制粒模塊生產線控制系統的製作方法

2023-12-04 17:48:01 2

專利名稱：制粒模塊生產線控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動控制技術領域的系統，具體涉及一種用於固體製劑生產過程 中與制粒相關設備的制粒模塊生產線控制系統。
背景技術：
目前，製藥技術以及製藥設備不斷的推陳出新，藥品的個性化需求日益明顯，傳統 的制粒設備及其控制方式由於手工操作多、步驟繁瑣，往往難以保證藥品質量；而進口設備 在單臺制粒設備的使用功能和性能上具有一定的優勢，但是也還缺乏將所有相關制粒設備 有效連接和控制形成制粒模塊的生產線控制系統。
經過現有技術的文獻檢索結果中，都為對於單臺生產設備有相關技術，如專利 申請號200810006162. 0 「流化床反應器的溫度控制方法」，主要對流化床的溫度進行 控制；實用新型專利「200520097085.6」對流化床的乾燥過程進行控制；實用新型專利 "200720002540. 9」對溼法制粒機的一體化設計進行描述；實用新型專利「200420049799. 5」 對溼法制粒機的攪拌槳自動提升裝置進行描述，上述發明專利和實用新型專利都是集中在 制粒生產線的單個設備控制或者單個設備軟硬體設計上進行改進，未涉及到整個制粒模塊 的集成及其控制。

發明內容
本發明提供一種制粒模塊生產線控制系統，將制粒過程的控制系統進行集成，實 現整個系統控制的自動化和一體化及物料運轉的無塵化，使其能夠對制粒過程中要求控制 的各個參數、需要控制的各個動作、需要處理和記錄的各種數據、不同藥品製備過程的配方 進行控制和處理。為實現上述目的，本發明提供一種制粒模塊生產線控制系統，其特徵是，該系統包 含制粒模塊車間控制模塊，以及與該制粒模塊車間控制模塊通過網絡連接的現場設備模 塊；上述制粒模塊車間控制模塊包含主控模塊、與該主控模塊網絡連接的工業交換 機；上述現場設備模塊包含若干分別與該工業交換機網絡連接的生產設備控制器。上述生產設備控制器包含可編程邏輯控制器，以及分別與可編程邏輯控制器電路 連接的數字量控制模塊、模擬量控制模塊、設備輸入輸出模塊、網絡模塊和若干數據接收裝置。上述主控模塊包含控制模塊，以及分別與控制模塊電路連接的顯示模塊、數據處 理模塊、通訊模塊、輸入模塊、遠程發布模塊，及故障檢測模塊；該故障檢測模塊還電路連接 有診斷模塊；該診斷模塊還電路連接有報警模塊。上述現場設備模塊還包含溼法制粒機、設置在該溼法制粒機底部並與其連接的第 一整粒機、通過管路與該第一整粒機的出口連接的流化床、通過管路與該流化床的出口連接的真空上料機、設置在該真空上料機底部並與其連接的第二整粒機，以及設置在該第二整粒機底部並與其連接的混合機料鬥。上述的若干生產設備控制器分別與溼法制粒機、第一整粒機、流化床、真空上料 機、第二整粒機，以及混合機料鬥電路連接。主控模塊由輸入模塊輸入工藝配方文件，經過數據處理模塊對其進行計算，計算 給出各生產設備的參數，通過工業交換機將參數傳輸下達到各個生產設備控制器，並在設 備輸入輸出模塊上顯示。操作者可在設備輸入輸出模塊上對下達的參數進行修改，並最終 存儲於各生產設備控制器，對各生產設備進行控制。在現場設備模塊的生產過程中，數據接 收裝置檢測各生產設備的探測數據，通過網絡模塊發送至工業交換機，由工業交換機傳輸 給主控模塊，通訊模塊實時接收生產設備的數據並通過故障檢測模塊發送給診斷模塊對生 產設備的狀態進行判斷，如出現異常情況，警告模塊將進行警告。同時該控制系統的整個運 作過程可通過遠程發布模塊對外發布。