CN101872192A - 制粒模块生产线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制粒模块生产线控制系统，其包含制粒模块车间控制模块，以及与该制粒模块车间控制模块通过网络连接的现场设备模块；制粒模块车间控制模块包含主控模块、与该主控模块网络连接的工业交换机；现场设备模块包含若干分别与该工业交换机网络连接的生产设备控制器。本发明系统通过网络将制粒模块生产线中的设备集成在一个整体的控制系统下，设主控模块对系统加以一体化控制，可实现生产过程的高度自动化、生产数据的有效管理、不同生产设备配方的协同优化，提高产品质量。

Description

制粒模块生产线控制系统

技术领域

本发明涉及一种自动控制技术领域的系统，具体涉及一种用于固体制剂生产过程中与制粒相关设备的制粒模块生产线控制系统。

背景技术

目前，制药技术以及制药设备不断的推陈出新，药品的个性化需求日益明显，传统的制粒设备及其控制方式由于手工操作多、步骤繁琐，往往难以保证药品质量；而进口设备在单台制粒设备的使用功能和性能上具有一定的优势，但是也还缺乏将所有相关制粒设备有效连接和控制形成制粒模块的生产线控制系统。

经过现有技术的文献检索结果中，都为对于单台生产设备有相关技术，如专利申请号：200810006162.0“流化床反应器的温度控制方法”，主要对流化床的温度进行控制；实用新型专利“200520097085.6”对流化床的干燥过程进行控制；实用新型专利“200720002540.9”对湿法制粒机的一体化设计进行描述；实用新型专利“200420049799.5”对湿法制粒机的搅拌桨自动提升装置进行描述，上述发明专利和实用新型专利都是集中在制粒生产线的单个设备控制或者单个设备软硬件设计上进行改进，未涉及到整个制粒模块的集成及其控制。

发明内容

本发明提供一种制粒模块生产线控制系统，将制粒过程的控制系统进行集成，实现整个系统控制的自动化和一体化及物料运转的无尘化，使其能够对制粒过程中要求控制的各个参数、需要控制的各个动作、需要处理和记录的各种数据、不同药品制备过程的配方进行控制和处理。

为实现上述目的，本发明提供一种制粒模块生产线控制系统，其特征是，该系统包含制粒模块车间控制模块，以及与该制粒模块车间控制模块通过网络连接的现场设备模块；

上述制粒模块车间控制模块包含主控模块、与该主控模块网络连接的工业交换机；

上述现场设备模块包含若干分别与该工业交换机网络连接的生产设备控制器。

上述生产设备控制器包含可编程逻辑控制器，以及分别与可编程逻辑控制器电路连接的数字量控制模块、模拟量控制模块、设备输入输出模块、网络模块和若干数据接收装置。

上述主控模块包含控制模块，以及分别与控制模块电路连接的显示模块、数据处理模块、通讯模块、输入模块、远程发布模块，及故障检测模块；该故障检测模块还电路连接有诊断模块；该诊断模块还电路连接有报警模块。

上述现场设备模块还包含湿法制粒机、设置在该湿法制粒机底部并与其连接的第一整粒机、通过管路与该第一整粒机的出口连接的流化床、通过管路与该流化床的出口连接的真空上料机、设置在该真空上料机底部并与其连接的第二整粒机，以及设置在该第二整粒机底部并与其连接的混合机料斗。

上述的若干生产设备控制器分别与湿法制粒机、第一整粒机、流化床、真空上料机、第二整粒机，以及混合机料斗电路连接。

主控模块由输入模块输入工艺配方文件，经过数据处理模块对其进行计算，计算给出各生产设备的参数，通过工业交换机将参数传输下达到各个生产设备控制器，并在设备输入输出模块上显示。操作者可在设备输入输出模块上对下达的参数进行修改，并最终存储于各生产设备控制器，对各生产设备进行控制。在现场设备模块的生产过程中，数据接收装置检测各生产设备的探测数据，通过网络模块发送至工业交换机，由工业交换机传输给主控模块，通讯模块实时接收生产设备的数据并通过故障检测模块发送给诊断模块对生产设备的状态进行判断，如出现异常情况，警告模块将进行警告。同时该控制系统的整个运作过程可通过远程发布模块对外发布。

本发明一种制粒模块生产线控制系统和现有技术相比，其优点在于，本发明系统通过网络将制粒模块生产线中所有与制粒生产相关设备集成在一个整体的控制系统下，设有主控模块对系统加以一体化控制，可实现生产过程的高度自动化、大量生产数据的有效管理、不同生产设备配方的协同优化，最终提高制粒过程的产品质量；

本发明的设备之间通过管道连接，与外界无接触，保证物料在传送过程中不被氧化，物料在真空环境中运转不受污染，并有效的减少了制粒车间粉尘的泄漏；

本发明满足了固体制剂过程中制粒工艺的集成化、模块化生产，投入成本低、实现的控制硬件结构简单、控制系统容易扩展、整个制粒过程的批生产数据易监控和保存，供药品生产过程的检查、生产节拍加快、极大地减少了操作人员的劳动强度；

