自動(dòng)化技術(shù)在制藥設(shè)備中的應(yīng)用探究

王童

（天津中新藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司第六中藥廠，天津 300401）

1 引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新時(shí)代對(duì)制藥企業(yè)提出了更高的要求，制藥企業(yè)要想適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的步伐，就必須提高生產(chǎn)效率，而提高生產(chǎn)效率離不開(kāi)自動(dòng)控制技術(shù)在生產(chǎn)設(shè)備中的應(yīng)用。常見(jiàn)的自動(dòng)化技術(shù)有CNT技術(shù)和PLC技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上提高了藥企的生產(chǎn)效率，推動(dòng)了藥企的發(fā)展。

2 制藥設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展背景與研究意義

傳統(tǒng)的制藥企業(yè)生產(chǎn)主要依靠人力，尤其是藥品的包裝，需要的勞動(dòng)力更多。大量的勞動(dòng)力意味著高成本的投入，為了降低勞動(dòng)力成本，制藥企業(yè)需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)，通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)來(lái)代替人力勞動(dòng)[1]。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，自動(dòng)化理論逐漸成熟，自動(dòng)化設(shè)備越來(lái)越多，例如，干/濕法制粒機(jī)、旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)等。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，一方面大大減少了勞動(dòng)力，降低了人力成本消耗，另一方面提高了生產(chǎn)效率，使資源得到充分利用，并且提高了制藥企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，有利于企業(yè)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展潮流，避免被時(shí)代所淘汰。

3 自動(dòng)化技術(shù)在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

3.1 CNT技術(shù)在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

3.1.1 CNT技術(shù)在抗菌素發(fā)酵中的應(yīng)用

CNT技術(shù)主要應(yīng)用于抗菌素發(fā)酵，目的是對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行控制和優(yōu)化，而優(yōu)化的依據(jù)則是抗生素在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的各種工藝參數(shù)，其在抗菌素發(fā)酵過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

第一，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到抗菌素發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的各類參數(shù)，使獲取的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，使數(shù)據(jù)分析更加方便，通常包括溫度、體積和壓力等物理量參數(shù)；包含pH值、CO2和O2等物化測(cè)量參數(shù)；基質(zhì)、濃度和產(chǎn)物等化學(xué)測(cè)量參數(shù)；生物量、酶活性和細(xì)胞形態(tài)等生物學(xué)與生化測(cè)量參數(shù)。

第二，能夠在抗菌素發(fā)酵時(shí)對(duì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行有效的控制。例如，確?？咕匕l(fā)酵溫度偏差不大于0.3度；pH值的精度在0.05左右；保證發(fā)酵液重量的精度在1%左右等一系列參數(shù)。

3.1.2 CNT技術(shù)在合成藥生產(chǎn)中的應(yīng)用

在生產(chǎn)合成藥時(shí)，通常會(huì)借用CNT-3000系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)藥物的分解和結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行控制，一般用于規(guī)模較小的合成藥生產(chǎn)[2]。同時(shí)，倘若藥物的反應(yīng)非常劇烈，也應(yīng)該選用CNT-3000系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是將影響藥物合成的因素的反應(yīng)過(guò)程與時(shí)間的關(guān)系以曲線的形式表達(dá)出來(lái)，再進(jìn)一步將曲線劃分為段，將段劃分為點(diǎn)，利用設(shè)定點(diǎn)逼近法將這些點(diǎn)組成若干個(gè)功能模塊，從而完成藥物合成的控制。

3.2 PLC控制技術(shù)在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

3.2.1 PLC控制技術(shù)的基本原理

通常我們也將PLC技術(shù)稱作可編程控制器，這種技術(shù)不但可以對(duì)模擬量進(jìn)行調(diào)控，還能夠控制開(kāi)關(guān)量，便于工作人員對(duì)其進(jìn)行操作。PLC的輸入口能夠與傳感器以及開(kāi)關(guān)相連接，輸出口可以和繼電器、接觸器等相連接。另外，PLC還具有非常好的抗干擾功能，因此，在制藥領(lǐng)域深受歡迎。其基本工作原理就是通過(guò)和顯示屏相連接來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表達(dá)。

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，PLC經(jīng)過(guò)掃描將數(shù)據(jù)信息輸入系統(tǒng)中，輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)I/O接口被儲(chǔ)存下來(lái)。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，PLC工作原理主要是對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，然后對(duì)其進(jìn)行分析與運(yùn)算，最后經(jīng)過(guò)I/O接口轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量而被輸出。

PLC控制技術(shù)結(jié)構(gòu)具有一定的信息存儲(chǔ)功能，當(dāng)接收到客戶相關(guān)的指令和信息的時(shí)候，便可以對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中相應(yīng)的環(huán)節(jié)進(jìn)行一定的調(diào)整處理。

3.2.2 PLC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

PLC的體積非常小，質(zhì)量也很輕，由于它有很多優(yōu)勢(shì)，因此，在制藥企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。其優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：第一，PLC系統(tǒng)既能夠?qū)δM量進(jìn)行控制，還能夠?qū)﹂_(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，在使用時(shí)非常方便。事實(shí)上，由于PLC的輸入口可以和各類開(kāi)關(guān)連接，而輸出口又可以和繼電器、接觸器等進(jìn)行連接，起到較強(qiáng)的抗干擾作用，因此，除了模擬量控制和開(kāi)關(guān)量控制外，其還可以完成智能化集散控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集[3]。第二，利用PLC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與儲(chǔ)存，能夠通過(guò)觸摸屏將采集的數(shù)據(jù)信息顯示出來(lái)，便于數(shù)據(jù)的分析和處理，同時(shí)還能夠提高設(shè)備的自動(dòng)化與智能化。第三，在互聯(lián)網(wǎng)的作用下，PLC系統(tǒng)可以完成實(shí)時(shí)控制，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管控，達(dá)到分散控制和集中管理的目的。第四，PLC系統(tǒng)的可操作性強(qiáng)，倘若系統(tǒng)設(shè)定的程序出現(xiàn)了問(wèn)題或者不滿足生產(chǎn)要求時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行重新編程，操作方便快捷。

