探讨中药生产的自动化

0 引言

现阶段，国内大部分中药的生产仍以人工为主，直接影响了产品的产量与质量稳定性。为此，在中药生产中合理运用计算机计算控制系统，即可实现生产过程的自动化以及连续化，确保中药药品产量，并不断提高生产的合格率。

1 中药生产控制系统结构阐释

在中药生产中引入控制系统的目标就是自动化地监控多种公用系统，集中包括中药提取生产线、中药制粉生产线、空调以及水处理等等[1]。在此系统中，涵括大量监控点以及调节回路，控制对象模块也相对复杂，所以系统本身需具备一定的控制运算能力[2]。由RockwellAutomation 公司所研制的Control-Logix 系统，模块化与小型化特征明显，同时具备较强的网络通讯能力，进而能够在复杂工作环境中运行，且带电维护能力突出，所以将此系统应用于中药生产中，并作为主体控制系统使用。

1.1 系统硬件结构

上位机、执行器、现场仪表和控制站等是组成系统的主要硬件结构。在系统中，合理设置CPU 热备冗余控制站，数量为5 个，主要负责对中药提取生产线和中药制粉生产线、公用系统的控制[3]。因煎煮工段与主控室距离相对较远，所以同样设置现场操作站。各站与扩展机架即可利用Controllnet 控制网实现连接目的。而控制站同样负责浮点运算、模拟控制以及逻辑时序控制等多种功能的运行，借助安全栅隔离后，系统内本安仪表信号即可进入到控制站内。

参考生产工艺和操作监视基本要求，系统内还设置了操作员站以及工程师站，可借助冗余网络以及控制站实现连接目的[4]。而且，各站都能够综合管理系统信息，能够对系统的实际运行情况、故障报警以及参数存档等多种功能进行实时监视，同样可以独立操作系统。操作人员利用人机接口，能够对生产状态和记录的历史事件形成深入了解，更好地控制并调度中药的实际生产。

为确保控制系统运行的可靠性与稳定性，将双网冗余运用在计算机和控制器通讯中，而控制器则运用的是1:1 的冗余配置方式[5]。

1.2 系统网格结构

在此控制系统中，其网络通讯功能突出，而网络结构则涵括了信息网络、设备网络以及控制网络。

1.2.1 设备网络分析

控制系统中设置超过1000 个的两位式气动阀门，分布在各工艺设备和附近管道之上，集中性较强。结合现场的实际情况，还设置了超过50 个的阀门控制器，利用网桥在控制网上分组挂接，且各阀门控制器能够对两位式阀门输入与输出进行必要控制[6]。

在布局方面，选择使用Devicenet 现场总线，能够使现场的布线与安装等费用与工作量明显减少，安装材料也显著减少，调试与校对工作随之减少。其中，Devicenet 主要是对CAN 数据链路层进行使用的MAC 协议。特别是CAN 协议配置十分灵活，具有报文优先权，在系统范围内数据相对连贯。正是因为Devicenet 的通讯协议是公开的，所以在网络中可集成各厂家设备，开放性特性突出。

1.2.2 控制网络分析

在此控制系统中，控制网络选择使用了Controllnet 网络，其属于工业局域网络，性能理想，且网络标准是IEC实际的通讯速率达到5MB。

网络在生产者模式或者是消费者模式下，通过对时间片技术的运用，即可在原理层面对网络阻塞的问题予以及时解决，使得网络效率显著提升。而且，控制网络的诊断功能极强，冗余配置也具有一定的可靠性特征[7]。

在对控制网络使用的过程中，CPU 即可监控全部I/O 模块以及Devicenet 模块，同样能够实现彼此间的正常通讯。另外，操作员站与工程师站能够借助控制网络，在特定权限范围内监控控制系统，进而完成组态以及保存信息的任务。

1.2.3 信息网络分析

对于信息网络而言，主要使用的是100MB 的以太网，可保证操作员站、工厂管理网络和工程师站之间信息的有效传输，且实现资源的共享。在对信息网络运用的过程中，能够实现远程监控以及诊断的目标，创建综合实时信息库，使企业在调度与决策方面获得有价值的参考依据。

1.3 系统现场仪表与执行器

此控制系统能够自动化地检测中药生产期间的实际流量、密度以及压力、液位和温度等多种参量，同时科学化地控制两位式气动阀门、气动调节阀门、计量泵和变频器、电磁阀等多种类型执行器，对不同类型的泵与电机同样可加以控制。系统内涵括的阀门、仪表以及执行器都选择的是进口设备亦或是国内的优质产品，具有较高的精准度以及可靠性能[8]。

文章来源：《中国中药杂志》 网址: http://www.zgzyzzzz.cn/qikandaodu/2021/0510/1120.html