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PLC在凍干生產(chǎn)線(xiàn)制藥中的應用和發(fā)展前景

發(fā)布日期：2023-05-24


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國家對于藥品的生產(chǎn)在大力推行《藥品生產(chǎn)和質(zhì)量管理規范》 (Good Manufacture Practice, GMP) 是為了最大限度地避免藥品生產(chǎn)過(guò)程中的污染和交叉污染, 降低各種差錯的發(fā)生, 用于提高藥品質(zhì)量的重要措施。由于藥品生產(chǎn)的工藝要求在提高, 制藥設備也在不斷的更新升級, GMP規范提出之前生產(chǎn)線(xiàn)大多采用手動(dòng)操作, 由操作人員帶著(zhù)手套完成灌藥、加塞等過(guò)程。這樣增加了藥品質(zhì)量的風(fēng)險, 本文旨在對生產(chǎn)線(xiàn)應用可編程控制器 (PLC) 實(shí)現自動(dòng)控制進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述, 并重點(diǎn)闡述GMP升級對PLC應用在制藥設備的工藝要求和發(fā)展前景。


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可編程控制技術(shù)的運行原理

按照可編程控制器 (PLC) 的I/O點(diǎn)數可以將其分為三種類(lèi)型:小型機、中型機和大型機三種, 雖然PLC的種類(lèi)很多, 但是其結構和原理實(shí)現都大體一致, 其內部存儲執行邏輯運算, 順序控制, 計時(shí), 計數和算術(shù)運算等面向用戶(hù)的操作命令, 并通過(guò)數字式或模擬式的輸入和輸出, 控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程, 并與其有關(guān)的外圍設備與工業(yè)控制系統形成一個(gè)整體, 從而過(guò)到控制的目的。PLC的結構主要有CPU、存儲器、電源、專(zhuān)用的輸入輸出接口、數據總線(xiàn)等。PLC首先將灌裝機的連續動(dòng)作轉化成程序語(yǔ)言, 然后按一定運算法則輸入輸出控制器接著(zhù)相應的部件接受到控制器的信號做出相應的物理動(dòng)作, 從而制藥設備生產(chǎn)線(xiàn)得以自動(dòng)化生產(chǎn)。

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PLC在生產(chǎn)線(xiàn)中主要的應用
PLC作為核心部件, 采集各種光電感應或限位開(kāi)關(guān)發(fā)出的開(kāi)關(guān)量信號, 壓力、溫度、液位、流量等模擬信號對主電機、電加熱管、蠕動(dòng)泵和各類(lèi)電磁閥等進(jìn)行控制。

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PLC對洗瓶機的應用

烘箱網(wǎng)帶缺瓶高速, 動(dòng)態(tài)生產(chǎn)半速, 滿(mǎn)瓶停機的分級控制主機轉速;注射水的水溫、水壓和壓縮空氣壓力的下限報警并停機;低液位停止循環(huán)水泵;出瓶計數;主機過(guò)載停機并提示。

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PLC對灌裝機的應用

無(wú)瓶止灌, 無(wú)瓶止塞, 在線(xiàn)抽檢, 生產(chǎn)計數, 缺塞報警, 缺瓶停機。在超載或緊急情況, 設備可以立即停機, 故障排除后, 恢復生產(chǎn)需要再按啟動(dòng)按鈕。與其他設備聯(lián)機運行, 當其前置理瓶臺的瓶子過(guò)多時(shí), 停止烘箱的輸瓶網(wǎng)帶和洗瓶機。

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PLC對烘箱的應用

連接觸摸屏讀取工藝參數;通過(guò)變頻器對網(wǎng)帶電機控制轉速和各風(fēng)機控制轉速, 監測各風(fēng)機運行情況, 如過(guò)載和低風(fēng)速風(fēng)門(mén)位置;PID控制加熱管溫度, 并檢測加熱管、預熱段, 高溫段, 冷卻段溫度;連接打印機對生產(chǎn)過(guò)程記錄的數據或曲線(xiàn)進(jìn)行打印。
生產(chǎn)線(xiàn)上各臺設備。只用簡(jiǎn)單的限位傳輸的I/O信號來(lái)控制啟停。實(shí)際上只為獨立單元，自動(dòng)化程度相對較低，需要繼續挖掘PLC的運算和遠程通訊功能。

