劉 輝，師 寧

（1.中航工業(yè)集團(tuán) 北京航空制造工程研究所，北京 100024；2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100176）

0 引言

制粒工藝有干法制粒、濕法制粒、一步制粒等多種形式，但濕法制粒目前仍然為大多數(shù)藥品生產(chǎn)的首選。濕法混合制粒工藝是一種先進(jìn)的制劑工藝，制藥工藝上把混合、制粒兩步工序合在一起，在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)即節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間，又提高生產(chǎn)效率，因此深受用戶的歡迎。在目前幾種常用的固體制劑制粒工藝中，濕法混合制粒機(jī)是用得最多的一種制粒設(shè)備，亦是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，在市場(chǎng)占有率高。

本中心是以研發(fā)制藥機(jī)和食品機(jī)為主的科研單位，目前已設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)濕法混合制粒機(jī)已有二十幾多年，其設(shè)備在制藥行業(yè)占有很大比重。由于近年來(lái)，隨著用戶設(shè)備更新?lián)Q代和生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，HLSG600 型制粒機(jī)應(yīng)用戶要求將原有的三菱PLC 系統(tǒng)改為西門(mén)子PLC系統(tǒng)。本文在此背景下，結(jié)合目前企業(yè)的生產(chǎn)要求，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用先進(jìn)的控制方法來(lái)滿足用戶需求。

1 控制系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

HLSG600 型濕法制粒機(jī)的工作流程大體分為干混、加漿和制粒三部分。干混是通過(guò)攪拌槳和切碎刀的運(yùn)轉(zhuǎn)使藥粉顆粒充分混合；加漿是使粘合劑和物料充分混合后形成疏松物，為下一步制粒做準(zhǔn)備；制粒是上步的混合物通過(guò)切碎刀的切割、粉碎，使物料成為細(xì)小而均勻的顆粒。整個(gè)系統(tǒng)以控制柜為核心，由操作人員通過(guò)觸摸屏發(fā)出控制信號(hào)，控制柜根據(jù)觸摸屏的信號(hào)和稱(chēng)體反饋信號(hào)來(lái)控制制粒機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 硬件配置

改造后的控制系統(tǒng)應(yīng)用戶需求采用S7-300 系 列PLC，該控制器帶有集成的PROFIBUS-DP 接口，配有接口模塊可連接到總線上；變頻器選用的是三菱FR-A740 系列，來(lái)控制制粒機(jī)的電機(jī)運(yùn)行；采用西門(mén)子MP277 觸摸屏，用以選擇制粒機(jī)的控制方法、各工序的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)記錄曲線及報(bào)警信息。主要硬件清單如表1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

表1 制粒機(jī)主要硬件清單

2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

考慮到制粒機(jī)實(shí)際的工作過(guò)程，設(shè)備中采用攪拌和切碎兩個(gè)電機(jī)，在運(yùn)行中對(duì)電機(jī)要進(jìn)行反復(fù)操作，因此在程序的設(shè)計(jì)過(guò)程中，作者對(duì)電機(jī)的控制單獨(dú)用功能塊FB 來(lái)編程實(shí)現(xiàn)，然后在組織塊OB1 中直接調(diào)用該塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。在參數(shù)設(shè)定功能的編程中，考慮到數(shù)據(jù)保存在PLC 內(nèi)存中，需大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作，并且操作后不需要返回?cái)?shù)據(jù)，因此在程序中用功能FC 來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能，編程采用了STL語(yǔ)言。對(duì)于加漿、出料及計(jì)時(shí)等功能采用線性化編程方法。這樣編程使程序結(jié)構(gòu)清晰，方便調(diào)試。具體的程序流程圖如圖2所示。

圖2 程序流程圖

2.2 結(jié)構(gòu)化編程

結(jié)構(gòu)化編程是將過(guò)程要求類(lèi)似或相關(guān)的任務(wù)歸類(lèi)，在功能（FC）或功能塊（FB）中編程，形成通用解決方案。此編程方法的有點(diǎn)就在于不用重復(fù)編寫(xiě)類(lèi)似的程序，寫(xiě)一個(gè)通用模塊，更多的設(shè)備或過(guò)程可以反復(fù)使用此模塊，這樣大大簡(jiǎn)化了編程人員的工作量，使程序結(jié)構(gòu)清晰、明了。本控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)和參數(shù)設(shè)定的控制即采用此種編程方法，具體程序流程見(jiàn)圖3。

2.3 STL語(yǔ)言

圖3 電機(jī)控制功能塊FB2

圖4 參數(shù)設(shè)定程序-STL語(yǔ)言

STL語(yǔ)言編程風(fēng)格非常簡(jiǎn)捷，完全是匯編語(yǔ)言的風(fēng)格，用STL 做的程序體積小，功能強(qiáng)大程序代碼效率高。HLSG600 型濕法制粒機(jī)中提供了20 種配方，因此在程序運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理， 而且這些數(shù)據(jù)均保存在PLC 內(nèi)存中，且不必有返回?cái)?shù)據(jù)。因此，作者在程序中對(duì)參數(shù)設(shè)定這部分創(chuàng)建功能FC 來(lái)管理這些數(shù)據(jù)，并采用了STL的編程語(yǔ)言。具體程序見(jiàn)圖4所示。

3 結(jié)論

本控制系統(tǒng)同時(shí)通過(guò)觸摸屏控制能設(shè)定所有的工藝參數(shù)，并準(zhǔn)確地記錄歷史數(shù)據(jù)，方便工作人員操作。該系統(tǒng)現(xiàn)已投入實(shí)際運(yùn)行，自投入運(yùn)行以來(lái)，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，設(shè)備工作狀況良好，使用及維護(hù)簡(jiǎn)捷方便，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，受到了用戶的一致好評(píng)。

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[4]劉華波，何文雪，王雪.西門(mén)子S7-300/400PLC 編程與應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.