歐陸DCS在原料藥凍干機中的應用
摘 要：本文介紹了歐陸DCS在原料藥凍干機控制系統(tǒng)中的應用
關鍵字：DCS ；凍干工藝曲線;預凍;凍干燥
1、凍干機的原理及優(yōu)點
原料藥凍干機的原理就是將需干燥的原料藥在低溫下先行凍結至其共晶點以下，使原料藥中的水分變成固態(tài)的冰，然后在適當?shù)恼婵窄h(huán)境下，通過加熱，使冰直接升華為水蒸氣而除去，從而獲得干燥的原料藥。
原料藥凍干后的優(yōu)點，通過凍干，可以使原料藥的物性保持穩(wěn)定。如保持原料藥的原始特性；加水后可以使原料藥快速還原：原料藥易于保存且保存周期長。
2、歐陸DCS控制系統(tǒng)的特點
歐陸DCS控制系統(tǒng)包括T2550控制器和Eycon20人機界面T2550控制器的特點支持冗余處理器模件自動無憂切換：完整的連續(xù)控制及順序控制能力；支持處理器及I／O模件的帶電更換：支持多任務分配：新型高速控制網絡ELIN提供對等式通訊和監(jiān)控通訊：支持包括硬件看門狗在內的廣泛的故障監(jiān)視和診斷：整合DCS及PLC優(yōu)點于一身。Eycon20是一個全彩色TFT LCD顯示屏，具有全屏觸摸功能，具有完整的連續(xù)，順序，邏輯控制能力，開放式的網絡連接，還具有批次控制，配方，多點設定程序。具有符合FDAregulation 21 CFR part 11的電子記錄及簽名，不可更改的電子數(shù)據(jù)。可以作為FTP服務器把記錄的數(shù)據(jù)定時傳輸?shù)絇C中。
3、軟件設計
原科藥凍干機的軟件部分主要就是描述凍干工藝曲線，根據(jù)凍干工藝曲線的走勢去完成一個凍干周期的控制。
3.1 凍干工藝曲線的分析
凍干曲線是：東干箱板層入口溫度與時間之間的關系曲線。以溫度為縱坐標，時間為橫坐標。
整個凍干周期主要由預凍，抽真空，干燥，壓升實驗四個過程組合而成。
在預凍過程中，系統(tǒng)會根據(jù)自動周期中設定的溫度值，以及過程時間未給；東干箱降溫使產品溫度降到其共晶點溫度以下，保證產品完全凍結成固體。在預凍過程中凍干箱降溫的速度會影響整個周期的進度。如果降溫速度過快，會使原料藥結晶的晶體更加細小，在干燥過程中升華出來的水蒸氣流動通道就小，會延長原料藥的干燥時間。
在預凍過程結束進入到抽真空過程，在抽真空過程中需要對凍干箱的溫度按上一過程的溫度設定值進行保持．同時開始對冷阱進行降溫，降到設定值之后，開始對凍干機抽真空，在凍干箱的真空沒有達到設定值以前，禁止凍干機進入干燥過程。否則會引起原料藥融化。
東干機的真空度達到設定值之后進入到干燥過程。在本過程中主要是把凍結的原料藥中的冰從固態(tài)變成氣體。先在低壓和低溫的環(huán)境下升華掉藥品中大部分的水分。在此過程中要確保輸入到凍干機的熱量和升華所需要的熱量達到平衡，保證藥品不融化，不變色。
經過一段時間的干燥后，就可以判斷藥品中是否還存在水分。即通過做壓升實驗來判斷。關閉凍干箱與冷阱之間的主閥，通過一科學實踐段時間來觀察凍干箱真空度值得變化情況。如果變化值在O．1mBar內，就認為干燥結束。
3．2 軟件設計描述
軟件的主體就是根據(jù)凍干工藝曲線來控制凍干機整個系統(tǒng)中設備的運行。包括各設備的啟動，聯(lián)鎖，保護，報警等。在Eycon20中，凍干工藝曲線是通過自動周期表編制完成的。自動周期表把凍干工藝曲線分解為21個控制過程。每一個控制過程由四個參數(shù)組成，過程名稱標識，板層入口溫度設定值，凍干箱真空度設定值，過程時間。
周期中設定的溫度值只是一個目標值。在自動過程中會產生一個板層控制溫度，它為板層溫度控制的實時設定值。它通過上～步的目標值和本過程的目標值插值的來。
在整個自動周期的第一步，系統(tǒng)將以當前的板層入口溫度作為前一過程的設定溫度。