本发明系统的主控模块和生产设备控制器通过网络连接，互相间通信便捷，可实时进行信息交互，使生产过程中更新信息传输方便和快捷，具有很强的柔性。在原材料改变时，很方便的转换成新的生产工艺并加以有效控制。

附图说明

图1为本发明制粒模块生产线控制系统的结构示意图；

图2为本发明制粒模块生产线控制系统的主控模块的模块示意图；

图3为本发明制粒模块生产线控制系统的生产设备控制器的模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步具体说明本发明的实施例。

如图1所示，本发明制粒模块生产线控制系统包含制粒模块车间控制模块1，以及与该制粒模块车间控制模块1通过网络连接的现场设备模块2。

制粒模块车间控制模块1包含主控模块11和工业交换机12。主控模块11采用个人计算机或者笔记本电脑。通过工业以太网和工业交换机12连接。工业交换机12主要实现控制系统网络的畅通，工业交换机12的端口的大小由现场设备模块2中需要控制的生产设备决定。

现场设备模块2中包含分别与工业交换机12网络连接的若干生产设备控制器21，工业交换机12与生产设备控制器21之间，通过现场总线以及与现场总线匹配的连接电缆建立以太网连接。各个生产设备控制器21分别安装在现场设备模块2中的各个生产设备上。

现场设备模块2设置在制粒车间内，该制粒车间采用彩钢板将其有效分割成若干房间，并将各生产设备分别放置在各个房间内，区别制粒过程中的洁净区和污染区。其中，各生产设备包含湿法制粒机22、第一整粒机23、流化床24、真空上料机25、第二整粒机26和混合机料斗27。

第一整粒机23安装在湿法制粒机22的底部，湿法制粒机22的出料口与第一整粒机23的进料口对接。第一整粒机23的出料口通过管路与流化床24的进料口连接。流化床24的出料口通过管路与真空上料机25的进料口连接，第二整粒机26安装在真空上料机25的底部下，真空上料机25的出料口与第二整粒机26的进料口对接。混合机料斗27设置在第二整粒机26下方，其进料口与第二整粒机26的出料口相对。原料输入湿法制粒机22中制成微小颗粒，制备完成后进入第一整粒机23将颗粒粒度的均匀化，再通过管路输入流化床24，在流化床24中去除微小颗粒的水分，水分去除后物料通过真空上料机25进入第二整粒机26进行颗粒粒度的均匀化，最终物料成品输出至混合机料斗27。

六个生产设备控制器21通过电路连接，分别设置在湿法制粒机22、第一整粒机23、流化床24、真空上料机25、第二整粒机26和混合机料斗27上。

如图3所示，每个生产设备控制器21包含可编程逻辑控制器211，以及分别与该可编程逻辑控制器211电路连接的数字量控制模块212、模拟量控制模块213、设备输入输出模块214、网络模块215和若干数据接收装置216。

可编程逻辑控制器211采用西门子PLC300，主要完成现场设备模块2设备的系统参数初始化，读取由数据接收装置216的探测数据。其中，该数据接收装置216为各种传感器安装在各生产设备上，对各生产设备的状态进行检测，并发送探测数据至可编程逻辑控制器211。

数字量控制模块212和模拟量控制模块213接收可编程逻辑控制器211所读取的数据接收装置216的探测数据，分别对其中的数字量和模拟量进行分析和处理，转换成有效数据后再传输回可编程逻辑控制器211。

设备输入输出模块214与可编程逻辑控制器211之间采用PROFIBUS DP线连接，可编程逻辑控制器211需要配合设备输入输出模块214才能实现有效控制，完成对数字量控制模块212、模拟量控制模块213和数据接收装置216的控制。设备输入输出模块214采用工业用触摸屏，工业用触摸屏是放置于每个生产设备前的带有触摸功能的液晶显示器，主要作用是显示生产设备的当前状态和生产过程、输入需要控制器控制的各种生产参数。具体的，各个生产设备的工业用触摸屏既可以显示主控模块11传来的数据，也可以显示可编程逻辑控制器211传来的设备状态和数据，用于单个生产设备加工状态的分析、监控和相关数据记录。

网络模块215负责将现场设备模块2的单个生产设备控制器21中的运行数据按照所采用的现场总线协议转化成相应的格式，主要作用是将从生产设备控制器21中的数据转化为现场总线可以传送和解析的数据。

如图2所示，主控模块11包含控制模块111，以及分别与该控制模块111电路连接的显示模块112、数据处理模块113、通讯模块114、输入模块115、远程发布模块116，及故障检测模块117；该故障检测模块117还电路连接有诊断模块118；诊断模块118还电路连接有报警模块119。

