一种触摸式百级层流灭菌干燥烘箱的控制系统


blueski推荐 [2009-1-15]
出处:来自网上
作者:刘光徽,韩忠愿
 

摘 要:介绍了一种触摸式百级层流灭菌干燥烘箱控制系统的设计方案,其以PLC为温度采集与控制的核心,同时也给出了相应的软硬件设计。

关键词:百级层流灭菌干燥烘箱;触摸PC;PLC;PID控制;温度采集

1 控制系统构架

  百级层流灭菌干燥烘箱是为药厂、药业研究单位特定设计制造的干燥设备,主要用于灭菌与干燥。根据要求,应对百级层流的双开门灭菌烘箱实现全自动测量和控制。触摸屏人机界面作为PLC的前端设备,在用户和机器之间架起了一条桥梁,它可以用一种简单明了而又灵活的方式来取代传统设备大量的触控按钮、指示灯、选择开关等。  

  本文提出的一种触摸式干燥烘箱控制系统基本配置:松下PLC+EasyView触摸屏MT506L,控制系统结构,如图1所示。(1)松下FP0是主控PLC,完成控制系统的参数采集、故障检测和流程控制功能;(2)YJ-AI08-PT模块负责采集温度信号,可直接连接PT100温度传感器,实现根据设定温度控制加热;(3)人机界面采用Easyview触摸屏MT506L,可进行参数修改,故障报警,系统状态信息显示等功能。

  系统可根据实际需要对I/O进行扩展,实现对多系统控制。不需增加额外硬件,很容易实现联网功能,实现多台设备的联网控制,并能通过通讯模块连接到工业现场总线上。通过PC机对设备组进行监控也是非常方便实现的。该系统特点:

(1)配置简单。各种机型均可采用相同配置,简化设计;

  (2)编程方便。用户可根据不同工艺流程要求编制程序,程序调试和修改都非常简便,能根据客户需求进行变化。程序可采用密码保护,保护自己的劳动成果。而且,PLC采用的梯形图语言简单易学,容易上手,不像其他控制系统那样复杂而且一旦定型不易修改,不能根据客户需求变化;

(3)系统能非常方便地连接到PC机监控系统或其他系统,无须增加额外硬件就能实现;

  (4)系统外观高档,控制灵活,精确度高;故障率极低,节省维护成本。

  为确保系统运行安全可靠,另提供全套手动操作系统。所有测量参数均能在触摸屏上进行显示,所有被控量都有手/自动无扰动切换和手动操作功能。此外,整个系统采用过程总线联网方式,减少布线量,使系统维护方便。

2 功能说明

2.1 触摸屏PC机

  集散控制系统控制中心,能实现运行参数的监视和控制、优化分析、实时趋势曲线和历史趋势曲线分析、制表等,也能通过过程总线与PLC进行通讯与联络。系统组态控制软件功能完备,画面丰富、简单易懂、使用方便,可按用户要求灵活组织系统。

   系统组态:根据系统配置情况进行输入、输出、控制回路的组态设置,形成控制环境。系统组态包括输入变量组态、输出变量组态、智能表设置及创建新的历史数据库等。用户可方便地进行系统的扩展和维护。PC机控制软件具有如下功能:

  (1)运行参数的监视

  通过过程总线与I/O模块通讯取得实时数据,分析定时存储,并在显示器上实时显示,如有异常立即报警。操作人员可监视生产,实时数据分析包括控制全貌显示、实时控制参数显示、实时控制流程图显示、实时曲线显示、实时数据显示和实时报警显示。

  (2)控制参数设定和控制

  输入系统设定口令后设定工作状态(停止工作、运行)、批号、时间,设定每个变量的设定值、控制方式(PID控制与时间比例控制、定值控制与时序控制)、报警状态、上下限报警值、手操输出值等。

  (3)优化分析

  可显示实时趋势曲线、历史趋势曲线。提供给工艺人员进行优化分析。

  (4)系统维护

  输入口令后修改系统组态口令、系统设定口令、系统退出口令。

  (5)联网

  为使本集散控制系统的数据得以更有效的管理和利用,本系统还可实现电子显示屏通讯,在屏上显示产量及故障点。通过LAN总线与生产调度管理系统以及其它控制系统联网,供决策、管理之用。

  下面分别给出四个触摸屏的界面:自动运行、系统参数设定、PID设定、温度参数设定,如图2所示。

2.2 PLC(可编程序控制器)

  (1)通过变频器控制循环风机、进风风机、排湿风机的运转/停止;

  (2)自动/手动控制;

  (3)通过温度模块对烘箱的温度进行采集控制。

  松下FP0自身带一个RS232串口,不需要另外再添加通讯模块,通过RS232口可以采集来自YJ-AI08-PT温度采集模块的烘箱温度以及控制微型打印机。

2.3 YJ-AI08-PT温度采集模块

YJ-AI08-PT模块能够通过铂电阻(PT100)精确测量8路温度,本体带串行通讯口,直接和PLC通讯,将温度值传送至PLC数据寄存器,和PLC一同组成多路温度控制系统。其特点:

  (1)采用数字化方式传送,消除误差,适合长距离温度采集;

  (2)内部DC/DC转换,光耦隔离,抗干扰能力强;

  (3)安装方便,既可导轨固定,也可螺丝固定;

  (4)1mA恒流输出,不受外界环境变化影响。

2.4 打印功能

采用SPRINTER微型打印机 通过RS232口与PLC通讯,具有手动/自动打印功能。

 

3 烘箱温度控制功能的实现

  

  松下 PLC 控制器中扩充了PID 控制功能,且具有自整定功能,因此在逻辑控制与PID 控制混合的应用场所中采用PLC 控制是较为合理的,下面就PLC 控制器进行PID 温度控制进行简要介绍,我们只要在设计程序时填写控制表,如图3所示,即可实现常规PID控制。

 

4 结束语

  

  本控制系统先进灵敏、配备的可编程序控制器PLC人机界面触摸屏、微压差计、自动排湿阀门及特殊环境使用易燃气体浓度测试议等一批关键件均为日本、美国及中国台湾产。使触摸式百级层流灭菌干燥烘箱的质量得到了保障,其完善的百级层流净化系统符合了GMP规范要求。

 

[参考文献]

[1] 松下电工株式会社.FP0技术手册[Z]

[2] 贾东耀,汪仁煌.工业控制网络结构的发展趋势.工业仪表与自动化装置,2002(5)

[3] 汪激鹏.工业控制技术的应用现状和发展方向.潍坊学院学报,2002(4)