( 天士力集團發泰科技有限公司，天津 300410 ）

摘 要：PowerPanel觸控一體機在工業控製方麵的應用日益成熟，它不但具備DCS的組態簡單

，數據庫統一等特點，還具備PC的高性能計算和多任務處理能力，並且繼承了PLC的高可靠性和易於維護等優點
，在各種實際應用中已部分取代了大中型的PLC和混合型的DCS係統。本文著重介紹了PP420 在現代中藥行業Batch中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)。通(tong)過(guo)此(ci)應(ying)用(yong)，既(ji)降(jiang)低(di)了(le)醫(yi)藥(yao)行(xing)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)大(da)量(liang)投(tou)入(ru)，也(ye)有(you)效(xiao)地(di)完(wan)成(cheng)了(le)中(zhong)藥(yao)批(pi)處(chu)理(li)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)，大(da)大(da)地(di)提(ti)高(gao)了(le)醫(yi)藥(yao)生(sheng)產(chan)的(de)水(shui)平(ping)。

關鍵詞：PP420 ；Batch 
； 中藥批處理

中圖分類號：         文獻標識碼：B

(Fatai Science & Technology Co., Ltd., Tianlishi Group, Tianjin 300410)

Abstract: Power panel touch screen controller has been widely developed in the industrial application; in practice, it has instead of the huge-medium-size PLC and blended DCS system, its features include not only easy configuration and integrated database of DCS, but also the high power of computerizing and multi-task processing; this article introduces application of PP420 in modern TCM batch, which reduce the investment of automation system on pharmaceutical industry, completing the batch automatically, and improving the efficiency of pharmaceutical production.

Keywords:PP420; Batch; TCM Batch Processing

 

在本項目中此藥廠的每個生產模塊過去和現在都按照GMP標biao準zhun進jin行xing生sheng產chan，但dan控kong製zhi技ji術shu並bing沒mei有you完wan善shan，所suo設she計ji的de生sheng產chan模mo塊kuai均jun伴ban有you手shou動dong配pei方fang輸shu入ru和he儀yi表biao測ce量liang操cao作zuo環huan節jie。因yin此ci，該gai生sheng產chan模mo塊kuai成cheng為wei了le第di一yi個ge需xu要yao升sheng級ji改gai造zao的de對dui象xiang。

此外，由於每個環節的控製係統相對獨立，生產部門要求提高整個工廠的操作自動化和可視化程度。因此
，在2009年第3季度引入了以貝加萊PP420觸控屏為核心的自動化係統。新係統將基於S88標準的模塊化控製係統與全廠範圍內的控製網絡以及公司的企業網集成在一起。

 

以秤重和配料為例，共有6個(ge)罐(guan)並(bing)行(xing)生(sheng)產(chan)多(duo)種(zhong)批(pi)號(hao)的(de)產(chan)品(pin)。由(you)於(yu)該(gai)產(chan)品(pin)批(pi)號(hao)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)可(ke)變(bian)性(xing)，往(wang)往(wang)在(zai)連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)後(hou)需(xu)要(yao)清(qing)洗(xi)設(she)備(bei)
，重(zhong)新(xin)更(geng)換(huan)配(pei)料(liao)量(liang)
，以(yi)生(sheng)產(chan)其(qi)它(ta)批(pi)號(hao)的(de)產(chan)品(pin)。因(yin)為(wei)它(ta)們(men)的(de)基(ji)本(ben)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)是(shi)一(yi)致(zhi)的(de)。

從投入的生產線來看，在配料進入到該線A罐初始階段前，就必須檢查B/C/D這幾個罐是否已經正常完成了上一配方的進料，並且罐內的壓力、wendushifouyidadaolegongyiyushezhi。meizhongchanpinzaiqimeiyishengchanbuzhouzhongdouyouhenyangedefanyingtiaojianjiance，yidanyouliansuofasheng
，gongyihuiyaoqiukongzhichengxugenjubutongdeliansuoyuanyinzhuanrudaoxiangyingdezibuzhouzhongqu，zhidaoliansuotiaojianwanquanjiechu，cainengjixugaishengchanxiandeyunxing。

 

傳統的Batch應用最初來自DCS的高級應用， 如應用Emerson的DeltaV， Honeywell的PKS， Siemens的PCS7等係統。由於batch自身結構的要求，為它提供的計算機控製係統和控製器必須具有界麵顯示
、數據庫平台上的信息集成和組態式軟件模塊化編程等功能。傳統的DCS係統基本上都能夠滿足上述要求，但是一般中、低檔的PLC係統卻很難滿足這樣的結構要求，因為PLC無論結合組態軟件還是觸摸屏都要求在雙方的接口上定義通訊和數據庫地址等。這就使得PLC在batch的應用領域中寥寥無幾。而PP420觸控一體機則很好地滿足上述的幾點基本要求，因為PP420本身就是一台可編程計算機控製器，同時也具備HMI的人機交互功能。

