自控-中药提取(方案)

第1页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P1第2页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.某企业现代中药/植物药自动化系统方案上海朗脉科技有限公司2020年2月25日星期二P2第3页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P3控制系统软件开发思路一.符合FDA21CFRPART11的软件开发思路，配方保护功能，参数修改权限保护功能；二.以控制的目标联动单元或目标容器单元编写开发程序；三.简单可靠地过程控制；四.多级的权限管理保护（第5级──只可监视，检查数据,第4级──第5级＋操作员控制及预定,第3级──第4级＋监控点参数的改变,第2级──第3级＋数据库增减’,第1级──第2级＋口令编辑）；五.电子记录和电子签名，自动生成BPR记录，具备不可更改性；六.图形化编程语言；七.状态改变报告、报警信息报告；八.报告分组/报警管理；九.监控点历史；十.动态趋势分析；十一.累积、统计分析功能；十二.数据库下传/上载功能；十三.时间预定功能；十四.设备循环启/停保护；十五.重大设备启/停延时；十六.程序具备可与MES/ERP连接功能；十七.生产数据采集形成文件数据库，BPR生产指令下达到各工序。第4页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P4控制系统整体设计一.系统概述：1）自动控制系统采用高效、稳定的控制器，高速、安全的工业控制网络，精确、智能的传感器和执行器，结合功能强大的工业控制应用软件，对中药煮提车间设备进行准确测量和控制；2）控制系统实时监测各种参数及设备运行状态，采用专家控制系统，对控制回路进行自动控制，使设备协调、稳定地运行在最佳状态；3）控制系统可提高产品的产量、质量、稳定性，节约能源；同时降低人工干预，减少操作人员，并简化操作人员的培训、上岗周期，节约生产成本4）系统中控制参数可随不同中药品种进行修改、设定，具有良好的开放性，可生产不同品种的药品；5）系统图形界面生动、直观，易于监视，操作简单，人机界面友好；6）系统具有图形组态、趋势曲线、报警记录、数据处理、报表输出等功能，对于药品生产的过程分析具有重要作用；7）系统具有信息管理网络接口，可进一步扩展连接到公司管理网络，供企业领导和管理人员使用，为企业管理信息化提供支持；整个系统必须设计合理，技术先进可靠，达到中药行业领先水平。第5页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P5控制系统整体设计二.功能描述：1）通过物理量控制、化学量控制、设备单元组合、控制信息化等四种基本控制手段，达到生产过程的管理与现场的执行结合，实现管控一体化；2）将管理信息与控制信息有机结合，为建立生产过程质量管理分析系统及信息库提供数据来源及接口；3）通过物理量控制和化学量控制等方式，达到中药提取生产过程和质量控制数字化的目的；4）通过批处理、电子签名保证产品的生产质量安全；5）通过记录每班次操作人员或每批次的生产成本核算、生产效率管理为车间考核提供科学的依据；6）通过授权管理和访问许可使企业管理层相关领导经企业局域网看到相关数据和报表等信息；7）生产部门相关领导能通过系统权限验证来下发生产指令和工艺配方管理，实现管控一体化。第6页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P6主要工艺流程简图投料煮提1）自动控制煮提加水量2）自动加热、温度控制3）药液堵料判断及排除4）出料控制5）二次煮提出渣板框过滤药液储存浓缩1）进料2）浓缩3）出料收膏4）消泡采用连续进料控制，用连续的液位计检测控制蒸发室的液位自动加热和亚沸腾控制是提取过程控制中的关键控制一次煮提出料完成后，系统重复自动控制煮提加水自动加热、温度控制出料控制等操作，进行二次煮提药液中含有大量的皂苷，在蒸发室内真空度骤然增大或物料中含有空气，尤其是在采用真空进料方式极易产生泡沫,我们自主设计研发的先进控制，使整个浓缩过程连续平稳第7页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P7过程控制—投料在投料现场安装状态指示灯和操作按钮，用来显示系统的运行状态，引导操作人员进行每一步操作。投料前，需进行试漏检测，指示灯显示试漏状态。试漏检测操作有以下两种方式：一.传统方法通过加适量水，通过人眼观察判断试漏结果；二.向罐内灌入压缩空气，通过压力传感器的反馈信号的实时曲线图判断试漏结果；后者的操作方法更为快捷、简单、方便、可靠。试漏结束后，状态指示灯显示投料状态，通过配方管理，按配方量进行投料；投料量可人工称量，然后输入到配方管理菜单中；或者通过在线称量系统实时传输到上位机系统，再录入到配方管理系统中；投料结束，人工关闭投料口阀门，按下投料结束按钮，系统进入下一步流程。第8页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P8过程控制—煮提一.自动控制煮提加水量1）进水管道上安装流量计；2）上位机设定加水量；3）PLC对流量计的反馈信号进行累计；4）启动自动计量程序后，自动打开加水阀；同时画面上显示累计值、瞬时值；5）当加入的溶媒达到设定值时，PLC发出关闭指令，自动关闭溶媒阀门。其具体的控制过程如下图所示：第9页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P9过程控制—煮提设定溶媒量　启动加溶媒　流量计清零　溶媒阀排空阀打开判断是否达到设定值溶媒阀关闭加热煎煮阶段否第10页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P10过程控制—煮提二.自动加热、温度控制1）自动加热和亚沸腾控制是提取过程控制中的关键控制：2）在提取罐夹套层设有一个蒸汽气动角座调节阀；3）在夹套疏水阀管路上设置一个气动角座开关阀；4）在提取罐内安装一个温度变送器；5）同时还设置了一个直接蒸汽加热阀，以提高加热速度。