本發明一種制粒模塊生產線控制系統和現有技術相比，其優點在於，本發明系統 通過網絡將制粒模塊生產線中所有與制粒生產相關設備集成在一個整體的控制系統下，設 有主控模塊對系統加以一體化控制，可實現生產過程的高度自動化、大量生產數據的有效 管理、不同生產設備配方的協同優化，最終提高制粒過程的產品質量；本發明的設備之間通過管道連接，與外界無接觸，保證物料在傳送過程中不被氧 化，物料在真空環境中運轉不受汙染，並有效的減少了制粒車間粉塵的洩漏；本發明滿足了固體製劑過程中制粒工藝的集成化、模塊化生產，投入成本低、實現 的控制硬體結構簡單、控制系統容易擴展、整個制粒過程的批生產數據易監控和保存，供藥 品生產過程的檢查、生產節拍加快、極大地減少了操作人員的勞動強度；本發明系統的主控模塊和生產設備控制器通過網絡連接，互相間通信便捷，可實 時進行信息交互，使生產過程中更新信息傳輸方便和快捷，具有很強的柔性。在原材料改變 時，很方便的轉換成新的生產工藝並加以有效控制。


圖1為本發明制粒模塊生產線控制系統的結構示意圖；圖2為本發明制粒模塊生產線控制系統的主控模塊的模塊示意圖；圖3為本發明制粒模塊生產線控制系統的生產設備控制器的模塊示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，進一步具體說明本發明的實施例。如圖1所示，本發明制粒模塊生產線控制系統包含制粒模塊車間控制模塊1，以及 與該制粒模塊車間控制模塊1通過網絡連接的現場設備模塊2。制粒模塊車間控制模塊1包含主控模塊11和工業交換機12。主控模塊11採用個 人計算機或者筆記本電腦。通過工業乙太網和工業交換機12連接。工業交換機12主要實 現控制系統網絡的暢通，工業交換機12的埠的大小由現場設備模塊2中需要控制的生產 設備決定。現場設備模塊2中包含分別與工業交換機12網絡連接的若干生產設備控制器21，工業交換機12與生產設備控制器21之間，通過現場總線以及與現場總線匹配的連接電纜 建立乙太網連接。各個生產設備控制器21分別安裝在現場設備模塊2中的各個生產設備 上。現場設備模塊2設置在制粒車間內，該制粒車間採用彩鋼板將其有效分割成若干 房間，並將各生產設備分別放置在各個房間內，區別制粒過程中的潔淨區和汙染區。其中， 各生產設備包含溼法制粒機22、第一整粒機23、流化床24、真空上料機25、第二整粒機26 和混合機料鬥27。第一整粒機23安裝在溼法制粒機22的底部，溼法制粒機22的出料口與第一整粒 機23的進料口對接。第一整粒機23的出料口通過管路與流化床24的進料口連接。流化 床24的出料口通過管路與真空上料機25的進料口連接，第二整粒機26安裝在真空上料機 25的底部下，真空上料機25的出料口與第二整粒機26的進料口對接。混合機料鬥27設置 在第二整粒機26下方，其進料口與第二整粒機26的出料口相對。原料輸入溼法制粒機22 中製成微小顆粒，製備完成後進入第一整粒機23將顆粒粒度的均勻化，再通過管路輸入流 化床24，在流化床24中去除微小顆粒的水分，水分去除後物料通過真空上料機25進入第二 整粒機26進行顆粒粒度的均勻化，最終物料成品輸出至混合機料鬥27。 六個生產設備控制器21通過電路連接，分別設置在溼法制粒機22、第一整粒機 23、流化床24、真空上料機25、第二整粒機26和混合機料鬥27上。如圖3所示，每個生產設備控制器21包含可編程邏輯控制器211，以及分別與該可 編程邏輯控制器211電路連接的數字量控制模塊212、模擬量控制模塊213、設備輸入輸出 模塊214、網絡模塊215和若干數據接收裝置216。可編程邏輯控制器211採用西門子PLC300，主要完成現場設備模塊2設備的系統 參數初始化，讀取由數據接收裝置216的探測數據。其中，該數據接收裝置216為各種傳感 器安裝在各生產設備上，對各生產設備的狀態進行檢測，並發送探測數據至可編程邏輯控 制器211。數字量控制模塊212和模擬量控制模塊213接收可編程邏輯控制器211所讀取的 數據接收裝置216的探測數據，分別對其中的數字量和模擬量進行分析和處理，轉換成有 效數據後再傳輸回可編程邏輯控制器211。