摘 要：本文主要介紹臺達(dá)機(jī)電自動(dòng)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(xiàng)目采用了臺達(dá)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(bào)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(jìn)行滅菌干燥工藝的配套設(shè)備。在設(shè)計(jì)上吸取了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)，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(dòng)化設(shè)計(jì)
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(jī)械傳動(dòng)機(jī)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(yùn)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(dòng)，將玻璃容器在經(jīng)過預(yù)熱、滅菌、保溫三段加熱區(qū)進(jìn)行殺毒滅菌后，運(yùn)送至下一級設(shè)備。
2.2 控制內(nèi)容及功能要求
（1）手動(dòng)啟動(dòng)。在自動(dòng)啟動(dòng)按鈕沒有按下時(shí)為手動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，排風(fēng)、冷卻、進(jìn)瓶、網(wǎng)帶、保溫、滅菌、預(yù)熱按鈕均可單獨(dú)啟動(dòng)停止。超聲清洗按鈕在有水狀態(tài)下即可啟動(dòng)，與自動(dòng)/手動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。無水狀態(tài)下啟動(dòng)，會(huì)提示系統(tǒng)缺水故障。
（2）自動(dòng)啟動(dòng)。按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕后為自動(dòng)狀態(tài)，冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，進(jìn)瓶風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，排風(fēng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，預(yù)熱加熱啟動(dòng)，延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，滅菌加熱啟動(dòng)，延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，保溫加熱啟動(dòng)，當(dāng)預(yù)熱、滅菌、保溫三個(gè)溫度同時(shí)大于三個(gè)溫度設(shè)定下限時(shí)，網(wǎng)帶電機(jī)啟動(dòng)，頻率按網(wǎng)帶電機(jī)速度下限設(shè)定頻率運(yùn)行，當(dāng)三個(gè)溫度均達(dá)到設(shè)定溫度 + -15度時(shí)，網(wǎng)帶電機(jī)按設(shè)定頻率運(yùn)行。
（3）急停控制。在運(yùn)行過程中，當(dāng)按下急停時(shí)，僅停止網(wǎng)帶電機(jī)，松開急停時(shí)，網(wǎng)帶電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。急停為常開點(diǎn)。
（4）自動(dòng)停止。運(yùn)行過程中，按下自動(dòng)停止按鈕后，僅停止網(wǎng)帶電機(jī)，預(yù)熱、滅菌、保溫需手動(dòng)停止，當(dāng)三個(gè)溫度都小于自動(dòng)停止溫度下限時(shí)，可手動(dòng)停止排風(fēng)、冷卻、進(jìn)瓶電機(jī)，否則不能停止。需再次自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)按第3步自動(dòng)運(yùn)行。
（5）自動(dòng)診斷報(bào)警。當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)后，如果三個(gè)加熱在經(jīng)過加熱溫度判斷時(shí)間后，仍不能達(dá)到設(shè)定溫度下限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警；當(dāng)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(shí)間后，系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警；溫度補(bǔ)償為環(huán)境溫度與傳感器檢測溫度不一致時(shí)對溫度傳感器的補(bǔ)償。補(bǔ)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(shí)，顯示會(huì)出現(xiàn)大于500的數(shù)據(jù)，同時(shí)溫度控制器DTC提示出錯(cuò)，ERROR紅燈亮。
（6）自動(dòng)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(dāng)大于15000次后，新的記錄會(huì)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(gè)溫度顯示的當(dāng)前值小于設(shè)定溫度下限或大于設(shè)定溫度上限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示超限錯(cuò)誤，同時(shí)在啟動(dòng)按鈕的上面會(huì)顯示桔紅色的指示燈，提示超限。
3 臺達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品解決方案
基于臺達(dá)臺達(dá)機(jī)電自動(dòng)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(xì)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(qiáng)大的在線、離線仿真功能，配方趨勢及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(jì)
ES系列PLC使用方便靈活，集成高速計(jì)數(shù)功能，掃描速度快，支持浮點(diǎn)運(yùn)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(shí)時(shí)反饋確保系統(tǒng)可靠運(yùn)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(dá)自動(dòng)化集成解決方案。具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：
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(kuò)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(yùn)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(jìn)行修改設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了設(shè)備商在行業(yè)中的競爭力。依靠臺達(dá)大陸子公司中達(dá)電通強(qiáng)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)。