根據批量控製的工藝需求和所需要控製的I/O點數以及現場操作特點
，構成了以下中藥生產批處理係統，其硬件係統結構如圖1所示。

 

圖1 硬件係統結構圖

該係統主要由一台PP420一體式觸控站及打印機、一台BR9300總線連接器、一台西門子的S7-300 PLC（含若幹I/O模塊）
、一台OMRON PLC（含若幹I/O模塊）、一台稱重儀表和數台條碼掃描儀組成。它們通過內置的各種通訊接口卡（RS232/RS485/TCP-IP/CAN）與總線連接器組成工業數據通信網絡。其中

，PP420一體式觸控站作為該係統的核心，批量軟件的服務器端和客戶端
，承擔工藝過程建模
、批量的運行
、配方管理
、批量曆史數據庫、報表及安全性、查詢批量運行狀態、設(she)定(ding)批(pi)量(liang)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)有(you)關(guan)參(can)數(shu)等(deng)任(ren)務(wu)。此(ci)外(wai)，通(tong)常(chang)當(dang)係(xi)統(tong)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)時(shi)，它(ta)作(zuo)為(wei)工(gong)藝(yi)操(cao)作(zuo)員(yuan)的(de)一(yi)個(ge)獨(du)立(li)的(de)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)，也(ye)擔(dan)任(ren)直(zhi)接(jie)操(cao)作(zuo)現(xian)場(chang)作(zuo)業(ye)的(de)任(ren)務(wu)。

與底層PLC的模擬量和數字量I/O模塊結合
，該觸控站還是完成現場測控的主要環節，執行所有的連續量控製、邏輯控製以及批量功能塊的參數設置和采集
，通過下掛PLC的I/O模塊實現對工藝過程的數據采集和批量控製。

根(gen)據(ju)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)
，建(jian)立(li)適(shi)當(dang)的(de)模(mo)型(xing)，是(shi)所(suo)有(you)的(de)批(pi)量(liang)軟(ruan)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)需(xu)要(yao)麵(mian)臨(lin)的(de)一(yi)個(ge)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)問(wen)題(ti)。模(mo)型(xing)的(de)好(hao)壞(huai)會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)今(jin)後(hou)日(ri)常(chang)應(ying)用(yong)中(zhong)工(gong)藝(yi)工(gong)程(cheng)師(shi)對(dui)批(pi)量(liang)牌(pai)號(hao)庫(ku)

、參數修改的便捷性，並涉及到新產品
、新配方的創建。

在運用Automation studio建模的過程中，使用的是C語言獨特的模塊結構編程方式
，對各個裝置通過定義模塊à函數à結構體à成員形式，定義好裝置的名稱（UNIT）
、裝置之間的聯係（Connections）
，還需要將裝置按照相似的性質及生產能力進行過程級別分類（Process Class）。在相應的過程級別下定義若幹個PHASE，PHASE將直接作用於過程控製，根據測量條件控製閥門的開閉和閥位的變化。但是
，這裏最為重要的還是必須確保用戶建模的基本準確性。Automation studio軟件為用戶提供了有效的Batch組態控製環境SFC編程語言（如圖2所示）並要求Batch軟件編程工程師在不同的組態階段，使用該軟件提供的途徑做好有效性的驗證工作。

圖2

Automation studio軟件本身包含了一種數據管理軟件，批量管理控製則是通過工程師編寫C語言程序來建立UNITàPROCESS CLASSàPHASE這些功能的。其中最重要的就是PHASE，設備的PAHSE來用來控製和監視批量的執行的。

PHASE是獨立的一段過程控製程序，它直接作用於生產設備的行為。盡管PHASE存在於不同的地方，但批量管理係統和PHASE之間的接口是一定的
，該項目在使用Automation studio所suo帶dai有you的de自zi定ding義yi庫ku管guan理li的de基ji礎chu上shang，通tong過guo建jian立li功gong能neng塊kuai的de形xing式shi，在zai接jie口kou輸shu入ru和he輸shu出chu參can數shu上shang定ding義yi通tong用yong的de接jie口kou，而er對dui不bu同tong的de參can數shu類lei型xing，通tong過guo不bu同tong結jie構gou體ti的de指zhi針zhen來lai實shi現xian多duo態tai編bian程cheng

