從20世紀(jì)70年代至今，隨著制藥行業(yè)的發(fā)展，制藥機(jī)械發(fā)展迅猛，它集制藥工藝、化工機(jī)械、包裝機(jī)械、制造工藝、自動(dòng)控制等技術(shù)于一體，幾乎覆蓋了制藥工序的全部環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)的制藥物料轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)往往由人工來(lái)完成，特別考慮到GMP藥品生產(chǎn)管理規(guī)范的要求，其在樓層間傳輸物料顯的更加困難。
事實(shí)上, 針對(duì)GMP生產(chǎn)管理規(guī)范，要求藥廠樓層間的物料在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中做到工序直接、安全可靠且有可追溯性，以PLC、觸摸屏、變頻器及編碼器為核心的層間提升機(jī)控制系統(tǒng)正好滿足了上述需求。
尤其是隨著層間提升機(jī)在藥廠搬運(yùn)工序中的使用，其解決了樓層上下物料輸送的困難，并做到了直接工序轉(zhuǎn)運(yùn)，保證了物料輸送的準(zhǔn)確性與可追溯性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了操作無(wú)人性，節(jié)約了人力成本，完全符合藥品生產(chǎn)的GMP要求。
1 控制方案概述
東北一家臺(tái)達(dá)代理商為某客戶生產(chǎn)的一套層間提升機(jī)共分兩層，層間垂直距離可調(diào)，最長(zhǎng)為8m，提升機(jī)框圖如圖1。
圖1 提升機(jī)框圖
針對(duì)層間提升機(jī)系統(tǒng)，其定位、運(yùn)動(dòng)速度精度要求不高，只要求系統(tǒng)行程、速度連續(xù)可調(diào)，運(yùn)行過(guò)程中平穩(wěn)可靠即可。因此我們采用了臺(tái)達(dá)性能可靠的PLC、性價(jià)比高的通用變頻器、高真彩觸摸屏及編碼器產(chǎn)品來(lái)控制層間提升機(jī)。
整套系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)為變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)由編碼器獲得機(jī)械運(yùn)行的位置信息，通過(guò)脈沖信號(hào)反饋到PLC端（實(shí)現(xiàn)了位置死循環(huán)控制），通過(guò)PLC內(nèi)部運(yùn)算來(lái)控制變頻器，實(shí)現(xiàn)了層間提升機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)要求。為了便于調(diào)整運(yùn)行距離、速度等參數(shù)，同時(shí)加強(qiáng)人機(jī)交互性，我們引入了觸摸屏。
2 硬件設(shè)計(jì)
臺(tái)達(dá)ES2系列PLC程序容量16K Steps，指令執(zhí)行速度快，且具有10OkHz的高速輸入端口，同時(shí)B10S615觸摸屏具有65536色的TFT顯示屏，分辨率1024×600 Pixels，自身存儲(chǔ)容量高達(dá)128M，再加上通用矢量型B系列變頻器及具有1000PPR的增量型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，非常適合層間提升機(jī)系統(tǒng)。
該層間提升機(jī)系統(tǒng)所用臺(tái)達(dá)控制產(chǎn)品如表1。
表1 臺(tái)達(dá)產(chǎn)品型號(hào)
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 PLC程序設(shè)計(jì)
提升機(jī)上行分為加速、勻速、一級(jí)減速及二級(jí)減速四個(gè)過(guò)程，PLC根據(jù)觸摸屏設(shè)計(jì)的工作點(diǎn)參數(shù)，通過(guò)內(nèi)部C252高速計(jì)數(shù)器獲得當(dāng)前位置，利用DHSCS高速比較置位指令來(lái)控制變頻器輸出，從而實(shí)現(xiàn)上行的定位（提升機(jī)在每次上電運(yùn)行前，要進(jìn)行回原點(diǎn)動(dòng)作）。
提升機(jī)下行過(guò)程與上行類似，圖2為用WPLSoft軟件編寫(xiě)的部分PLC程序。
圖2 PLC程序
3.2 觸摸屏程序設(shè)計(jì)
B10S615觸摸屏的COM1口與ES2系列PLC相連，可以監(jiān)控和更改PLC相關(guān)寄存器的數(shù)據(jù)；觸摸屏的COM2口與變頻器相連，可以更改變頻器的多段頻率值并監(jiān)控電機(jī)轉(zhuǎn)速及輸出電流值。
整個(gè)程序畫(huà)面包含系統(tǒng)畫(huà)面、手動(dòng)畫(huà)面及自動(dòng)畫(huà)面三個(gè)部分，系統(tǒng)畫(huà)面如圖3。
圖3 觸摸屏系統(tǒng)畫(huà)面
3.3 變頻器參數(shù)設(shè)置
B系列變頻器采用多段速頻率控制方式，頻率命令通過(guò)RS485方式由觸摸屏給定，啟停方式為外部輸入，由PLC輸出點(diǎn)來(lái)控制，相關(guān)參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參照臺(tái)達(dá)B系列變頻器手冊(cè)。
3.4 編碼器設(shè)計(jì)
編碼器旋轉(zhuǎn)一周會(huì)發(fā)出1000個(gè)A、B相集電極脈沖，通過(guò)減速裝置等傳動(dòng)換算，對(duì)應(yīng)到PLC內(nèi)為1cm對(duì)應(yīng)1000PPR。
4 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)近一年的實(shí)際運(yùn)行和測(cè)試，基于臺(tái)達(dá)控制產(chǎn)品的層間提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，而且維護(hù)方便，同時(shí)人力成本實(shí)現(xiàn)節(jié)約，獲得了客戶的一致好評(píng)。