中药制药过程控制系统设计研究

鄂羽超

[关键词]中药制药;控制系统;设计研究

[中图分类号]TP273[文献标识码]A[文章编号]1439-3768-(2019)-06-WYP

中药制药过程表现出滞后性、时变性、非线性等特点，进行中药制药时由于控制算法难以控制，需及时采取先进的控制算法来完成中药制药的要求，在这过程中还受到来自DCS网络的阻拦。所以，需对中药生产厂的设备进行集成化技术处理以满足中药生产特点过程控制系统。论文简要分析中药制药过程控制系统控制技术和工艺设施等，并对中药制药过程系统的设计和实现方法进行了介绍。

一、中药产业

在我国制药产业中，中药产业凸显出重要的民族地位，极具市场竞争优势和文化特色。我国中药生产受传统煎煮提炼方式的影响，在药品质量和疗效上不太稳定。目前，我国的制药技术还达不到国际水平，是由于我国制药过程中使用的工艺设备不达标，不具有自动化功能，无法完成对生产系统的集成优化。

二、系统总体规划

（一）总体设计

根据控制系统一般构成为现场仪表、执行机构、控制站、工程师站、操作员站，利用现场总线技术与工业以太网技术构成的网络系统具有三级分布的特点。该控制系统特点明显，包括系统管理、设备监视、信息通讯、批生产管理、批生产调度、设备控制、信息通讯与系统维护工能。

（二）工段控制方式和要求

中药制药生产具有品种多样、批量细小等特点，由于批生产操作过程具有明显的间歇性，导致其形成产品和工艺不确定性、设备与物料非稳态性、物料流动不连续性以及资源设备动态调度配发。总体来看，中药制药生产的过程需要控制的方面很多、生产过程时间较长且工艺复杂，比如过程中对药物浓度的控制等。产品的质量和数量与工艺点的控制息息相关。整个中药的生产过程分为：药片饮前处理—提取—分离—浓缩—干燥—制剂。按照中药制药的重点控制需求，将进一步分析三个子系统的具体情况。

第一、中药浓缩过程控制系统。该过程控制系统利用真空减压双效浓缩器，该浓缩器包括分离器、蒸发器、加热器三个部分。操作控制过程为：进料控制、加热器蒸汽温度与压力控制、蒸发器末梢真空度控制、冷却水温度和流量控制、倒料测试、收膏控制、密度检测、消泡控制和液位控制。

第二、中药醇沉过程控制系统。该控制系统利用的醇沉法主要依靠其中关键成分与乙醇相溶而与杂质溶的方式将关键成分通过乙醇沉淀得到。该方式利用的设备时搅拌醇沉罐。除了进行全厂水电、蒸汽动力车间的控制外，主要工段是完成以下基本操作：放定量乙醇、搅拌沉淀、控制冷却、出渣、清洁。

第三、中药提取过程控制系统。该系统将提取罐作为主要工艺设备，利用温浸动态提取工艺来减少高温煎煮对中药中成分的损坏。提取罐的具体操作包括定量加溶媒、试漏控制、人工投料、升温把控、定时恒温、沸腾定时、循环定时、搅拌定时、控制排料、芳香油回收、酒精回流、反吹控制、排渣处理、直接蒸汽控制、控制清洁、煮罐、报警、安全连锁等一些类内容。

三、系统设计和实现

（一）配置硬件

在系统硬件配置上，一般利用工控机、控制站、PLC、现场仪表、执行器等部件构成。五个多余的系统CPU设备分别是控制公共供气、制剂车间、醇沉工段、浓缩和提取系统。站与站和扩展机架都会与现场总线相连以达到对控制站的总体安排。

（二）控制网络

由现场设备层、过程控制层、操作管理层三部分共同构成控制网络。现场设备层的主要作用是对现场设备进行集成，过程控制层是协调与控制各工段设备，将操作管理层与工业以太网连接，实现对命令的优化控制。操作管理层是对生产过程进行优化控制，帮助进行生产管理和调度。

（三）控制软件

第一，上机位监控软件。上机位监控软件是对生产过程进行全程监控并保留各数据的控制节点，上机位监控软件本身具有非常厉害的计算能力和控制能力，可以将各控制量的参数值发送给各控制节点，帮助系统进行过工作处理。该监控系统具有如下作用：趋势分析，提供工作人员对生产过程中重要数据变量的变化程度；帮助即刻得到并正确解决各类警报信息；显示各工艺流程的参数变化和动态过程，包括工序生产状况、运行情况、液位液压、温度等变化参数；存贮数据和查询数据，将工艺点的控制数据记录保存于数据库中，帮助日后改良工艺；连接生产管理办公局域网和生产监控网，为各部门提供即时数据，便于工作人员对生产过程进行及时监督；有必要时可对生产过程进行人为干预，该过程的权限应具体到工作人员，该特权可对生产过程中的各参数情况进行更改。

第二，下机位控制软件。接口配置、网络设置、硬件组态、PLC控制程序等利用STEP7编制。在中药的生产过程中对开关控制、顺序控制、连锁控制、调节控制等进行编制控制时，需要依据中药工艺的特征进行不同工艺不同设备的编程，让整个工段控制变得独立流畅。

结语：

综上所述，论文通过对传统中药的制药过程进行分析讨论，发现其有极大不足后，针对这些弊端进行合理改善，在中药制药过程控制系统中。利用制药单元技术、信息技术、自动控制技术、生产过程管理等共同作用不断优化重组，结合计算机网络和总线，达到对中药制药过程的统一管理和控制，帮助中药制药集成化工业构建完善的解决方案。全面建成试点厂家的自动化控制系统，完成中药制药过程的优化处理，确保产品全程可控，稳定提升产品质量。

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