近年来，随着制药行业2010版GMP的实施，对于制药工艺、减少人员干预以及制药的质量安全需求越来越高，PLC技术也开始广泛的应用于制药装备中，目前国内学者专家已经成功研发出了多种基于PLC控制技术的新型制药控制装置，实现了医药生产的连续、智能化控制。本文将对PLC智能控制技术在我国制药设备中的应用与发展展开具体探讨与论述。
一、PLC智能控制技术的运行过程
为了实现工业生产现场连运转，可编程控制器控制技术应运而生，因此，在进行系统的搭建时，计算结构理念一开始便已被融入PLC控制技术之中，可编程控制器主要由CPU、存储器、电源和专用的输入输出接口等部分组成。
可编程控制器的制药过程通常有如下三个过程：（1）可编程控制器的初始化阶段，可编程控制器系统在设备通电之后开始进入初始化的工作状态；（2）可编程控制器的扫描阶段，待第一阶段的初始化完成之后便开始进行扫描；（3）可编程控制器的出错处理阶段，在可编程控制器循环的不断运行时，为保证控制器自身运行状态的正常和良好性，每运转一周便需要执行一次自检查，若运转检查结果出现异常，便强制执行扫描中断和停止，将异常结果以出错代码的形式记录存储在特殊寄存器中。
二、可编程控制技术在我国制药设备中的应用案例分析
这些制药设备利用了计算机控制技术、机械传动原理、通讯技术、医学原理和自动化控制技术，是一个集多学科技术和原理的交叉成果，中药智能配药机的研发成功是我国中医药走向现代化的里程碑。目前业内已经研制成功的制药设备有：东富龙的冻干机及自动进出料系统、自动配液系统，楚天的洗烘灌封联动线，新华的脉动真空灭菌器，欣丽的胶塞铝盖清洗机，德诺的双人灯检机，理贝的贴标机，龙腾的自动包装线等。
1、真空冷冻干燥机
Lyo-40（SIP、CIP）型真空冷冻干燥机，用于冻干粉针制剂的真空冷冻干燥及后续的压塞操作。该设备是指将被干燥含水物料冷冻到其共晶点温度以下，凝结为固体后，在适当的真空度下逐渐升温，利用水的升华性能使冰直接升华为水蒸汽，再利用真空系统中的冷凝器（捕水器）将水蒸汽冷凝，使物料低温脱水而达到干燥目的的一种现代化制药设备。
（1）该设备整个系统包括：前箱、冷凝器、冷冻系统、真空系统、循环系统、液压系统、气动系统、控制系统，以及其它相关的阀门和仪表。
（2）真空系统采用两台爱德华真空泵和两台爱德华罗茨泵来实现真空。该系统通过不锈钢管道与冷凝器连接。在靠冷凝器的位置有一个气动蝶阀，将冷凝器与真空系统隔开。
（3）循环系统采用一台海密梯克循环泵，采用4个Alfalaval品牌AC120EQ-60H-F型号换热器，采用80kW的电加热对5cst低粘度硅油进行加热，加热时采用PID控制。
（4）液压系统主要由1个60L的Hydr-app液压站、316L不锈钢波纹套、液压缸、液压阀门和管道组成，通过液压站伺服比例阀调整板层的等高，精确度完全可满足与小车的对接要求。
（5）控制系统硬件由可编程控制器、触摸屏、空气开关、继电器等组成。控制系统采用Tofflon Master-4000型程序，可以对机器进行自动、手动控制。可以通过计算机或触摸屏对冻干机进行操作，控制系统提供所有的报警信息。控制系统可以确保冻干机与自动进出料系统通讯。
2、自动进出料系统
AGV-AL-1000-15/18型移动式自动进出料系统由两个进料平台、一台AGV导向小车、一个出料平台组成，该设备适用于多种规格的管制瓶的转运，均采用自动控制，将来自于灌装线经半加塞的冻干产品管制瓶通过移动式自动进出料系统装载至冻干机。在产品冷冻干燥工艺结束后，管制瓶将通过移动式自动进出料系统完成卸料以使其转移至轧盖线上。
