制藥廠的物聯網空調控制系統研究

李幫貴

（西南藥業股份有限公司動力車間，重慶 400038）

制藥廠的物聯網空調控制系統研究

李幫貴

（西南藥業股份有限公司動力車間，重慶 400038）

本文以制藥廠潔凈室的空調系統為例，基于物聯網原理，利用先進的傳感器技術、RFID技術，網絡技術，構建了一個基于物聯網的空調控制系統，對潔凈室內的溫濕度等進行實時監控，實現潔凈室空調高效率、低成本節能運行。

物聯網；RFID ；制藥廠；溫濕度控制

1 概述

隨著能源形勢的日趨緊迫，以及其帶來的節能壓力日增，對當前制藥空調系統而言，一方面要求車間內環境的溫濕度、潔凈度、以及微壓差等空氣指標，完全符合GMP的要求；另一方面還要求空調系統能低能耗運行，切實降低企業能源成本。因此，研究制藥空調系統的節能技術，具有十分重要的現實意義和必要性。

近幾年，隨著新修訂藥品GMP的全面實施，國內制藥空調技術有了新的進展，但與國外先進的技術相比，差距還很明顯。與此同時，物聯網這一新技術的強勁發展，為制藥空調技術的發展提供了新的思路。物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后新的技術革命，物聯網的發展也成為了信息科技的標志，與制藥空調系統自動監測和控制相關的物聯網應用技術，在一定程度上成為了制藥廠節能減排的有效途徑。

2 潔凈室的空調要求

藥廠潔凈室的空調控制不同于一般的空調控制系統，不僅要求溫濕度的控制精度很高，而且還要進行各潔凈室的壓差控制，以保證潔凈室在正常工作或平衡暫時受到破壞時，空氣都能從潔凈度高的區域流向潔凈度低的區域，使潔凈室的潔凈度不受到污染空氣的干擾。

因此，潔凈室的空調系統的設計非常重要，是保證潔凈區潔凈度的重要措施，而且，在潔凈室在空調系統安裝調試結束，進行驗證后，為了確保潔凈室的凈化環境和潔凈度，需要對潔凈室進行定期的監測，比如，在生產周期中，固體制劑、原料合成等車間，每季度一次對潔凈室塵埃粒子進行測定并記錄報告；生產周期中，每批次對潔凈廠房各房間內的溫濕度、壓差進行檢測記錄。

3 系統方案

本文結合制藥廠潔凈室空調的特點，設計出的空調控制系統符合GMP藥廠要求，并且基于先進的物聯網技術，能對潔凈室內的溫度、濕度監測點進行測量數據采集，并將數據傳輸到PC機上進行數據存儲與分析。

考慮到系統的集成性和可擴展性，采用模塊化設計，由下位機的空氣調節控制模塊、RFID模塊、無線通信網絡和集中監控中心組成。

（1）空氣調節控制模塊在PLC上實現，控制系統的輸入/輸出通過電纜引入PLC機箱。輸入模塊采集相關的傳感器信號，如新風溫濕度傳感器、車間溫濕度傳感器、壓力傳感器、水溫傳感器，以及一些開關量的輸入。輸出模塊對新風閥、制冷器、加熱器、加濕器等設備進行控制。

PLC根據輸入的室外新風、室內車間溫濕度、水溫及室內壓力，通過焓值、露點等模型的計算，控制風機、水泵運行的頻率、風閥開度等，實現空調的節能運行。

（2）潔凈室內，RFID數據采集終端安裝在生產線的典型工位上，實時采集與統計產品生產各環節的基礎數據并進行全過程監控與全方位管理，為系統提供有關物料、在制品、設備狀況、人員情況等方面的信息，同時也為具體操作者提供作業信息朝雙向通道。

（3）設備的振動、電機的運轉狀態、關鍵部位的溫度等信息，采集后通過無線通信網絡傳輸到集中監控中心，中心再通過無線網絡，將相關信息以短消息方式，發送到相關人員的手機或者PDA上。而且，這些信息，還可通過路由器，連接到遠程的監控電腦。

（4）集中監控中心實時顯示潔凈室內設備的工藝參數、各設備運行狀態、各參數的歷史曲線和實時曲線。

集中監控中心上運行著后臺的OPC Server數據服務器，后臺數據庫，以及與其他系統的開放式接口。配置的模塊有配置模塊、通信模塊、數據記錄模塊、報表模塊、工藝模塊、監控趨勢模塊和用戶管理模塊等。

集中監控中心的前臺界面采用VS.net開發，界面的主要功能有：

1）監控參數顯示，實時顯示溫濕度、壓差等工藝參數；

2）設備狀態監控，實時顯示各設備運行狀態，包括除塵機組的運行狀態、設備單元的狀態、各變頻器運行值等；

3）遠程控制，實時調整各執行器值，包括風閥執行器開度、各風機及噴淋水泵的頻率值等；

4）報表功能，實現報表打印，顯示各種歷史曲線和實時曲線，各設備故障報警等。

4 應用效果

本文設計的基于物聯網的空調系統，在某制藥企業進行了初步的應用，取得了不錯的效果。下位機PLC采集溫濕度、壓力等傳感器的信息，以及RFID采集的物料信息，通過相應的處理和控制運算，快速控制分散在現場各個執行器，同時將各數據實時傳送到集中監控層。集中監控層實時顯示溫濕度等關鍵工藝數據參數，同時將各數據通過無線通信網絡上傳到遠程監測層。

采用物聯網技術后，通過手機、PDA等無線設備，就可以遠程進行潔凈室空調的實時監控、控制溫濕度及壓差等空氣指標。而且，手機也可接收到潔凈室的報警短信，大大提升了管理的效率，提高了安全生產能力，擴大和延伸了基于互聯網的信息化系統的應用。

結論

基于物聯網的空調控制系統，結合原材料和成品信息的RFID采集，以及制藥機械數據采集系統，實現潔凈室溫濕度等關鍵參數遠程監控、物料識別和機械設備運行狀態實時跟蹤等。潔凈室的物聯網空調控制系統的應用，不僅改善了溫濕度環境，達到了GMP的標準，而且降低了能耗，提升了安全管理和生產能力，綜合效益非常明顯。

[1]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報，2009，23（12）：l17.

[2]高文君. 制藥車間空調系統研究應用[J]. 科技資訊，2012（27）.

TU83

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.061