求，是为了保护电机热过载后，电机自保持失效
    选：4路开关量输出模块AI-301ME5L4L5L4S
    模块要求：
输出有常开/常闭继电器L4、L4模块
输出这有常开继电器L5模块
输入动画反馈I5、I5模块
电器连接（见图二）
    在软件组态时
    启动电机：下传L5常开继电器触点闭合命令，1秒钟后下传继电器触点释放命令
    停止电机：下传L4常闭继电器触点断开命令，1秒钟后下传继电器触点恢复常闭命令

五、系统软件功能     实时数据显示：现场智能仪表的各种数据通过现场总线上传至上位计算机，在上位机中被测对象的数值将在流程图以及单仪表窗口内以数值、曲线、棒图等形式体现。 
    历史数据显示：系统运行过程中的各种数据被采集后存入历史数据库中，用户可以随意的从历史库中调出任一组数据进行分析。历史数据还可以以趋势曲线的形式进行显示，用户可以通过历史曲线了解某些物理量在一段时间内的变化趋势。 
    图形显示：根据系统运行的需要，可随时从上位机中调出反应实际工艺的流程图，从而以更为直观的方式把握系统的运行状态。 
    数据报表打印：该软件根据用户要求提供了多种数据报表，包括普通日报表、月报表、年报表、累计流量报表等，可随时打印输出。 
    数据输入及参数修改：系统运行时，用户可在上位机上输入控制信息，这些信息通过现场总线传输到现场智能仪表中，控制现场仪表的运行，也可以在现场对智能仪表直接进行调整。 
    报警处理：当现场仪表的测量值偏离正常值时，现场仪表就向上位机传送报警信息，上位机在接收到报警信号后将自动在屏幕上给出报警提示，并更新报警列表。 
    人机接口：对现场智能仪表的管理和监控由控制室中的上位机完成，操作人员通过计算机发出监控指令，完成对现场仪表的控制和调节。同时，还可通过计算机显示器获取工业现场的测量数据和状态信息。也可以在现场对智能仪表直接进行控制和调节。故障时可以采用手动控制，保证工艺的完整。

结束：     系统经过二年安全运行达到原设计要求，已广泛推广应用。