自动化控制系统在化工制药中的应用

自动化控制系统在化工制药中的应用

孔艺瑄

新疆天山制药工业有限公司  新疆乌鲁木齐市  830000

摘要：科学技术的发展，促进了我国自动化技术的发展，并在化工制药中得到了广泛的应用。自动化控制系统的优势非常突出，除了可以减少人力和物力之外，同时又能够提高工作的效率，给生产带来许多的便利性。基于此，文章就自动化控制系统在化工制药中的应用进行研究，以供参考。

关键词：自动化控制；化工制药；应用

引言

智能工厂、数字化车间是未来制造业，也是化工制药的发展方向。十四五规中专辟第五篇论述“以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革”。而智能化、数字化的基础是实现自动化控制。自动化控制系统的改造升级是现在许多中小化工制药企业面临的普遍问题，但同时也是社会发展的必然需求，基于此，本文着重讲解制药行业的特点，并阐述自动化控制系统在化工制药行业中的具体应用与具体措施。

1 PLC自动化控制技术概述

PLC可以实时监测和控制化工制药过程中的各种参数，例如温度、压力、液位、流量等。通过与传感器和执行器的连接，PLC能够获取准确的实时数据，并根据预设的逻辑规则和算法自动调节设备操作，确保化工过程安全、稳定，在规定的范围内运行。化工制药过程中存在着各种危险和风险，如高温、高压、有毒物质等。PLC可以实施安全逻辑控制，通过监测和验证不同设备之间的安全间隔，防止操作员在危险区域内工作。PLC还可以实现设备互锁、安全启停和紧急停止等功能，确保设备在安全条件下运行，保护人员和环境的安全。化工制药中的反应过程通常需要精确地控制和调节。PLC可以根据预设的控制算法，实时监测反应过程中的温度、压力、浓度等参数，并自动调节反应条件，以保持反应的稳定性和效率。通过PLC的反应控制功能，可以提高产品质量、降低能耗，并实现更高的生产效率。在化工制药中，批处理是一种常见的生产方式，PLC可以实现批处理过程的自动化控制，包括配料、搅拌、加热、冷却等操作。PLC能够实时采集和记录化工制药过程中的各种参数和事件数据，这些数据可以用于后续的分析和优化，以改进工艺和提高生产效率。PLC系统还可以通过网络连接实现远程监控和操作。通过远程监视和操作界面，操作人员可以实时查看化工制药过程的状态和参数，并进行必要的调整和干预。这样，即使不在现场，工程师和操作人员也能够对化工制药进行监控和控制，提高生产效率和响应能力。

2自动化系统在化工制药行业当中的基本应用

2.1自动控制系统在化工制药设备中的运用

化工制药的工作开展，依赖于多种不同工艺设备的支持，依靠相关设备的运用，实现化工制药生产的连续运转。要实现生产自动化，也就需要实现设备的自动化控制，让设备之间相互衔接，自动运转。这就可以将PLC自动控制系统，运用到制药设备当中，控制制药设备自动运转、比如对于灌装环境，依托PLC控制系统，对洗灌封机组设备实现全面监控，实时检测液位、压力温度等参数，并控制工艺生产，自动化控制灌装过程。

2.2实时监测及故障诊断

在实时监测和故障诊断中，PLC技术在数据采集和处理方面起着关键作用。自动控制系统通过传感器采集化工制药中的各项主要数据，这些数据被传输到PLC控制器中进行处理和分析。PLC系统的数据处理功能允许对采集到的数据进行预处理、滤波、校正等操作，以消除噪声和干扰，提取出有用的信息。通过应用数据处理算法和模型，PLC系统可以进行数据分析和判断，判别当前状态是否正常，并进一步诊断潜在故障。实时监测和故障诊断算法可以基于设定的规则和故障模式，监测数据的变化和偏离，以检测异常和故障事件。一旦异常或故障被检测到，PLC系统可以触发相应的报警和通知，使操作人员能够及时采取措施来解决问题。此外，PLC系统还可以记录和存储历史数据，以便后续的故障分析和优化。在故障诊断方面，PLC系统可以利用故障数据库、专家经验和机器学习等技术来进行故障诊断。通过分析故障发生时的数据和状态信息，PLC系统可以比对已知的故障模式和规则，以确定具体的故障原因，并提供相应的解决方案。