控制模块111负责整个控制系统的协调工作和控制。显示模块112显示主控模块11的控制界面，操作者可通过显示模块112视察操作情况及系统的工作情况。数据处理模块113用来储存从可编程逻辑控制器211获取的生产设备的数字量控制模块212和模拟量控制模块213的数据以及各种时间节点，并进行数据的计算、存储和调用。通讯模块114连接工业交换机12，与生产设备控制器21进行数据交换，实现数据的上传下达。输入模块115功能主要包括了：手动操作、自动操作、配方设置、参数设置、数据处理几大部分。手动操作主要是为了测试生产设备的各个动作以及调整参数、自动操作用于制粒自动生产过程、配方设置包括了制粒参数、时间等主要参数的设定值，参数设置主要是对生产设备的生产设备控制器21自身以及通讯模块114的参数设置、数据处理主要用于制粒批处理的参数记录以及用于FDA检查的参数在数据处理模块113保存。远程发布模块116可连接若干客户机，将现场设备模块2中各生产设备的生产现状通过网络实时发布，任何一台连入网络的客户机都可以查看。故障检测模块118接收数据接收装置216检测生产设备的探测数据，提供给诊断模块118。诊断模块118根据数据接收装置216的探测数据诊断当前现场设备模块2的状态。当诊断模块118诊断出现场设备模块2发生异常情况时，由警告模块119发出警告信息，该警告信息由显示模块112输出。

本发明中制粒模块车间控制模块1与现场设备模块2的各模块之间的连接管路和接口按照以上的描述准备完毕后，需建立通讯。

主控模块11与西门子PLC300的通讯过程通过S7通讯协议实现，PLC300和主控模块11的通讯过程为C/S模式，建立步骤如下：

步骤1可编程逻辑控制器211利用现场总线采用C/S模式和一个PLC300控制器建立连接；

步骤2为现场总线分配各个PLC的端口地址和波特率，实现数据的双向通信；

步骤3配置PLC300和主控模块11的端口参数；

步骤4完成主控模块11到PLC300的通讯协议选择，本方案中选择工业以太网标准，实现PLC300和主控模块11之间的数据双向通信。

完成上述步骤后，整个控制系统的连接部分就完成了。

本发明中控制系统的总体运作流程如下：主控模块11根据需制备的原料由输入模块115输入相应的工艺配方文件，经过数据处理模块113对由输入模块115输入的参数进行计算，计算给出现场设备模块2中各生产设备的硬件配置以及生产配方的参数，并通过工业以太网传输至工业交换机12，通过工业交换机12将参数网络传输下达到各个生产设备控制器21，并在设备输入输出模块214上显示。操作者可在设备输入输出模块214上对由主控模块11下达的参数进行修改，并最终存储于各生产设备控制器21，对各生产设备进行控制。在现场设备模块2中各生产设备的生产过程中，数据接收装置216检测各生产设备的探测数据，通过网络模块215发送至工业交换机12，由工业交换机12传输给主控模块11，通讯模块114实时接收生产设备的数据并通过故障检测模块117发送给诊断模块118对生产设备的状态进行判断，如出现异常情况，警告模块119将进行警告。该控制系统的整个运作过程可通过远程发布模块116传输至若干客户机对外发布。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种制粒模块生产线控制系统，其特征在于，该系统包含制粒模块车间控制模块(1)，以及与所述制粒模块车间控制模块(1)通过网络连接的现场设备模块(2)；

所述制粒模块车间控制模块(1)包含主控模块(11)、与所述主控模块(11)网络连接的工业交换机(12)；

所述现场设备模块(2)包含若干分别与所述工业交换机(12)网络连接的生产设备控制器(21)。

2.如权利要求1所述的制粒模块生产线控制系统，其特征在于，所述生产设备控制器(21)包含可编程逻辑控制器(211)，以及分别与所述可编程逻辑控制器(211)电路连接的数字量控制模块(212)、模拟量控制模块(213)、设备输入输出模块(214)、网络模块(215)和若干数据接收装置(216)。

3.如权利要求1所述的制粒模块生产线控制系统，其特征在于，所述主控模块(11)包含控制模块(111)，以及分别与所述控制模块(111)电路连接的显示模块(112)、数据处理模块(113)、通讯模块(114)、输入模块(115)、远程发布模块(116)，及故障检测模块(117)；所述故障检测模块(117)还电路连接有诊断模块(118)；所述诊断模块(118)还电路连接有报警模块(119)。

4.如权利要求1所述的制粒模块生产线控制系统，其特征在于，所述现场设备模块(2)还包含湿法制粒机(22)、设置在所述湿法制粒机(22)下部的第一整粒机(23)、通过管路与所述第一整粒机(23)的出口连接的流化床(24)、通过管路与所述流化床(24)的出口连接的真空上料机(25)、设置在所述真空上料机(25)底部的第二整粒机(26)，以及设置在所述第二整粒机(26)底部的混合机料斗(27)。

5.如权利要求4所述的制粒模块生产线控制系统，其特征在于，所述的若干生产设备控制器(21)分别与所述湿法制粒机(22)、第一整粒机(23)、流化床(24)、真空上料机(25)、第二整粒机(26)，以及混合机料斗(27)电路连接。

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