計算公式如下：
過程時間t
上一過程溫度設定值，Tn一1
本過程溫度設定值：Tn
板層控制溫度：T
t’為過程運行時間除以6取整
T=Tn-1 4-（（Tn—Tn一1）／t 60／6） t’
利用T2550的順序控制能力，在開發(fā)環(huán)境中建立21個STEP，用來對應自動周期表中的21個控制過程。21個STEP按順序排列，在兩個SETP間加入跳轉條件。在每一個STEP中運行相應的程序，但滿足一定的條件之后進入下一個STEP。根據(jù)凍干曲線編寫了四個函數(shù)。FREAVAC 〔〕，Vacuum 〔〕，Dryer 〔〕，Prt 〔〕：
FREAVAC 〔〕函數(shù)功能：使凍干機運行于藥品預凍過程。
Vacuum 〔〕函數(shù)功能：使凍干機運行于抽真空過程。
Dryer〔〕函數(shù)功能．使凍干機運行于干燥過程。
Prt〔〕函數(shù)功能．判斷干燥過程是否結束。
程序運行過程如下：
判斷過程名稱標識
過程名稱標識等于O進入下一個Step；
過程名稱標識等于1 調用FREAVAC 〔〕函數(shù)：
過程名稱標識等于2 調用Vacuum 〔〕函數(shù)：
過程名稱標識等于3 調用Dryer 〔〕函數(shù)：
過程名稱標識等于4 調用Prt 〔〕函數(shù)：
如果壓升實驗成功，表示整個凍干周期結束，停止凍干機運行，等待出料。
4、結束語
在生產車間經過4個多月連續(xù)運行，在生產期間控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能夠完全滿足生產工藝要求。凍干出來的原料藥質量能夠完全達標。
參考文獻：
1趙鶴皋.凍干干燥技術與設備.湖北：華中科技大學出版社，2004
2李遵基.分散控制系統(tǒng)網絡6000.天津：天津科學技術出版社，1995
關鍵字：DCS ；凍干工藝曲線;預凍;凍干燥
1、凍干機的原理及優(yōu)點
原料藥凍干機的原理就是將需干燥的原料藥在低溫下先行凍結至其共晶點以下，使原料藥中的水分變成固態(tài)的冰，然后在適當?shù)恼婵窄h(huán)境下，通過加熱，使冰直接升華為水蒸氣而除去，從而獲得干燥的原料藥。
原料藥凍干后的優(yōu)點，通過凍干，可以使原料藥的物性保持穩(wěn)定。如保持原料藥的原始特性；加水后可以使原料藥快速還原：原料藥易于保存且保存周期長。
2、歐陸DCS控制系統(tǒng)的特點
歐陸DCS控制系統(tǒng)包括T2550控制器和Eycon20人機界面T2550控制器的特點支持冗余處理器模件自動無憂切換：完整的連續(xù)控制及順序控制能力；支持處理器及I／O模件的帶電更換：支持多任務分配：新型高速控制網絡ELIN提供對等式通訊和監(jiān)控通訊：支持包括硬件看門狗在內的廣泛的故障監(jiān)視和診斷：整合DCS及PLC優(yōu)點于一身。Eycon20是一個全彩色TFT LCD顯示屏，具有全屏觸摸功能，具有完整的連續(xù)，順序，邏輯控制能力，開放式的網絡連接，還具有批次控制，配方，多點設定程序。具有符合FDAregulation 21 CFR part 11的電子記錄及簽名，不可更改的電子數(shù)據(jù)。可以作為FTP服務器把記錄的數(shù)據(jù)定時傳輸?shù)絇C中。
3、軟件設計
原科藥凍干機的軟件部分主要就是描述凍干工藝曲線，根據(jù)凍干工藝曲線的走勢去完成一個凍干周期的控制。
3.1 凍干工藝曲線的分析
凍干曲線是：東干箱板層入口溫度與時間之間的關系曲線。以溫度為縱坐標，時間為橫坐標。
整個凍干周期主要由預凍，抽真空，干燥，壓升實驗四個過程組合而成。
