歐陸DCS在原料藥凍干機(jī)中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了歐陸DCS在原料藥凍干機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
關(guān)鍵字：DCS ；凍干工藝曲線;預(yù)凍;凍干燥
1、凍干機(jī)的原理及優(yōu)點
　　原料藥凍干機(jī)的原理就是將需干燥的原料藥在低溫下先行凍結(jié)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(dāng)?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(jī)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(wù)分配：新型高速控制網(wǎng)絡(luò)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(nèi)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(wǎng)絡(luò)連接，還具有批次控制，配方，多點設(shè)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)?？梢宰鳛镕TP服務(wù)器把記錄的數(shù)據(jù)定時傳輸?shù)絇C中。
3、軟件設(shè)計
　　原科藥凍干機(jī)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(guān)系曲線。以溫度為縱坐標(biāo)，時間為橫坐標(biāo)。
　　整個凍干周期主要由預(yù)凍，抽真空，干燥，壓升實驗四個過程組合而成。
　　在預(yù)凍過程中，系統(tǒng)會根據(jù)自動周期中設(shè)定的溫度值，以及過程時間未給；東干箱降溫使產(chǎn)品溫度降到其共晶點溫度以下，保證產(chǎn)品完全凍結(jié)成固體。在預(yù)凍過程中凍干箱降溫的速度會影響整個周期的進(jìn)度。如果降溫速度過快，會使原料藥結(jié)晶的晶體更加細(xì)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(yù)凍過程結(jié)束進(jìn)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(shè)定值進(jìn)行保持．同時開始對冷阱進(jìn)行降溫，降到設(shè)定值之后，開始對凍干機(jī)抽真空，在凍干箱的真空沒有達(dá)到設(shè)定值以前，禁止凍干機(jī)進(jìn)入干燥過程。否則會引起原料藥融化。
　　東干機(jī)的真空度達(dá)到設(shè)定值之后進(jìn)入到干燥過程。在本過程中主要是把凍結(jié)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(jī)的熱量和升華所需要的熱量達(dá)到平衡，保證藥品不融化，不變色。
　　經(jīng)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(guān)閉凍干箱與冷阱之間的主閥，通過一科學(xué)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(nèi)，就認(rèn)為干燥結(jié)束。
3．2 軟件設(shè)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(jī)整個系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行。包括各設(shè)備的啟動，聯(lián)鎖，保護(hù)，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(biāo)識，板層入口溫度設(shè)定值，凍干箱真空度設(shè)定值，過程時間。
　　周期中設(shè)定的溫度值只是一個目標(biāo)值。在自動過程中會產(chǎn)生一個板層控制溫度，它為板層溫度控制的實時設(shè)定值。它通過上～步的目標(biāo)值和本過程的目標(biāo)值插值的來。
　　在整個自動周期的第一步，系統(tǒng)將以當(dāng)前的板層入口溫度作為前一過程的設(shè)定溫度。
　　計算公式如下：
　　過程時間t
　　上一過程溫度設(shè)定值，Tn一1
　　本過程溫度設(shè)定值：Tn
　　板層控制溫度：T
　　t’為過程運(yùn)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(yīng)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(zhuǎn)條件。在每一個STEP中運(yùn)行相應(yīng)的程序，但滿足一定的條件之后進(jìn)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(jī)運(yùn)行于藥品預(yù)凍過程。
　　Vacuum 〔〕函數(shù)功能：使凍干機(jī)運(yùn)行于抽真空過程。
　　Dryer〔〕函數(shù)功能．使凍干機(jī)運(yùn)行于干燥過程。
　　Prt〔〕函數(shù)功能．判斷干燥過程是否結(jié)束。
　　程序運(yùn)行過程如下：
　　判斷過程名稱標(biāo)識
　　過程名稱標(biāo)識等于O進(jìn)入下一個Step；
　　過程名稱標(biāo)識等于1 調(diào)用FREAVAC 〔〕函數(shù)：
　　過程名稱標(biāo)識等于2 調(diào)用Vacuum 〔〕函數(shù)：
　　過程名稱標(biāo)識等于3 調(diào)用Dryer 〔〕函數(shù)：
　　過程名稱標(biāo)識等于4 調(diào)用Prt 〔〕函數(shù)：
　　如果壓升實驗成功，表示整個凍干周期結(jié)束，停止凍干機(jī)運(yùn)行，等待出料。
4、結(jié)束語
　　在生產(chǎn)車間經(jīng)過4個多月連續(xù)運(yùn)行，在生產(chǎn)期間控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠完全滿足生產(chǎn)工藝要求。凍干出來的原料藥質(zhì)量能夠完全達(dá)標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
1趙鶴皋.凍干干燥技術(shù)與設(shè)備.湖北：華中科技大學(xué)出版社，2004
2李遵基.分散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)6000.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1995