2.3在安全连锁系统中的应用

化工制药中，若未科学合理的控制生产过程，可能会造成意外安全事故。为降低意外事故发生率，保障化工制药安全，通常要将安全连锁系统安装到化工制药设备中。安全连锁系统，可从整体上控制化工制药流程。在安全事故发生后，该系统可停止生产活动。在化工制药各环节中，安全连锁系统处于稳定状态，可及时检查设备的实际运行情况。若设备运行参数异常，或是某生产环节可能出现安全故障，安全连锁系统会执行逻辑程序，连锁保护化工制药的所有环节，临时关闭生产设备或装置，避免人员在化工制药中受伤。分析发现，安全连锁系统属于独立系统，是保护化工制药安全的关键要素。将自动化控制应用到安全连锁系统中，可使该系统在发现故障后的第一时间自动执行逻辑程序。设备若发生故障，该系统可结合实际情况，调整设备至安全状态。

2.4应用创新性

制药生产大部分属于多批次、小批量的间歇生产,产品更新换代快,不断研发新配方,生产流程和设备通用性强,对数据的完整性和可追溯性要求高,因此也带来一些难点：排产难,订单延误、漏单经常发生,生产进度不透明,给业务和跟单带来诸多不变；原料总类多,配方多,配方管理难；人工操作多,质量把控难；批次繁多,过程复杂,数据追溯难。针对这些难点,优稳研发的DCS+UWinBatch批次控制与配方管理软件可完美地匹配这种生产模式,支持快速开发配方并投入生产、缩短产品的上市周期；提高设备利用率,实现从单产品单路径到多产品多路径生产的转换,批次记录可以对各批次的生产进行比较分析,找出“黄金批次”,提高产品质量。另外,在实施方面也存在一些难题,电缆用量大,成本高,施工难度大,后期维护不方便；机柜间占用面积大,且根据安监规范要求,距离要远,且要抗爆,建设成本高；备件类型多,管理麻烦,变更不便；工程周期长,机柜采用定制化设计,需要等待发货,工程组态调试为串行流程,时间长。针对上述问题,某公司为其部署基于电子布线技术的新一代控制系统。电子布线是在现有DCS的基础之上,融合了软件定义数据连接、软件定义I/O信号类型和光通信代替电缆连接三大核心技术的新技术,具有如下创新性：（1）控制器与I/O解耦可重定义,电子布线I/O单元支持连接多达4对控制器,后期变更维护方便,投资长期有效；即I/O组件可灵活分配,在不移动任何I/O接线的情况下,可分配到指定控制器或多控制器；（2）16路智能信号模块,多类型混合配置,模块间完全隔离,支持单点热插拔,可快速更换安装；（3）支持全通用型I/O模块,AI/AO/DI(SOE)/DO/RTD/TC/PI/NAMUR等多种信号类型免开箱在线配置；（4）I/O模块集成安全栅功能,可直接与爆炸性气体危险场所0区、1区、2区中的本安型设备连接；（5）具备完整的自诊断功能,不仅可以实现模块内部诊断,还能实现回路诊断；（6）符合功能安全TÜVSIL3认证,可用于安全相关回路控制。

结语

综上所述，自动化控制系统在化工制药的应用越来越广泛、深入，作用越来越大，对化工制药生产起到了积极作用。不过，在当前的运用中，还存在一定的局限性，如自动化控制在化工制药中的运用不够全面、智慧化程度不够高等。因此，在未来发展中，化工制药的自动化控制还需要进一步朝着全面化和智慧化的方向发展，实现自动化控制和化工制药的深度结合，提升化工制药的生产水平。

参考文献

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