本系统中AGV小车控制站共控制五个伺服系统，定位精确度高，与多台冻干机控制站、两个进料控制站、一个出料控制站实现无线通讯，从而实现药液从灌装到冻干的智能化生产。
因引进了国外先进技术，具有很高的安全性、可靠性，如AGV小车与冻干机板层装载信息的交换，AGV小车与进出料的确认，AGV小车与冻干机小门开闭及板层升降的互锁，装有激光安全扫描仪（有障碍物靠近，小车会自动停止）等，以及运行过程中人机界面的报警或操作提示，便于操作，可保证生产的安全高效。
3、“双级反渗透加EDI”系统
PW15000//RO+EDI纯化水设备主要工艺是采用“双级反渗透加EDI”系统，整套制水系统采用可编程逻辑控制器控制主要动力启闭，液位、电导率和压力自动监测、调节和超限报警，并且可以在触摸屏上显示。在触摸屏上有报警灯和报警复位按钮，可实现总系统的报警。在可编程逻辑控制器控制柜上有手动控制操作按钮，方便维护操作。系统的控制和调节通过可编程逻辑控制器。
本系统是自动控制系统，软件系统能够自动控制水罐液位、阀门以及泵的启闭，从反渗透系统出来的水可以自动排放，合格水阀门带有电信号位置指示，保证水质的分断没有风险。操作者可以通过触摸屏控制系统，并显示设备运行状态，使设备在安全可靠的情况下良好地运行，发生异常时能及时报警或报警停机。
该系统在储存系统满时自动进入循环运行状态，以防止微生物的滋生。其结构简单、程序简洁、编写方便、运行稳定可靠，应用于制药用纯化水生产过程，极大地提高了设备运行效率及生产线的自动化水平，医药用PW15000//RO+EDI型纯化水系统的工程应用价值十分显著。
4、多效蒸馏水机
MS5000/6B型多效蒸馏水机是以纯化水为原料水，利用相应的制水工艺，生产注射用水的设备，生产出的注射用水水质符合中国药典2010版、美国药典USP34版、欧洲药典EP5版的相关规定。
MS5000/6B型多效蒸馏水机由可编程逻辑控制器（PLC）控制，监视和记录，可编程逻辑控制器连接“现场”仪表和操作元件（泵、阀等），实现自动运行，报警和内部互锁管理和关键过程参数的连续监控和记录。操作界面通过一个人机界面，显示多效蒸馏水机的运行条件和报警信号；关键的操作和参数设定点在通过密码程序后输入；运行前需要通过人机界面的“流程状态”与“参数设置”窗口设置运行参数。操作面板显示工业蒸汽压力、注射用水电导率、原料水电导率、工业蒸汽凝结水温度、二效蒸发器温度、末效蒸发器温度、原料水流量等变量，通过可编程逻辑控制器传递到人机界面。实现注射用水中蒸馏环节的智能化。
多效蒸馏水机具有系统有效性，如电源故障（或掉电）时系统进入“安全状态”，系统程序与数据自动保留，以保护操作人员、设备本身以及产品。当电源恢复时，如果没有操作人员参与，系统不应允许自动重启。可提供PLC & OIT应用程序CD复本，意外后通过编程软件的恢复程序进行恢复。对PLC和OIT间的通讯端口，系统可检查出通讯错误，并提示用户通讯错误。系统设计成在带电状态时，维持在“待机”状态。
这一研发成果使PLC运行过程总的初始化过程得到了很大程度的简化，也让整个程序的结构更为清晰简洁，确保了程序运行的稳定性和可靠性，提高了设备运行的稳定性，极大地提高了注射用水制备的效率。
三、结语
目前而言，虽然制药生产行业中的制药装备已经大量运用PLC技术来实现自动化控制，然而，我国制药生产设备中的自动化控制技术仍旧有诸多亟待改进优化之处。这就需要我们一如既往的不断研究与探索，为我国制药行业实现智能化生产做出应有的贡献。
作者：洪丹丹 上海绿谷制药有限公司
