華北制藥股份有限公司是目前世界上最大的抗生素生產(chǎn)制造基地。其某一無(wú)菌抗生素提煉精制包裝車間,，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)既是防爆區(qū)又是醫(yī)藥生產(chǎn)潔凈區(qū),，因此根據(jù)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線設(shè)備分布特點(diǎn)，設(shè)計(jì)使用了以防爆式遠(yuǎn)程I/O ET200iSP構(gòu)成控制系統(tǒng),，完成了無(wú)菌抗生素晶體的從過(guò)濾,、洗滌、干燥到分裝包裝全流程的自動(dòng)化控制。完全符合制藥生產(chǎn)GMP要求,，具有現(xiàn)場(chǎng)布線簡(jiǎn)潔,，方便清潔無(wú)死角，防爆等級(jí)高,，控制元件可以實(shí)現(xiàn)本安帶電檢修等特點(diǎn),，非常適合在無(wú)菌制藥生產(chǎn)過(guò)程推廣。
項(xiàng)目介紹
本項(xiàng)目包括有四臺(tái)過(guò)濾,、洗滌、干燥三合一大型機(jī)組,，由每?jī)膳_(tái)機(jī)組組成一條生產(chǎn)線,。生產(chǎn)線具體組成見(jiàn)圖1所示。生產(chǎn)線的設(shè)備組成按生產(chǎn)流程順序依次是：罐式三合一干燥器,，全排料管道,，排料料倉(cāng)，振蕩篩,，稱量分裝裝置等組成,。


圖1：三合一生產(chǎn)線的設(shè)備組成

生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介如下：
1）先密閉整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)，充入惰性氣體保護(hù),，通過(guò)進(jìn)料自動(dòng)閥門加入抗生素待處理結(jié)晶液,，達(dá)到一定體積量后關(guān)閉進(jìn)料閥。
2）通入惰性氣體加壓,，通過(guò)底部的大型金屬過(guò)濾板實(shí)現(xiàn)抗生素結(jié)晶液的固液分離,。
3） 抗生素結(jié)晶液固液分離后進(jìn)行噴淋洗滌。
4） 洗滌結(jié)束后通過(guò)液壓裝置下降攪拌裝置進(jìn)行攪拌,，并同時(shí)利用攪拌內(nèi)部的加熱管路系統(tǒng)加熱物料層,，并嚴(yán)格控制干燥過(guò)程溫度，否則會(huì)使抗生素的降解失效,。在加熱干燥的同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)抽真空操作,，使溶媒快速蒸發(fā)。
5） 物料層干燥合格后（可以取樣檢測(cè)）,，停止真空,，進(jìn)入自動(dòng)排料程序。
6） 自動(dòng)排料程序：在排料口通入惰性氣體,，同時(shí)在料倉(cāng)側(cè)抽真空,，然后控制攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌葉下降速度進(jìn)行刮料、送料動(dòng)作,，使粉狀物料快速通過(guò)排料閥進(jìn)入料倉(cāng),，當(dāng)攪拌刮至接近金屬過(guò)濾板層時(shí)停止攪拌下降，然后噴吹惰性氣體，將底層物料全部吹至料倉(cāng),。
7）物料進(jìn)入料倉(cāng)后進(jìn)行料位檢測(cè),，并分批下裝至計(jì)量倉(cāng)，通過(guò)稱量控制閥門進(jìn)行分裝,。至此完成抗生素的無(wú)菌過(guò)濾,，洗滌，干燥,，分裝過(guò)程,。
生產(chǎn)系統(tǒng)控制特點(diǎn)分析
三合一生產(chǎn)系統(tǒng)工序流程長(zhǎng)，監(jiān)控點(diǎn)數(shù)多,，動(dòng)作復(fù)雜,，既有大量開(kāi)關(guān)量聯(lián)鎖、順序控制,，又有大量模擬量回路調(diào)節(jié),；同時(shí)生產(chǎn)全過(guò)程既是潔凈生產(chǎn)環(huán)境，又是易燃易爆危險(xiǎn)環(huán)境,，既有很高的安全性要求,，又有非常高的控制精度要求?？刂葡到y(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化操作控制,，系統(tǒng)組成復(fù)雜，控制系統(tǒng)涉及的功能多樣,，可以完成的功能有：運(yùn)動(dòng)控制,，液壓系統(tǒng)，惰性氣體保護(hù),，機(jī)械傳動(dòng),，變頻調(diào)速，自動(dòng)閥門控制,，正負(fù)壓控制,，還有易燃易爆危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的信息顯示與操作，信號(hào)包括流量,、溫度,、壓力、轉(zhuǎn)速,、扭矩,、料位、動(dòng)態(tài)重量等模擬量的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)控制,，以及機(jī)械位置,、壓力開(kāi)關(guān),、流量開(kāi)關(guān)、料位,、安全保護(hù)等開(kāi)關(guān)量,。
此生產(chǎn)線的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)特殊，要求很高：
1） 醫(yī)藥潔凈區(qū),，（萬(wàn)級(jí)區(qū)～百級(jí)區(qū)）,，制藥管理規(guī)范GMP要求現(xiàn)場(chǎng)越簡(jiǎn)潔越好，便于清潔,，免除清潔死角
2） 是防爆區(qū),，為Zone1區(qū)，含有多種有機(jī)溶媒,。
3） 全自動(dòng)化生產(chǎn)線分布很長(zhǎng),，很散，跨越幾個(gè)隔離間,， GMP要求現(xiàn)場(chǎng)管線越少越好
4） 機(jī)組本身控制點(diǎn)分布特點(diǎn)是：分布區(qū)域大，但每個(gè)區(qū)域內(nèi)信號(hào)點(diǎn)集中,，適合I/O分布式信號(hào)處理,。
5） 生產(chǎn)操作復(fù)雜，需要人工干預(yù)生產(chǎn)階段的結(jié)束和開(kāi)始,，操作信息非常多,，同時(shí)機(jī)械安全操作要求必須在現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)備，不得遠(yuǎn)程控制,，因此現(xiàn)場(chǎng)必須設(shè)置大信息量的防爆,、潔凈操作界面。
這些控制特點(diǎn)和要求,，因此非常適合采用西門子防爆遠(yuǎn)程I/O方案解決以上問(wèn)題,。因此，按照生產(chǎn)線功能流程和儀表信號(hào)的位置分布可以將系統(tǒng)劃分為6個(gè)功能部分,，分別見(jiàn)圖1中所示各位置功能單元：
1） 三合一罐體上部
2） 三合一罐體下部底盤開(kāi)合操作區(qū)
3） 信息顯示與操作單元
4） 料倉(cāng)區(qū)
5） 振蕩篩部分
6） 自動(dòng)稱量,、分裝單元
7） 控制室控制柜
控制系統(tǒng)構(gòu)成：
控制系統(tǒng)采用西門子SIMATIC S7300 PLC作為主控器，采用PROFIBUS-DP作為控制,、通訊網(wǎng)絡(luò),，現(xiàn)場(chǎng)按照控制點(diǎn)的區(qū)域位置分布設(shè)置西門子防爆式遠(yuǎn)程I/O模塊 ET200iSP，現(xiàn)場(chǎng)采用防爆操作屏BARTEC VGA作為人機(jī)操作界面,，并在控制室開(kāi)發(fā)具有集中管理功能的WINCC工作站作為遠(yuǎn)端管理站,。
本項(xiàng)目中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