設備輸入輸出模塊214與可編程邏輯控制器211之間採用PROFIBUS DP線連接，可 編程邏輯控制器211需要配合設備輸入輸出模塊214才能實現有效控制，完成對數字量控 制模塊212、模擬量控制模塊213和數據接收裝置216的控制。設備輸入輸出模塊214採用 工業用觸控螢幕，工業用觸控螢幕是放置於每個生產設備前的帶有觸摸功能的液晶顯示器，主 要作用是顯示生產設備的當前狀態和生產過程、輸入需要控制器控制的各種生產參數。具 體的，各個生產設備的工業用觸控螢幕既可以顯示主控模塊11傳來的數據，也可以顯示可編 程邏輯控制器211傳來的設備狀態和數據，用於單個生產設備加工狀態的分析、監控和相 關數據記錄。網絡模塊215負責將現場設備模塊2的單個生產設備控制器21中的運行數據按 照所採用的現場總線協議轉化成相應的格式，主要作用是將從生產設備控制器21中的數 據轉化為現場總線可以傳送和解析的數據。如圖2所示，主控模塊11包含控制模塊111，以及分別與該控制模塊111電路連接的顯示模塊112、數據處理模塊113、通訊模塊114、輸入模塊115、遠程發布模塊116，及故障 檢測模塊117 ；該故障檢測模塊117還電路連接有診斷模塊118 ；診斷模塊118還電路連接 有報警模塊119。控制模塊111負責整個控制系統的協調工作和控制。顯示模塊112顯示主控模塊 11的控制界面，操作者可通過顯示模塊112視察操作情況及系統的工作情況。數據處理模 塊113用來儲存從可編程邏輯控制器211獲取的生產設備的數字量控制模塊212和模擬量 控制模塊213的數據以及各種時間節點，並進行數據的計算、存儲和調用。通訊模塊114連 接工業交換機12，與生產設備控制器21進行數據交換，實現數據的上傳下達。輸入模塊115 功能主要包括了 手動操作、自動操作、配方設置、參數設置、數據處理幾大部分。手動操作 主要是為了測試生產設備的各個動作以及調整參數、自動操作用於制粒自動生產過程、配 方設置包括了制粒參數、時間等主要參數的設定值，參數設置主要是對生產設備的生產設 備控制器21自身以及通訊模塊114的參數設置、數據處理主要用於制粒批處理的參數記錄 以及用於FDA檢查的參數在數據處理模塊113保存。遠程發布模塊116可連接若干客戶機， 將現場設備模塊2中各生產設備的生產現狀通過網絡實時發布，任何一臺連入網絡 的客戶 機都可以查看。故障檢測模塊118接收數據接收裝置216檢測生產設備的探測數據，提供 給診斷模塊118。診斷模塊118根據數據接收裝置216的探測數據診斷當前現場設備模塊 2的狀態。當診斷模塊118診斷出現場設備模塊2發生異常情況時，由警告模塊119發出警 告信息，該警告信息由顯示模塊112輸出。本發明中制粒模塊車間控制模塊1與現場設備模塊2的各模塊之間的連接管路和 接口按照以上的描述準備完畢後，需建立通訊。主控模塊11與西門子PLC300的通訊過程通過S7通訊協議實現，PLC300和主控 模塊11的通訊過程為C/S模式，建立步驟如下步驟1可編程邏輯控制器211利用現場總線採用C/S模式和一個PLC300控制器
建立連接；步驟2為現場總線分配各個PLC的埠地址和波特率，實現數據的雙向通信；步驟3配置PLC300和主控模塊11的埠參數；步驟4完成主控模塊11到PLC300的通訊協議選擇，本方案中選擇工業乙太網標 準，實現PLC300和主控模塊11之間的數據雙向通信。完成上述步驟後，整個控制系統的連接部分就完成了。本發明中控制系統的總體運作流程如下主控模塊11根據需製備的原料由輸入 模塊115輸入相應的工藝配方文件，經過數據處理模塊113對由輸入模塊115輸入的參數 進行計算，計算給出現場設備模塊2中各生產設備的硬體配置以及生產配方的參數，並通 過工業乙太網傳輸至工業交換機12，通過工業交換機12將參數網絡傳輸下達到各個生產 設備控制器21，並在設備輸入輸出模塊214上顯示。