在預凍過程中，系統(tǒng)會根據(jù)自動周期中設定的溫度值，以及過程時間未給；東干箱降溫使產品溫度降到其共晶點溫度以下，保證產品完全凍結成固體。在預凍過程中凍干箱降溫的速度會影響整個周期的進度。如果降溫速度過快，會使原料藥結晶的晶體更加細小，在干燥過程中升華出來的水蒸氣流動通道就小，會延長原料藥的干燥時間。
在預凍過程結束進入到抽真空過程，在抽真空過程中需要對凍干箱的溫度按上一過程的溫度設定值進行保持．同時開始對冷阱進行降溫，降到設定值之后，開始對凍干機抽真空，在凍干箱的真空沒有達到設定值以前，禁止凍干機進入干燥過程。否則會引起原料藥融化。
東干機的真空度達到設定值之后進入到干燥過程。在本過程中主要是把凍結的原料藥中的冰從固態(tài)變成氣體。先在低壓和低溫的環(huán)境下升華掉藥品中大部分的水分。在此過程中要確保輸入到凍干機的熱量和升華所需要的熱量達到平衡，保證藥品不融化，不變色。
經過一段時間的干燥后，就可以判斷藥品中是否還存在水分。即通過做壓升實驗來判斷。關閉凍干箱與冷阱之間的主閥，通過一科學實踐段時間來觀察凍干箱真空度值得變化情況。如果變化值在O．1mBar內，就認為干燥結束。
3．2 軟件設計描述
軟件的主體就是根據(jù)凍干工藝曲線來控制凍干機整個系統(tǒng)中設備的運行。包括各設備的啟動，聯(lián)鎖，保護，報警等。在Eycon20中，凍干工藝曲線是通過自動周期表編制完成的。自動周期表把凍干工藝曲線分解為21個控制過程。每一個控制過程由四個參數(shù)組成，過程名稱標識，板層入口溫度設定值，凍干箱真空度設定值，過程時間。
周期中設定的溫度值只是一個目標值。在自動過程中會產生一個板層控制溫度，它為板層溫度控制的實時設定值。它通過上～步的目標值和本過程的目標值插值的來。
在整個自動周期的第一步，系統(tǒng)將以當前的板層入口溫度作為前一過程的設定溫度。
計算公式如下：
過程時間t
上一過程溫度設定值，Tn一1
本過程溫度設定值：Tn
板層控制溫度：T
t’為過程運行時間除以6取整
T=Tn-1 4-（（Tn—Tn一1）／t 60／6） t’
利用T2550的順序控制能力，在開發(fā)環(huán)境中建立21個STEP，用來對應自動周期表中的21個控制過程。21個STEP按順序排列，在兩個SETP間加入跳轉條件。在每一個STEP中運行相應的程序，但滿足一定的條件之后進入下一個STEP。根據(jù)凍干曲線編寫了四個函數(shù)。FREAVAC 〔〕，Vacuum 〔〕，Dryer 〔〕，Prt 〔〕：
FREAVAC 〔〕函數(shù)功能：使凍干機運行于藥品預凍過程。
Vacuum 〔〕函數(shù)功能：使凍干機運行于抽真空過程。
Dryer〔〕函數(shù)功能．使凍干機運行于干燥過程。
Prt〔〕函數(shù)功能．判斷干燥過程是否結束。
程序運行過程如下：
判斷過程名稱標識
過程名稱標識等于O進入下一個Step；
過程名稱標識等于1 調用FREAVAC 〔〕函數(shù)：
過程名稱標識等于2 調用Vacuum 〔〕函數(shù)：
過程名稱標識等于3 調用Dryer 〔〕函數(shù)：
過程名稱標識等于4 調用Prt 〔〕函數(shù)：
如果壓升實驗成功，表示整個凍干周期結束，停止凍干機運行，等待出料。
4、結束語
在生產車間經過4個多月連續(xù)運行，在生產期間控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能夠完全滿足生產工藝要求。凍干出來的原料藥質量能夠完全達標。
參考文獻：
1趙鶴皋.凍干干燥技術與設備.湖北：華中科技大學出版社，2004
2李遵基.分散控制系統(tǒng)網絡6000.天津：天津科學技術出版社，1995
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