臺達自動化產(chǎn)品在滅菌干燥箱上的應(yīng)用
摘 要：本文主要介紹臺達機電自動化平臺在隧道式滅菌干燥箱電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用技術(shù)。項目采用了臺達公司的ES系列PLC、AE系列觸摸屏、M系列變頻器、DTC系列溫度控制器、Modbus總線通訊、歷史數(shù)據(jù)管理等組成的集監(jiān)視、采集、控制、報警、記錄、打印功能于一體的控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：滅菌干燥 PLC 觸摸屏 變頻器 Modbus總線
1 引言
隧道式滅菌干燥箱是制藥行業(yè)用于玻璃容器進行滅菌干燥工藝的配套設(shè)備。在設(shè)計上吸取了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進經(jīng)驗與技術(shù)，克服了我國目前生產(chǎn)的同類設(shè)備體積大、生產(chǎn)能力低、保溫性能差、凈化效果不良等缺點，適用于制藥廠經(jīng)清洗后的抗生素玻璃瓶、安瓿、黃圓瓶等玻璃容器的滅菌干燥箱的工藝過程。
2 工藝自動化設(shè)計
2.1 工藝描述
隧道式滅菌干燥箱主要由輸送網(wǎng)帶、加熱箱體、凈化裝置、冷卻排風(fēng)裝置、冷卻箱體、電加熱器、機械傳動機構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)等組成。
經(jīng)超聲波清洗設(shè)備清洗后的抗生素玻璃瓶、安瓿、黃圓瓶等玻璃容器通過傳送裝置運送至隧道式滅菌干燥箱的入口，通過輸送網(wǎng)帶的循環(huán)帶動，將玻璃容器在經(jīng)過預(yù)熱、滅菌、保溫三段加熱區(qū)進行殺毒滅菌后，運送至下一級設(shè)備。
2.2 控制內(nèi)容及功能要求
（1）手動啟動。在自動啟動按鈕沒有按下時為手動狀態(tài)，此時，排風(fēng)、冷卻、進瓶、網(wǎng)帶、保溫、滅菌、預(yù)熱按鈕均可單獨啟動停止。超聲清洗按鈕在有水狀態(tài)下即可啟動，與自動/手動狀態(tài)無關(guān)。無水狀態(tài)下啟動，會提示系統(tǒng)缺水故障。
（2）自動啟動。按下自動啟動按鈕后為自動狀態(tài)，冷卻風(fēng)機啟動，延時設(shè)定時間后，進瓶風(fēng)機啟動，延時設(shè)定時間后，排風(fēng)風(fēng)機啟動，延時設(shè)定時間后，預(yù)熱加熱啟動，延時設(shè)定時間后，滅菌加熱啟動，延時設(shè)定時間后，保溫加熱啟動，當預(yù)熱、滅菌、保溫三個溫度同時大于三個溫度設(shè)定下限時，網(wǎng)帶電機啟動，頻率按網(wǎng)帶電機速度下限設(shè)定頻率運行，當三個溫度均達到設(shè)定溫度 + -15度時，網(wǎng)帶電機按設(shè)定頻率運行。
（3）急停控制。在運行過程中，當按下急停時，僅停止網(wǎng)帶電機，松開急停時，網(wǎng)帶電機繼續(xù)運行。急停為常開點。
（4）自動停止。運行過程中，按下自動停止按鈕后，僅停止網(wǎng)帶電機，預(yù)熱、滅菌、保溫需手動停止，當三個溫度都小于自動停止溫度下限時，可手動停止排風(fēng)、冷卻、進瓶電機，否則不能停止。需再次自動啟動時，按下自動啟動按鈕，系統(tǒng)按第3步自動運行。
（5）自動診斷報警。當自動運行啟動后，如果三個加熱在經(jīng)過加熱溫度判斷時間后，仍不能達到設(shè)定溫度下限時，系統(tǒng)會提示報警；當排風(fēng)溫度一直大于排風(fēng)溫度上限，經(jīng)過排風(fēng)溫度判斷時間后，系統(tǒng)會提示報警；溫度補償為環(huán)境溫度與傳感器檢測溫度不一致時對溫度傳感器的補償。補償溫度為-50度――50度之間。觸摸屏上顯示溫度最低顯示溫度為-50度，小于-50度時，顯示會出現(xiàn)大于500的數(shù)據(jù)，同時溫度控制器DTC提示出錯，ERROR紅燈亮。
（6）自動記錄。溫度曲線5分鐘記錄一次溫度變化值，最大記錄為15000次，當大于15000次后，新的記錄會覆蓋最早產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，依次類推，數(shù)據(jù)曲線斷電保持。
2.2.10 預(yù)熱、滅菌、保溫三個溫度顯示的當前值小于設(shè)定溫度下限或大于設(shè)定溫度上限時，系統(tǒng)會提示超限錯誤，同時在啟動按鈕的上面會顯示桔紅色的指示燈，提示超限。
3 臺達自動化產(chǎn)品解決方案
基于臺達臺達機電自動化平臺的控制方案如圖1所示。
圖1 控制方案簡圖
3.1 觸摸屏工藝過程管理
HMI采用精致細膩的AE系列觸摸屏，多種語言自由切換，大量圖元圖庫，功能強大的在線、離線仿真功能，配方趨勢及數(shù)據(jù)存儲、打印功能可滿足各種工藝需求，參見圖2。
圖2 主要控制畫面
3.2 系統(tǒng)集成設(shè)計
ES系列PLC使用方便靈活，集成高速計數(shù)功能，掃描速度快，支持浮點運算，內(nèi)置Modbus總線通訊方式。
M系列變頻器，集成Modbus總線通訊口，簡潔樹型操作界面，迷你型外形；具有良好的轉(zhuǎn)矩特性及速度調(diào)節(jié)精度。
DTC系列溫度控制器，集成Modbus總線，高度的集成化，便于集成于控制柜內(nèi)，設(shè)定簡單，控制溫度高。溫度控制器自整定畫面如圖3所示。
快速的Modbus通訊，簡化了PLC與變頻器、溫度控制器之間的繁瑣接線，消除了常規(guī)控制方式所帶來的種種不安全潛在因素，不需要改變?nèi)魏谓泳€的多模式自由切換方式使控制更為簡單，信息的實時反饋確保系統(tǒng)可靠運行。
圖3 溫度控制器自整定畫面
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用了臺達自動化集成解決方案。具有以下幾大優(yōu)點：
通過Modbus通訊控制方式，不但有效降低了成本、減少了客戶工作量，而且為以后系統(tǒng)的擴展及更新提供了方便的條件。完善的故障檢測功能，保證設(shè)備運行可靠。人性化的編程軟件，給設(shè)備制造商軟件開發(fā)工作帶來了方便。新的控制系統(tǒng)不僅給OEM用戶帶來了成本優(yōu)化，并且能更好的根據(jù)工藝的要求進行修改設(shè)計，進一步提高了設(shè)備商在行業(yè)中的競爭力。依靠臺達大陸子公司中達電通強大的銷售與售后支持網(wǎng)絡(luò)，使用戶的設(shè)備在任何地方均可享受快捷、便利、優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。
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