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GMP升級對PLC應用在制藥設備的工藝要求和發(fā)展前景
新版的GMP對于設備的要求有三大目標要素:將人為的差錯控制在最低的限度;防止對藥品的污染和降低質(zhì)量;保證高質(zhì)量產(chǎn)品的質(zhì)量管理體系。
設備的結構一般被固化, 一旦投入使用, 要改變幾乎是不可能的。例如烘箱加熱段的設計, 所配置加熱管數量和規格很難在使用后進(jìn)行改造, 使用中如發(fā)現傳熱受熱的均勻性不好, 其溫度曲線(xiàn)會(huì )發(fā)生明顯的變化, 此時(shí)需要技術(shù)人員對風(fēng)機的頻率和PID調節參數進(jìn)行必要的調整。設備能夠自動(dòng)記錄調節加熱就成為新的趨勢, 這對開(kāi)發(fā)PLC程序者提出更高的要求, 將現代的模糊算法加入到PLC的程序中, 使其控制加熱管達到一種動(dòng)態(tài)的平衡。藥物與生產(chǎn)上的設備都有直接或間接的接觸, 在藥物制備中結構通常設計有利于物料的流動(dòng)、位移、反應、交換及清洗的結構。電氣控制需配合工藝過(guò)程, 而此類(lèi)生產(chǎn)步驟在實(shí)施監控時(shí)存在著(zhù)潔凈區域轉移和跨度較大, 其最理想解決方案為無(wú)線(xiàn)傳輸, 將各類(lèi)二次儀表測得的數據無(wú)線(xiàn)傳輸至上位機中, 由上位機進(jìn)行匯總解析。PLC使用工業(yè)通訊光纖與上位機通訊, 控制生產(chǎn)線(xiàn)各工作站的運行。
在對治療心臟病等裝量精度要求高藥品中, 1%以下誤差才被接受, 而以步進(jìn)電機傳動(dòng)的蠕動(dòng)泵, 受制于硅膠管的管徑、藥液的液位和氣泡等外在干擾, 誤差的風(fēng)險很大。伺服電機驅動(dòng)容積泵灌裝精度為±1%理論上滿(mǎn)足, 但生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)小時(shí)左右需要在線(xiàn)抽查檢驗裝量。高速運算的PLC借助壓力模塊傳送的數據, 可以實(shí)現此項功能。這將顯注的減少人為的差錯和干擾。在A(yíng)級凈化區 (即灌裝區域) 企業(yè)需要重點(diǎn)監控環(huán)境中的塵埃粒子數, 目前多數采用獨立的檢測儀器進(jìn)行檢測和報警。高性能的PLC整合以上各項數據, 集中控制?？蓽p少大量在崗人員, 這也可以降低藥品的質(zhì)量風(fēng)險。
目前PLC廠(chǎng)家眾多, 版本多樣, 標準不盡相同, 通用性很差。使得專(zhuān)業(yè)化、標準化的控制系統難以實(shí)現。未來(lái)PLC在制藥行業(yè)的發(fā)展趨勢為通過(guò)標準通訊接口, 整合二次儀表, 附以其他系統, 配以電氣工業(yè)優(yōu)秀的執行部件對生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節的數據進(jìn)行監控、記錄、存檔, 實(shí)現高智能化的無(wú)人職守生產(chǎn)線(xiàn)。技術(shù)人員只需遠程監視PLC反饋的數據或報表, 即可完成生產(chǎn)。

參考文獻

【1】劉守操可編程序控制器技術(shù)與應用[M]。北京:機械工業(yè)出版社, 2006

【2】 廖常初PLC基礎及應用[M]。北京:機械工業(yè)出版社, 2003

【3】許曉君, 許建坪PLC與計算機間通訊的研究[J]。電子測試, 2011

【4】劉永麗藥品生產(chǎn)管理中風(fēng)險管理的應用[J]。中國醫藥導報2010年05期

來(lái)源：制藥工藝與裝備

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