操作者可在設備輸入輸出模塊214上 對由主控模塊11下達的參數進行修改，並最終存儲於各生產設備控制器21，對各生產設備 進行控制。在現場設備模塊2中各生產設備的生產過程中，數據接收裝置216檢測各生產設 備的探測數據，通過網絡模塊215發送至工業交換機12，由工業交換機12傳輸給主控模塊 11，通訊模塊114實時接收生產設備的數據並通過故障檢測模塊117發送給診斷模塊118 對生產設備的狀態進行判斷，如出現異常情況，警告模塊119將進行警告。該控制系統的整個運作過程可通過遠程發布模塊116傳輸至若干客戶機對外發布。
儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的 描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
一種制粒模塊生產線控制系統，其特徵在於，該系統包含制粒模塊車間控制模塊(1)，以及與所述制粒模塊車間控制模塊(1)通過網絡連接的現場設備模塊(2)；所述制粒模塊車間控制模塊(1)包含主控模塊(11)、與所述主控模塊(11)網絡連接的工業交換機(12)；所述現場設備模塊(2)包含若干分別與所述工業交換機(12)網絡連接的生產設備控制器(21)。
2.如權利要求1所述的制粒模塊生產線控制系統，其特徵在於，所述生產設備控制器 (21)包含可編程邏輯控制器(211)，以及分別與所述可編程邏輯控制器(211)電路連接的 數字量控制模塊(212)、模擬量控制模塊(213)、設備輸入輸出模塊(214)、網絡模塊(215) 和若干數據接收裝置(216)。
3.如權利要求1所述的制粒模塊生產線控制系統，其特徵在於，所述主控模塊(11)包 含控制模塊(111)，以及分別與所述控制模塊(111)電路連接的顯示模塊(112)、數據處理 模塊(113)、通訊模塊(114)、輸入模塊(115)、遠程發布模塊(116)，及故障檢測模塊(117)； 所述故障檢測模塊(117)還電路連接有診斷模塊(118)；所述診斷模塊(118)還電路連接 有報警模塊(119)。
4.如權利要求1所述的制粒模塊生產線控制系統，其特徵在於，所述現場設備模塊(2) 還包含溼法制粒機(22)、設置在所述溼法制粒機(22)下部的第一整粒機(23)、通過管路與 所述第一整粒機(23)的出口連接的流化床(24)、通過管路與所述流化床(24)的出口連接 的真空上料機(25)、設置在所述真空上料機(25)底部的第二整粒機(26)，以及設置在所述 第二整粒機(26)底部的混合機料鬥(27)。
5.如權利要求4所述的制粒模塊生產線控制系統，其特徵在於，所述的若干生產設 備控制器(21)分別與所述溼法制粒機(22)、第一整粒機(23)、流化床(24)、真空上料機 (25)、第二整粒機(26)，以及混合機料鬥(27)電路連接。
全文摘要
本發明提供一種制粒模塊生產線控制系統，其包含制粒模塊車間控制模塊，以及與該制粒模塊車間控制模塊通過網絡連接的現場設備模塊；制粒模塊車間控制模塊包含主控模塊、與該主控模塊網絡連接的工業交換機；現場設備模塊包含若干分別與該工業交換機網絡連接的生產設備控制器。本發明系統通過網絡將制粒模塊生產線中的設備集成在一個整體的控制系統下，設主控模塊對系統加以一體化控制，可實現生產過程的高度自動化、生產數據的有效管理、不同生產設備配方的協同優化，提高產品質量。
文檔編號G05B19/418GK101872192SQ20101020560
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者方亨志, 陳永興 申請人:浙江迦南科技股份有限公司