防爆电脑在制药生产过程中的应用

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iConEx防爆电脑在制药生产过程中的应用

前言

制药是化工的一部分；制药车间生产处于高温高压、连续反应状态。所使用的原料和生产过程中的中间产品以及最终产品都具有易燃易爆、有毒有害、有的还具有强腐蚀性，复杂的工艺流程，高度连续性等特点，对安全生产构成十分不利的因素。因而应针对性采取措施实现安全稳定生产。

在化学物品生产过程为避免各种气体和有毒可燃性化学品泄露而引起的爆炸，对周围人、环境和设备带来严重的危害，人机界面设备选择了iConEx防爆触摸电脑XY800系列（防爆等级：ExdibIIBT6+H2）作为现场工作人员可视化操作界面，并通过防爆电脑与中控室进行有效实时的数据传输与管理工作。

项目介绍

本项目包括有四台过滤、洗涤、干燥三合一大型机组，由每两台机组组成一条生产线。生产线具体组成见图1所示。生产线的设备组成按生产流程顺序依次是：罐式三合一干燥器，全排料管道，排料料仓，振荡筛，称量分装装置等组成。

生产线的生产工艺简介如下：

1）先密闭整个机组系统，充入惰性气体保护，通过进料自动阀门加入抗生素待处理结晶液，达到一定体积量后关闭进料阀。

2）通入惰性气体加压，通过底部的大型金属过滤板实现抗生素结晶液的固液分离。

3） 抗生素结晶液固液分离后进行喷淋洗涤。

4） 洗涤结束后通过液压装置下降搅拌装置进行搅拌，并同时利用搅拌内部的加热管路系统加热物料层，并严格控制干燥过程温度，否则会使抗生素的降解失效。在加热干燥的同时进行系统抽真空操作，使溶媒快速蒸发。

5） 物料层干燥合格后（可以取样检测），停止真空，进入自动排料程序。

6） 自动排料程序：在排料口通入惰性气体，同时在料仓侧抽真空，然后控制搅拌转速和搅拌叶下降速度进行刮料、送料动作，使粉状物料快速通过排料阀进入料仓，当搅拌刮至接近金属过滤板层时停止搅拌下降，然后喷吹惰性气体，将底层物料全部吹至料仓。

7）物料进入料仓后进行料位检测，并分批下装至计量仓，通过称量控制阀门进行分装。至此完成抗生素的无菌过滤，洗涤，干燥，分装过程。

生产系统控制特点分析

三合一生产系统工序流程长，监控点数多，动作复杂，既有大量开关量联锁、顺序控制，又有大量模拟量回路调节；同时生产全过程既是洁净生产环境，又是易燃易爆危险环境，既有很高的安全性要求，又有非常高的控制精度要求。控制系统可以实现完全的自动化操作控制，系统组成复杂，控制系统涉及的功能多样，可以完成的功能有：运动控制，液压系统，惰性气体保护，机械传动，变频调速，自动阀门控制，正负压控制，还有易燃易爆危险区内的信息显示与操作，信号包括流量、温度、压力、转速、扭矩、料位、动态重量等模拟量的实时状态监测控制，以及机械位置、压力开关、流量开关、料位、安全保护等开关量。

此生产线的生产现场特殊，要求很高：

1） 医药洁净区，（万级区～百级区），制药管理规范GMP要求现场越简洁越好，便于清洁，免除清洁死角

2） 是防爆区，为Zone1区，含有多种有机溶媒。

3） 全自动化生产线分布很长，很散，跨越几个隔离间， GMP要求现场管线越少越好

4） 机组本身控制点分布特点是：分布区域大，但每个区域内信号点集中，适合I/O分布式信号处理。

5） 生产操作复杂，需要人工干预生产阶段的结束和开始，操作信息非常多，同时机械安全操作要求必须在现场操作设备，不得远程控制，因此现场必须配置满足防爆、洁净要求的人机界面。

控制系统构成：

控制系统采用西门子SIMATIC S7300 PLC作为主控器，采用PROFIBUS-DP作为控制、通讯网络，现场按照控制点的区域位置分布设置西门子防爆式远程I/O模块 ET200iSP，现场采用iConEx旭永XY800防爆触摸电脑(防爆等级：Exd ib IIBT6+H2，用于防爆1区和2区)作为人机操作界面，并在控制室开发具有集中管理功能的WINCC工作站作为远端管理站。

控制系统的特点：
1） 安全保护功能。惰性气体保护装置，各种安全联锁，状态位置监测联锁，流程条件的连锁，顺序控制等。

2） 系统测控部分为本安系统。分布在.现场的机械开关，接近开关，温度、压力变送器，这些自控设备全部为本安防爆型，信号通过现场本安防爆远程I/O模块 ET200iSP进行汇总处理，弱电控制部分均为本质安全回路，安全等级达到Ex ia IIC T6。所以可以在生产现场进行带电信号检修，大大方便了设备的维护，减少设备故障检修时间。

3） 现场I/O模块设置在RITTAL增安型仪表箱中，布线简洁，与传统点对点防爆控制系统现场布线方式相比，省却了大量电缆保护管，有效保证了现场环境的简洁易于清洁，减少死角，充分符合制药GMP规范。

4） 信号采集采用1.5M的通讯速率，速度极快。控制系统包括大量开关量、模拟量的逻辑联锁、顺序控制、混合控制，实时安全。

5） 实现在防爆现场的复杂操作控制。利用全集成自动化的优势，采用iConEx旭永XY800防爆触摸电脑(防爆等级：Exd ib IIBT6+H2)，实现了机组的复杂操作和各种状态信息显示，而且只需一根电源线和两芯屏蔽双绞通讯总线即可完成连接，省却复杂的现场布线和庞大的隔爆操作盘。

6） 模拟量的回路自控。可以进行温度的调节、物位的调节、仓体压力的调节、搅拌转速的调节、扭矩的调节、精确分装重量的调节、搅拌升降位置设定，SIMATIC控制系统可以达到很高的控制精度。

7） 系统采用防爆远程I/O单元式结构，因此实现了单元分步骤调试，调试任务清晰，加快了系统投运速度。

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syhorchid

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ljdj

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