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台达自动化产品在干燥制粒(制药)设备上的应用

中达电通股份有限公司
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【摘要】本文主要介绍干燥制粒(制药)设备上的使用台达自动化产品需要用到的功能及能达到效果。从现有的设备要求来看,台达自动化产品完全能够满足这些类型制药设备的功能需求。
Abstract】This paper mainly introduces the Delta automation products of drying granulating needed to use function and can achieve the result. From the existing equipment requirements, sets of automation products can completely meet the function demand of these types of pharmaceutical equipment.
关键词】干燥;制粒;加热;变频器;触摸屏;PLC
 
 
 
1        干燥制粒(制药)设备基本原理
 
    人工把物料加入容器,然后PLC控制电磁阀把容器密封。启动风机往容器内鼓风(即进风),进风需要经过加热及过滤。进风将物料吹起呈沸腾状。物料沸腾后需要通过喷枪往物料上喷浆料(即喷雾)。喷雾完成后继续进风将物料吹干即可。
 
控制系统要求
 
(1)控制电磁阀按逻辑动作;
(2)控制加热器,精确控制进风温度;
(3)采集传感器信号并保存、打印;
(4)存储设置参数;
(5)控制风机频率和喷液电机的频率。
    控制系统方案如图1所示。

1  控制系统方案
    其中,触摸屏、PLC、变频器都采用台达产品。模拟量模块主要采用04AD和04DA模块,温度模块主要采用04PT、04TC、DTC1000。打印机为选配,主要采用EPSON的ME2或者或炜煌微打。
 
解决方案
 
    控制电磁阀按逻辑动作。这个是PLC的基本功能,采用台达ES2及EH PLC均能满足要求,而且控制可靠。PLC输出点控制继电器,再由继电器控制电磁阀,这样就解决了由于接线错误,造成PLC输出点损坏的问题,而且设备出现动作故障后,方便客户更简单的判断故障原因及解决故障。比如说,某个电磁阀不动作,只需要看对应的继电器灯是否亮,其触点是否接通。如果继电器正常,就是电磁阀的问题。得出结论后由用户自行更换即可。避免设备厂家派人过去解决,节约了成本。采用台达触摸屏,可以提示操作者按步骤操作,在没有满足条件的情况下,禁止操作者进行某些操作,保证了操作者的人身安全和财产安全。可以把动作过程以动画的形式显示出来,方便客户理解设备的原理,观察设备的运行状况。利用报警功能,方便客户维修。
    控制加热器,精确控制进风温度。一般要求进风温度控制在±0.5℃以内。一般加热方式有2种:电加热和蒸汽加热。这两种加热器的原理都是控制加热器的温度,从而影响加热器与空气的热交换达到控制进风温度的目的。电加热根据加热功率大小分别采用固态继电器和可控硅移相触发2种方式。蒸汽加热采用比例阀控制进入加热器的蒸汽量,进而控制加热器温度。
    固态继电器加热(电加热)主要应用于小型设备,这种设备用于制药厂家摸索工艺。温度控制精度越高越好。这种情况我们一般采用台达DTC1000V温度控制模块。该模块测温准确,可以接热电阻及热电偶等多种不同类型传感器,其输出的12V脉冲可以直接控制固态继电器,简化了电路。PLC通过RS485读取模块的测量值,写入温度控制的目标值,根据需要启动模块的自整定功能(AT)。使用该模块后,试机时只需要进行一次自整定,完全可以不用手动修改PID参数就可以达到很好的控制效果,实际温度可以控制在设定温度的±0.1℃以内。
    可控硅移相触发方式(电加热)和蒸汽加热方式一般用在大设备上,这种设备大批量生产。二者都需要用0~10V或者4~20mA的模拟量信号控制。这种情况我们一般采用台达04PT或者04TC模块测量温度,配合PLC的模糊温度控制功能(FTC指令),通过04DA模块输出模拟量信号进行加热控制。FTC指令主要有2个参数,控制周期和加热环境选择,这2个参数都在触摸屏上列出供用户更改,如下图2所示。用户根据加热器功率不同,选择合适的控制周期和加热环境,可以让实际温度控制在设定温度的±0.3℃以内。

图2  柱状图显示当前FTC指令的输出值,方便技术人员调试。
    采集传感器信号并保存、打印。在生产过程中需要采集进风的风量,容器内的负压值等信号。这些信号由传感器变成4~20mA的模拟量信号输出到04AD模块上,PLC读取04AD的转换值并计算后在触摸屏上显示。利用触摸屏的历史缓冲区功能,可以定时把这些信号存储在触摸上。存储的数据量根据不同型号的触摸屏略有不同,如果需要大量存储数据,可以插入U盘,把数据存入U盘。数据存储到触摸屏上以后,可以用历史趋势图做成曲线,或者用历史数值数据表显示在触摸屏上,可以复制到U盘上(CSV格式),然后在计算机上编辑。这些只需要在触摸屏上作个元件就可以完成,非常方便。还可以用宏指令GETHISTORY配合触摸屏的打印功能打印出来。如图3所示。

图 3  用户选择打印起始记录和打印结束记录后,会显示出起始记录和结束记录的时间及数据,还可以显示出当时的参数值(SET PARAMETERS部分)。按“打印按钮”开始打印。打印的格式可以自己设计,例如加入自己公司的LOGO、必要的提示信息等。
    在存储设置参数方面,使用触摸屏的配方功能可以很方便地实现。只需要改变RCPNO的值就可以选择对应的配方,使用BMOV宏指令可以把配方传到PLC里或者把PLC的值传到配方里。
    在控制风机频率和喷液电机的频率方面,风机使用台达VFD-F系列变频器,喷液电机一般采用VFD-M系列变频器。台达变频器都带有RS485通讯口,可以很方便的和PLC连接,PLC使用MODWR、MODRD指令和变频器通讯,可以在触摸屏上修改变频器频率,显示变频器工作状态并控制变频器的启停,不需要额外增加元件。台达变频器的可靠性,大大减少设备厂家的售后服务成本。
 
总结
    在干燥制粒(制药)设备上使用台达的触摸屏、PLC、变频器可以满足该类型设备的控制要求,而且线路简单、集成度很高、使用方便、故障率低、节约成本。
    现在的工厂自动化程度越来越高,需要把工厂里不同的设备集中起来进行监控和控制,对设备厂家提出了更多的要求,要求厂家提供的设备能接入工厂现有的控制系统。在这方面,台达提供了串口的MODBUS、以太网的MODBUS解决方案以及CANOPEN总线的解决方案。目前已经有很多厂家在采用串口的MODBUS将台达触摸屏连接到上位机监控系统上。台达提供的解决方案,将帮助更多的设备厂家方便地将设备融入到集中控制系统中。
 

 
 
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