化工制藥工藝PLC控制過程探討

王成林

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，PLC已經(jīng)在化工制藥領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。為了讓PLC在化工制藥中發(fā)揮出良好的應(yīng)用效果，本文特對其在化工制藥控制過程中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，以此來為PLC的應(yīng)用與化工制藥工藝的優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：PLC;自動化控制;化工制藥工藝;控制過程

引言：在化工制藥工藝中，PLC自動化控制技術(shù)和控制系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)都能夠發(fā)揮出顯著優(yōu)勢，讓化工制藥環(huán)節(jié)得到良好的分段控制。因此，在具體的化工制藥過程控制中，制藥企業(yè)一定要加強(qiáng)PLC技術(shù)的應(yīng)用研究，以此來實現(xiàn)整個化工制藥過程中各個階段的自動化控制。

一、PLC過程控制概述

在通過PLC進(jìn)行化工制藥工藝過程控制時，首先需要將采樣輸入，然后讓程序運行，最后將結(jié)果輸出。這個過程每進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換都會完成一個周期的掃描。在采樣輸入過程中，主要是對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這一階段中，PLC會對各種參數(shù)做初級讀寫和錄入處理，通過I/O協(xié)議接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)到相應(yīng)操作單元的接入。當(dāng)PLC程序運行的過程中，邏輯順序會進(jìn)行儲存單元的掃描、邏輯判斷、邏輯運算，然后根據(jù)相應(yīng)的邏輯來實現(xiàn)程序運行[1]。在輸出階段，數(shù)據(jù)在經(jīng)邏輯運算之后會借助于I/O接口實現(xiàn)到狀態(tài)量的轉(zhuǎn)化，然后通過不同途徑將相應(yīng)的控制指令輸出，這樣便實現(xiàn)了自動化的過程控制。

二、PLC過程控制在化工制藥工藝中的具體應(yīng)用

在通過PLC過程控制方法進(jìn)行化工制藥工藝的過程控制中，主要包括配藥過程、轉(zhuǎn)化過程、無菌過濾過程、結(jié)晶過程以及無菌包裝過程的控制。具體控制中，制藥企業(yè)一定要根據(jù)實際的工作需求與工作情況來做好各項參數(shù)的設(shè)置，將其作為對照參數(shù)，以此來實現(xiàn)各個制藥工作過程的自動化控制。以下是對其過程控制所進(jìn)行的具體分析：

（一）在配藥過程中的應(yīng)用

配料過程中，主要是通過注射用水使溶解罐內(nèi)的鉀鹽粉被溶解，然后將適量的正丁醇加入其中，將水分控制在22%-28%之間，攪拌到澄清透明狀態(tài)。在通過PLC進(jìn)行配藥過程控制的過程中，首先需要對取藥電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動步數(shù)和步長控制，這一過程一般需借助于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器實現(xiàn)。未達(dá)到這一目標(biāo)，就需要根據(jù)實際的配藥需求對電磁序列進(jìn)行脈沖信號設(shè)置，以此來保障控制效果。其次是對布局角和步數(shù)加以合理設(shè)置，確保其快速轉(zhuǎn)過，實現(xiàn)藥物配送速度的合理提升。就整體而言，在整個的配藥這一環(huán)節(jié)中，PLC需要按照具體的藥物類型以及配藥數(shù)量等的各種因素來進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，其取藥電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常設(shè)置為從低到高形式的正傳，再從高到低形式的反轉(zhuǎn)，最后時限高速反轉(zhuǎn)。通過這樣的方式，便可以確保整個配藥工作的自動化循環(huán)進(jìn)行。

（二）在轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)化過程中需要通過空白正丁醇對樹脂柱進(jìn)行頂洗，在完成了頂洗之后，再按照0.4-0.6t/h的深度將溶解液壓入到樹脂柱中開始轉(zhuǎn)型，并將藥劑的實際生產(chǎn)需求作為根據(jù)，對其溫度、液位、濕度和壓力等進(jìn)行合理設(shè)置。在此過程中，借助于PLC自動化控制模塊，可以對各個參數(shù)傳感器以及各個方面進(jìn)行科學(xué)的自動化控制。比如，在生產(chǎn)過程中，可以通過閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式對各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣的自動化控制不僅可以有效提升藥物的生產(chǎn)效率，同時也可以使其質(zhì)量得到更好的保障[2]。尤其是在當(dāng)今科技的發(fā)展中，伴隨著PLC技術(shù)的不斷優(yōu)化，其操作也變得更加簡單便捷。

（三）在無菌過濾過程中的應(yīng)用

無菌過濾就是將轉(zhuǎn)化之后獲得到的鈉鹽轉(zhuǎn)化液先用0.45μm的濾芯進(jìn)行預(yù)過濾處理，再通過0.22μm的無菌濾芯進(jìn)行除菌過濾處理，之后再使其進(jìn)入到結(jié)晶罐中。在通過PLC對這一過程進(jìn)行自動化控制的過程中，首先需要對各個部件中的主變頻開啟時間、關(guān)閉時間、運行時間、進(jìn)風(fēng)溫度、排風(fēng)量、進(jìn)風(fēng)量以及滾筒負(fù)壓等的各項參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置。然后通過各種的傳感器來進(jìn)行相應(yīng)工作參數(shù)的實時采集與上傳。在PLC控制終端接收到來自于各個傳感器的參數(shù)信息之后，會將實際的運行數(shù)據(jù)與設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行比對，如果發(fā)現(xiàn)實際運行數(shù)據(jù)不再規(guī)定范圍內(nèi)，便會向控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，以此來實現(xiàn)運行參數(shù)的合理調(diào)整，讓無菌過濾過程得到良好的自動化控制。