圖2：三合一生產(chǎn)線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：
1） 安全保護(hù)功能。惰性氣體保護(hù)裝置,，各種安全聯(lián)鎖,，狀態(tài)位置監(jiān)測(cè)聯(lián)鎖,，流程條件的連鎖，順序控制等,。
2） 系統(tǒng)測(cè)控部分為本安系統(tǒng),。分布在.現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān),，溫度,、壓力變送器，這些自控設(shè)備全部為本安防爆型,，信號(hào)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)本安防爆遠(yuǎn)程I/O模塊 ET200iSP進(jìn)行匯總處理,，弱電控制部分均為本質(zhì)安全回路，安全等級(jí)達(dá)到Ex ia IIC T6,。所以可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行帶電信號(hào)檢修,，大大方便了設(shè)備的維護(hù)，減少設(shè)備故障檢修時(shí)間,。
3） 現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊設(shè)置在RITTAL增安型儀表箱中,，布線簡(jiǎn)潔，與傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)防爆控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線方式相比,，省卻了大量電纜保護(hù)管,，有效保證了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的簡(jiǎn)潔易于清潔，減少死角,，充分符合制藥GMP規(guī)范,。
4） 信號(hào)采集采用1.5M的通訊速率，速度極快,?？刂葡到y(tǒng)包括大量開(kāi)關(guān)量、模擬量的邏輯聯(lián)鎖,、順序控制,、混合控制，實(shí)時(shí)安全,。
5） 實(shí)現(xiàn)在防爆現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜操作控制,。利用全集成自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，采用智能防爆型BARTEC操作顯示屏,，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的復(fù)雜操作和各種狀態(tài)信息顯示,，而且只需一根電源線和兩芯屏蔽雙絞通訊總線即可完成連接，省卻復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)布線和龐大的隔爆操作盤,。
6） 模擬量的回路自控,。可以進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié),、物位的調(diào)節(jié),、倉(cāng)體壓力的調(diào)節(jié),、攪拌轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)、扭矩的調(diào)節(jié),、精確分裝重量的調(diào)節(jié),、攪拌升降位置設(shè)定，SIMATIC控制系統(tǒng)可以達(dá)到很高的控制精度,。
7） 系統(tǒng)采用防爆遠(yuǎn)程I/O單元式結(jié)構(gòu),，因此實(shí)現(xiàn)了單元分步驟調(diào)試，調(diào)試任務(wù)清晰,，加快了系統(tǒng)投運(yùn)速度,。
在無(wú)菌抗生素生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中，本安防爆遠(yuǎn)程I/O模塊 ET200iSP的使用,，完全適合了無(wú)菌制藥環(huán)境要求,，安全防爆，布線簡(jiǎn)潔,，易于清潔,，完美實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)功能?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線將模擬,、數(shù)字控制，傳動(dòng)控制,，安全防爆操作顯示，過(guò)程信息管理等諸多功能很方便的統(tǒng)一在一起,，減少了故障點(diǎn),，提高了系統(tǒng)整體性能，為用戶創(chuàng)造了價(jià)值,。