3.2.3 PLC技術(shù)在制藥設(shè)備中的應(yīng)用

①PLC自動(dòng)控制技術(shù)在配藥設(shè)備領(lǐng)域的具體應(yīng)用。就現(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)制藥企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)化技術(shù)就是PLC技術(shù)，其對(duì)藥企的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。在制藥領(lǐng)域，PLC技術(shù)可以應(yīng)用于配藥設(shè)備中，通過(guò)預(yù)先在系統(tǒng)中設(shè)置好藥物配方，配藥設(shè)備便可以根據(jù)配方自動(dòng)進(jìn)行取藥、發(fā)藥和封裝，節(jié)省了勞動(dòng)力，提高了配藥效率?，F(xiàn)階段，我國(guó)使用最多的中藥智能配藥機(jī)控制系統(tǒng)主要包括兩部分：一部分是PC機(jī)，用來(lái)進(jìn)行信息的系統(tǒng)管理和控制方法的規(guī)劃，另一部分是PLC機(jī)，主要是對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行具體的執(zhí)行。在設(shè)計(jì)配藥系統(tǒng)時(shí)，結(jié)合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，一方面提高了取藥的精確度，另一方面也使配藥更加自動(dòng)化，有效地提高了配藥質(zhì)量和效率，為中藥相關(guān)從業(yè)者解決了很多問(wèn)題。我國(guó)眾多制藥企業(yè)應(yīng)用PLC技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)表明，PLC技術(shù)除了可以改進(jìn)配藥工藝，提高工作效率外，還能夠節(jié)省大量的原材料，既節(jié)約了成本，又節(jié)約了資源。②PLC自動(dòng)控制技術(shù)在包衣設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。在現(xiàn)代化制藥包衣設(shè)備中，常見(jiàn)的制藥包衣設(shè)備是以西門子系列PLC為控制器，以TP270為人機(jī)交互界面。原始包衣設(shè)備擁有的進(jìn)風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)、蠕動(dòng)泵和噴槍控制閥等原有設(shè)備被簡(jiǎn)化為對(duì)機(jī)器內(nèi)溫度、儀器主機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速、滾筒承壓的控制以及排風(fēng)量等制造包衣等重要因素的直接控制，由此實(shí)現(xiàn)了包衣設(shè)備的全自動(dòng)化。事實(shí)上，PLC系統(tǒng)的控制已經(jīng)可以使包衣的所有環(huán)節(jié)都受益了。③PLC自動(dòng)控制技術(shù)在藥品灌裝和包裝設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。在藥物的罐裝和包裝環(huán)節(jié)，通常也會(huì)利用PLC控制技術(shù)。由于其包裝設(shè)備具有機(jī)電一體化的特征，經(jīng)常導(dǎo)致聯(lián)動(dòng)機(jī)的各部件運(yùn)作不穩(wěn)定，此時(shí)，利用PLC控制技術(shù)就可以解決這個(gè)問(wèn)題，這是因?yàn)镻LC技術(shù)具有較高的抗干擾性。不論工作環(huán)境多么惡劣，其都不會(huì)受到強(qiáng)烈干擾，并且能夠持續(xù)保持良好的工作狀態(tài)。

真空拉模包裝機(jī)通過(guò)引用PLC控制系統(tǒng)，不僅可以保持包裝精度，保證工作效率，還能夠?qū)鹘y(tǒng)的步進(jìn)鏈傳統(tǒng)系統(tǒng)、模具加熱系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)有效組合起來(lái)，最終形成的包裝機(jī)具有多種功能，可以靈活控制步進(jìn)鏈的啟動(dòng)、運(yùn)行、降速以及停車，同時(shí)對(duì)熱風(fēng)磨具加熱、成型等進(jìn)行精確控制。應(yīng)用此系統(tǒng)不僅可以節(jié)約生產(chǎn)成本，還可以提高控制效果，提高生產(chǎn)效益。

除此之外，制藥企業(yè)還會(huì)利用PLC控制技術(shù)對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行高溫殺菌，對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行相應(yīng)的處理。不論是高溫殺菌還是廢水處理，PLC系統(tǒng)都可以保持較高的精確度，進(jìn)而確保工作的質(zhì)量。另外，PLC控制系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄與儲(chǔ)存，便于工作人員了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，也在一定程度上保證了工作人員的安全。

4 結(jié)語(yǔ)

制藥企業(yè)要想在社會(huì)快速發(fā)展的背景下緊跟潮流，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中拔得頭籌，就必須提高企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和水平，這需要企業(yè)綜合利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，將其優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。自動(dòng)化技術(shù)是制藥企業(yè)與社會(huì)接軌的重要橋梁，是推動(dòng)我國(guó)制藥水平的重要武器，對(duì)推動(dòng)我國(guó)藥企發(fā)展具有重要意義。