（四）在結(jié)晶過程中的控制

結(jié)晶過程中，需要將真空閥緩緩打開，將罐內(nèi)的真空度降低到-0.09MPa以下，在真空度穩(wěn)定之后再進(jìn)行機(jī)械攪拌，同時應(yīng)對飽和蒸汽做好壓力控制，使其控制在0.01-0.05MP之間。在蒸汽壓力值得到合理確定之后，應(yīng)及時進(jìn)行正丁醇的流加，使其液面始終處在結(jié)晶罐加熱面的上方。在共沸液到達(dá)了過飽和狀態(tài)后，便可在液料中形成少量的晶體，此時便可開始養(yǎng)晶操作。而在這樣的情況下，如果罐內(nèi)的真空度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，便會出現(xiàn)液相溫度過高情況。基于此，需要通過PLC來做好罐內(nèi)真空度的實時控制，以此來保障出晶效果。

在養(yǎng)晶操作進(jìn)行15-30min之后，便可適當(dāng)進(jìn)行正丁醇的補(bǔ)充，以此來達(dá)到良好的降溫效果。在出晶之后需繼續(xù)保持2-4h的共沸，使母液中的水分達(dá)到3%及以內(nèi)。此時方可從放料閥門中將結(jié)晶好的母液放進(jìn)三合一形式的設(shè)備中，對其進(jìn)行過濾處理，同時應(yīng)將真空泵開啟，在下部管道對母液進(jìn)行真空抽濾處理。在抽干了母液之后，才可以對晶體進(jìn)行洗滌操作。洗滌操作中，主要通過適量的正丁醇進(jìn)行洗滌，洗滌時間應(yīng)控制在20-30min之間[3]。此時也需要借助于PLC對正丁醇沖量以及洗滌時間進(jìn)行自動化控制。

在完成了洗滌之后需要進(jìn)行干燥處理，而此時，則需要借助于PLC自動化控制將三合一設(shè)備調(diào)整到真空干燥狀態(tài)，其真空度應(yīng)控制在-0.08MPa及以下，然后將蒸汽干燥功能開啟，將蒸汽壓力控制在0.03-0.1MPa之間。在氣相溫度降低到40℃及以內(nèi)時，干燥操作便可結(jié)束，此時需借助于PLC自動化控制來實現(xiàn)真空排凈以及分裝處理。

（五）在無菌薄膜包裝中的應(yīng)用

在從三合一裝置中將鈉鹽干粉通過攪拌而自動推出之后，需要經(jīng)過過篩操作、裝袋操作、稱重操作和內(nèi)袋扎口操作之后再將其裝上兩層外袋，并通過熱合機(jī)做好熱合密封處理。在經(jīng)過了三層密封之后才可以將其裝入到鋁箔中進(jìn)行熱合密封處理，并存放到包裝間內(nèi)等待檢驗。在此過程中，可借助于PLC自動化控制技術(shù)來進(jìn)行相應(yīng)工作流程以及機(jī)械手操作的合理控制。同上述所有的控制過程類似，在通過PLC進(jìn)行控制的過程中，首先需要對各項的工藝操作參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，然后根據(jù)這些參數(shù)來進(jìn)行各個工藝流程以及機(jī)械手操作等的自動化控制，以此來確保無菌包裝中各項生產(chǎn)操作的規(guī)范性，在確保無菌包裝重量的基礎(chǔ)上顯著提高其工作效率，避免由于人為因素所造成的不利影響，并進(jìn)一步降低這一過程中的人力資源消耗。

結(jié)束語：

綜上所述，在化工制藥領(lǐng)域中，隨著PLC技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅可以讓整個化工制藥過程實現(xiàn)自動化的過程控制，同時也可以實現(xiàn)其生產(chǎn)質(zhì)量與效率的顯著提升，并在人力資源方面節(jié)約大量成本。因此，在具體的化工制藥中，化工企業(yè)一定要明確PLC技術(shù)的應(yīng)用原理及其特征，并通過合理的參數(shù)設(shè)計與自動化控制來實現(xiàn)化工制藥過程的科學(xué)控制，以此來實現(xiàn)PLC技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢的充分發(fā)揮，促進(jìn)化工制藥領(lǐng)域的良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]成筑麗.制藥設(shè)備運行中自動化技術(shù)的運用研究[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（06）：77.

[2]趙安，馬彬彬.基于PLC及HMI的洗瓶機(jī)自動控制設(shè)計[J].機(jī)械制造與自動化，2019（04）：209-211.

[3]皋元.基于模糊智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于制藥廢水混凝裝置研究[D].導(dǎo)師：朱勇強(qiáng);袁傳敏.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，2019.