按照以下流程进行快速升温：1）打开直接蒸汽加热阀，进行直接蒸汽加热；同时将夹套蒸汽调节阀开到最大100%；2）在刚开始加热时打开疏水器的旁通阀，排除夹套中因上一次生产产生的冷凝水；3）2分钟后（时间可设定）关闭旁通阀，快速的使药液温度升高从而提高生产效率；4）当温度上升至接近设定温度－10℃（可设定）时，关闭直接蒸汽加热阀，防止受温度滞后的影响，导致加热温度过高；第11页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P11过程控制—煮提5）夹套蒸汽调节阀的开度信号、罐内温度传感器的反馈信号形成PID闭环自动控制；根据温度的上升曲线，自动调节蒸汽阀门的开度，使温度上升的曲线平滑，将罐内的温度控制在设定温度的±1.5℃左右，使罐内料液保持亚沸状态；6）当罐内温度变送器的数值达到设定的计时温度值时，控制系统开始计时；7）当计时到达设定的时间后，关闭蒸汽调节阀，进入下一道工序。其具体的控制过程如下图所示：第12页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P12过程控制—煮提加热煎煮阶段流程图设定参数启动T=T1-5减小阀值开度T=T1关闭调节阀否判断腔体温度是25%开度判断腔体温度煎煮温度T1计时温度T2煎煮时间T增大阀值开度否T=T2是计时计时时间到关闭调节阀进步出料阶段是否第13页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P13过程控制—煮提三.药液堵料判断及排除-堵料判断药液在循环或者是出料时，由于药渣的原因可能会产生堵料的现象，如果不及时的判断和处理可能会造成出料泵的损坏。针对提取的堵料的判断我们可以采取流量计判断法：1）在出料时，当出料量未达到设定出料累积量，而出料流量计流速为零（或出料泵出口压力骤然降低），可判断为有堵料情况发生；2）当在提取循环时，出料流量计流速为零（或出料泵出口压力骤然降低）,可判断为有堵料情况发生。流量计同时还能判断循环次数和量，保证工艺提取时间和提取效果。-堵料处理：发生堵料后，必须及时处理：1）先关闭出料泵；2）再关闭出料阀；3）打开反吹阀；4）压缩空气反吹一定时间（时间可设定）；5）然后再进行出料或者是循环。第14页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P14过程控制—煮提四.出料控制1）当煎煮完毕后，进入出料阶段；2）判断提取液储罐的液位，是否允许出料；3）如果允许打开提取罐的出料阀，打开出料总阀，打开储罐进料阀；4）延时启动出料泵，通过流量计对出料进行计量。第15页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P15过程控制—煮提启动储罐进料阀开提取出料阀/排空阀开提取出料泵开判断出料完毕提取泵关储罐进料阀关提取出料阀/排空阀关提取泵关报告操作者是2秒后2秒后5秒后是判断堵料　超过流量设定值流速＜0.2m/h5秒后小于流量设定值流速＜0.2m/h5秒后第16页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P16过程控制—煮提五.二次煮提一次煮提出料完成后，系统重复自动控制煮提加水自动加热、温度控制出料控制等操作，进行二次煮提。第17页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P17过程控制—出渣在提取罐的底盖的两个气缸上分别配制两个位置信号反馈装置，检测底盖是否动作到位；及分别为：底盖开到位反馈，底盖关到位反馈。出料结束，进行出渣操作：一.先将小车移动到需要出料的提取罐下，触发小车到位位置反馈装置；二.小车不到位，系统开始报警提示人工检查排除故障；三.小车到位，则打开底盖，并检测底盖是否开到位；四.底盖开到位，进行出渣操作；否则开始报警提示人工检查排除故障。第18页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P18过程控制—出渣第19页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P19过程控制—过滤储存一.一次煮提完成，打开母液排放阀，经由翅片过滤器进行过滤；二.滤液由水提取液循环泵输送至水提取液贮罐（下）中；三.当罐内药液排尽时，关闭水提取液循环泵；四.罐内液位计显示水提取液液位高度，并连锁阀门开、闭以及输送泵的启、停控制；液位过低报警时，贮罐接近空罐状态，停输送泵、关闭出液阀；五.打开水提取液贮罐（下）出液阀门、水提取液贮罐（上）进液阀门；六.启动水提取液输送泵，将水提取液输送至水提取液贮罐（上）；七.一次煮提液输送完成后，再将二次煮提液输送至水提取液贮罐（下）。第20页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P20过程控制—浓缩控制浓缩过程主要包括进料、浓缩及出料三部分，在该工艺控制中我们对药液的进料量、浓缩温度、真空度、密度、及时消泡等为主要控制目标。-进料控制采用连续进料控制，用连续的液位计检测控制蒸发室的液位。首次进料控制具体如下：一.开储罐排空阀、储罐出料阀、浓缩罐真空阀；二.关闭浓缩罐放空阀；三.全开浓缩罐进料调节阀；四.当药液达到设定液位时，关闭浓缩罐进料阀，进入加热浓缩阶段。根据浓缩的进程，用进料调节阀控制蒸发室的液位在设定的液位范围，判断储罐的液位是否在浓缩液位值范围内，当液位低于浓缩液位值范围时，关闭储罐的出料阀，打开已选择的其它储罐出料阀。其具体的控制过程如下图所示:第21页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P21过程控制—浓缩控制开进料阀？开储罐出料阀开储罐排空阀开真空阀，关排空阀储罐液位是否为零？关闭储罐出料阀判断液位到设定值？停止进料进入浓缩是否是第22页longhornsystemJanuary2006Arial-20pt.P22过程控制—浓缩控制-浓缩控制一.浓缩温度控制：浓缩控制考虑到浓缩初始阶段物料温度相对较低，此时蒸汽调节为一较大开度，即要保证迅速加热形成回流又不至于物料震荡。当物料加热到一定温度后用