，如ru圖tu3所示。

圖3

 

通過AutomationStudio軟件中創建結構數組的方式來搭建配方編輯結構。配方結構完全符合ISA S88.01標準（美國儀表協會標準）。每個配方由四部分構成：配方頭、設備要求


、公式、過程。其代碼舉例如下：

struct recipe

{

   unsigned long elem1;  /* 元素1 */

   unsigned long elem2;  /* 元素2 */

   unsigned long elem3;  /* 元素3 */

   unsigned long elem4;  /* 元素4 */

   unsigned long elem5;  /* 元素5 */

};

struct recipe rec_arr[20];  /* 聲明配方結構定義配方數組*/

配方編輯器采用PP420觸控一體機的人機界麵圖形化方式，為用戶創建了一個極其直觀
、人ren機ji友you好hao交jiao互hu的de組zu態tai環huan境jing。在zai這zhe個ge環huan境jing中zhong，工gong藝yi人ren員yuan可ke以yi根gen據ju當dang前qian的de產chan品pin生sheng產chan的de需xu求qiu，在zai第di一yi時shi間jian內nei快kuai速su改gai變bian相xiang關guan配pei方fang的de參can數shu及ji流liu程cheng，達da到dao預yu設she的de目mu標biao。其qi編bian輯ji圖tu形xing界jie麵mian如ru圖tu4所示。

圖4

為了實現采用電子記錄的工藝要求，也為了替換一個所有記錄都采用人工錄入的手動係統

，編製了一套通過Batch係統記錄電子信息確認和批次記錄的方法
，采用了輸入用戶名和密碼的方式來記錄當前用戶的行為。在PP420中，所有具有可操控功能的控件
，都編寫了其記錄腳本
，一旦某個當前用戶進行了任何操作
，係統將記錄當前時間、操作行為和該用戶名。另外
，原料的秤重也必須經過兩個人確認（一個確認，一個審核），係統能夠使用多個電子簽名。因此，在一個過程的各個階段它都會在執行任何操作之前要求操作者進行電子簽名，還能通過PP420的圖形界麵查看所有的電子記錄，

dangpeiliaotongguotiaoxingmashibieqibeitianjiajinqushi，xitonghuizidongzhazhaochanpinziyuanhekeyongyuancailiaozhijiandeguanxi。tayehuiweimeiyigepichuliguochengchanshengweiyideshibieshuliang，bingtoufangxiangyingshuliangdedaitiaoxingmadepeiliao。dangpeiliaotianjiajinlaishi，tamenhuibeitongguotiaoxingmasaomiaoqisaomiaohequeren。dianzijiludezuidayoudianjiushitabuyunxuwuxucaozuo，jianshaolerenweicuowufashengdejilv。

 

該(gai)批(pi)量(liang)軟(ruan)件(jian)不(bu)僅(jin)能(neng)幫(bang)助(zhu)操(cao)作(zuo)員(yuan)更(geng)方(fang)便(bian)地(di)查(zha)詢(xun)現(xian)場(chang)的(de)數(shu)據(ju)，應(ying)對(dui)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)突(tu)發(fa)事(shi)件(jian)

，而(er)且(qie)也(ye)減(jian)輕(qing)了(le)儀(yi)表(biao)工(gong)程(cheng)師(shi)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)維(wei)護(hu)工(gong)作(zuo)量(liang)。對(dui)於(yu)工(gong)藝(yi)工(gong)程(cheng)師(shi)來(lai)說(shuo)，PP420可ke以yi使shi他ta們men獨du立li於yu自zi控kong維wei護hu人ren員yuan
，自zi行xing根gen據ju工gong藝yi需xu求qiu修xiu改gai配pei方fang。自zi從cong該gai中zhong藥yao工gong廠chang使shi用yong批pi量liang控kong製zhi係xi統tong以yi來lai，所suo表biao現xian出chu來lai的de高gao的de產chan品pin生sheng產chan效xiao率lv、穩定的設備運行狀態、簡捷的操作和完整的曆史數據記錄等優勢使其產品質量和產量都得到了很大的提高，工廠效益也得到了改善。表明PP420觸控一體機對於中小型Batch控製係統具有先進
、可靠
、經濟、靈活等顯著優點。

 

[1] 齊蓉
，肖維榮；可編程計算機控製器技術；2005-11

[2]Rockwell；流程工業
；羅克韋爾自動化RSBizWare Batch軟件在製藥廠的應用
；2006.12

王宏善  （1978-）
，男，軟件工程碩士，工程師，主要從事PLC和DCS以及監控軟件在過程控製中的應用工作。