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中药提取自动化控管系统

发布时间:2013/9/7 20:24:46    文章来源:

[关键词]:打印

中药药品种类繁多,原料复杂,从原药材到成药需要一定的加工过程,其中从中药材中提取有效成分,是中药生产的主要环节,提取工艺是否合理,控制技术是否先进,直接关系到生产物料和能量的消耗,并影响药品的质量与疗效。

    中药制药生产,是典型的非连续性批量生产操作过程,其主要特点是:小批量、多品种,其特征是:物料流动的不连续性、物料和设备的非稳定性、产品及其工艺的不确定性和设备资源的动态调度分配。中药制药过程提取主要包括提取工段、沉淀工段和浓缩工段。

    提取过程实际上是一个复杂的传热传质过程,要求控制的工艺参数主要有压力、温度、液位、料液浓度、蒸汽流量等,并且这些参数之间互相存在着影响。提取过程中干扰控制的因素也很多,包括溶液蒸发量、蒸汽流量的突变等等,而液位的变化又影响压力的变化,从而影响汽化和蒸发,影响料液的浓度。如果控制不当,就会破坏提取过程的操作平衡,而建立新的平衡将需要很长的时间,甚至可能出现大幅度的波动。

    我公司推出“ZD中药提取自动化控管系统”,可有效控制生产过程中的各项参数,缩短产品的生产周期,提高生产效率及原料、能源和设备的利用率,并可帮助企业减少能耗,有效控制人力成本。

系统功能介绍

    中药提取自动化控管系统采用完全开放的标准结构。

    集中管理、综合调度、分散控制、技术先进、开放性强、易扩展、可互操作、方便升级。根据我国现状,中药提取自动化控管系统分成两部分,即生产管理部分(ERP)和实时控制部分(RTC)。

    一、实现中药提取自动化控制的目的:

    生产过程远程计算机监视、控制,提高企业生产自动化水平及企业形象;

    降低生产过程人为参与,克服人工操作技术水平及责任心差异影响产品质量和生产效率;

    操作和控制灵活、迅速、准确;

    缩短每批产品的生产周期,提高生产效率;

    优化控制,提高原料、能源和设备利用率;

    由计算机进行参数管理,实现数据存储、查询、报表打印和事故追忆;

    生产过程联锁控制及参数越限报警,保证生产安全;

    二、控制系统硬件组成:

    系统的硬件设备主要由工控机、控制站、PLC、分布式I/O 及现场传感器、仪表和执行器等部分组成。

    控制网络共分为三个层次,即操作管理层、过程控制层和现场设备层。操作管理层主要负责生产管理和调度执行,对生产过程进行实时优化并进行先进控制,还能实时监控中药提取各工段设备的运行状况,实现生产运行数据的存储、报表管理、统计等功能,并通过以太网将相关数据共享,以组建更上级的CIMS 系统。过程控制层可实现对各工段设备的控制和协调,通过工业以太网与操作管理层相连,接受优化控制命令。现场设备层主要实现现场设备的集成。

 

 

    三、系统控制功能:

    (1)、提取罐控制回路

    A、进料控制:

    药材进料控制:根据工艺要求定量加入药材;

    溶剂进料控制:根据投入药材的量,按工艺要求计算需要的溶剂量,采用流量计量或检测提取罐液位的方法控制溶剂进料量;

    B、提取过程控制:

    升温控制:自动开蒸汽流量调节阀和直通阀,检测罐内料液温度和夹套压力,温度升到设定值时,控制料液循环一定时间,如果温度处于设定值以下,继续升温过程,否则,进入恒温控制;

    恒温定时:检测料液温度、夹套压力、控制调节阀开度,保持料液温度在设定值±1 ℃范围内;根据工艺要求,控制恒温时间,采用模糊自适用PID控制方法,控制提取罐内的温度和压力,综合分析被控参数的偏差和偏差变化率,提高被控对象的控制精度。

    定时循环、搅拌:升温/恒温期间,按工艺要求设定的启动时间和间隔时间,控制泵和阀门的启/停,进行搅拌和循环操作;

    排料控制:根据设定的参数,自动选择出料路径,控制出料,品名、批号随料液传递;

    排渣控制:排料完成后,自动开启排渣阀门完成排渣操作;

    清洗控制:自动打开提取罐底盖,开清洗阀,启动清洗水泵,按设定时间进行清洗,完成后关闭底盖;

    报警:夹套压力、罐内压力、罐内温度、冷凝器冷凝液出口温度、冷却水流量等异常情况报警;

    安全联锁控制:在回流时,流量计如果检测不到冷却水流量或冷凝器冷凝液出口温度超高时,则报警并自动停止加热;当罐压升至上限时报警,升至超高限时停止加热;料液未排干时,排渣门不允许打开;排渣门未关上,不允许加溶媒;提取罐未完成进料时,不允许进入加热蒸汽。

    (2)、沉淀控制

    进料控制:根据设定的工艺,自动选择物料传输路径,控制传输操作,批号跟踪;

    定量进料:开真空泵和相关阀门,控制自动进料,达到设定的液位后,自动关进料阀,停止进料;

    (3)、浓缩控制

    浓缩设备主要包括双效浓缩罐和三效浓缩罐。

    进料控制:根据设定的工艺,自动选择物料传输路径,控制传输操作,批号跟踪;

    定量进料:将浓缩设备置于准备好状态,开真空泵和相关阀门,控制自动进料,进料达到蒸发室液位后自动关进料阀,停止进料;

    加热器蒸汽压力(温度)、蒸发器真空控制:以模糊控制和预测控制为基础,建立模糊PID控制器,同时结合操作工人多年实操经验,建立模糊控制规则,实现优化控制,确保药液浓缩过程满足工艺要求。

    另外,还有自动消泡、清洗、煮罐、冷凝水回收利用控制等。

    四、系统管理功能:

    1、数据实时检测

    工艺流程动态显示及参数监测。动态显示各工序的生产、运行状况及液位、温度、压力等过程参数值;显示生产过程中主要模拟量值的变化趋势,供操作人员参考;

    2、报警处理

    参数越限报警以声光的形式提醒操作人员,同时准确记录报警和确认信息,输入并记录处理过程和结果;

    3、信息提示和操作记录

    自控系统提供人工操作提示功能,准确记录人工和自动操作数据,使生产过程可追溯;

    4、数据记录和报表输出

    系统能保留1~3年历史数据,可根据任意要求查询历史数据;系统能按要求生成并输出报表(如班、日、月、年报表,生产批次报表等),以便提高管理效率;

    5、授权管理和访问许可

    在需要时可人为干预生产过程,具有特定操作权限的工作人员,可修改生产过程参数,不同等级的权限只能完成本权限内的操作;

    6、生产管理和控制系统集成

    过程控制与生产管理系统集成,实现生产过程的总体优化,为企业带来最大经济利益。批量生产管理与控制主要包括:配方管理、批量调度、批量生产管理等内容。

    7、生产流程和参数实时组态

    根据生产要求,该系统预置多种生产流程,对于更换产品类型,只需选择对应的生产工艺,在不改变系统硬件的前提下,实现了一套系统适用多种产品生产的功能,提高控制系统的适用性和灵活性。(本文转载仅供学习,谢谢原作者)

 

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