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台达自动化产品在干燥制粒（制药）设备上的应用 |
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newmaker |
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摘要：本文主要介绍干燥制粒（制药）设备上的使用台达自动化产品需要用到的功能及能达到效果。从现有的设备要求来看，台达自动化产品完全能够满足这些类型制药设备的功能需求。
关键词：干燥；制粒；加热；变频器；触摸屏；PLC
1 干燥制粒（制药）设备基本原理
人工把物料加入容器，然后PLC控制电磁阀把容器密封。启动风机往容器内鼓风（即进风），进风需要经过加热及过滤。进风将物料吹起呈沸腾状。物料沸腾后需要通过喷枪往物料上喷浆料（即喷雾）。喷雾完成后继续进风将物料吹干即可。
2 控制系统要求
（1）控制电磁阀按逻辑动作；
（2）控制加热器，精确控制进风温度；
（3）采集传感器信号并保存、打印；
（4）存储设置参数；
（5）控制风机频率和喷液电机的频率。
控制系统方案如图1所示。
图1 控制系统方案
其中，触摸屏、PLC、变频器都采用台达产品。模拟量模块主要采用04AD和04DA模块，温度模块主要采用04PT、04TC、DTC1000。打印机为选配，主要采用EPSON的ME2或者或炜煌微打。
3 解决方案
控制电磁阀按逻辑动作。这个是PLC的基本功能，采用台达ES2及EH PLC均能满足要求，而且控制可靠。PLC输出点控制继电器，再由继电器控制电磁阀，这样就解决了由于接线错误，造成PLC输出点损坏的问题，而且设备出现动作故障后，方便客户更简单的判断故障原因及解决故障。比如说，某个电磁阀不动作，只需要看对应的继电器灯是否亮，其触点是否接通。如果继电器正常，就是电磁阀的问题。得出结论后由用户自行更换即可。避免设备厂家派人过去解决，节约了成本。采用台达触摸屏，可以提示操作者按步骤操作，在没有满足条件的情况下，禁止操作者进行某些操作，保证了操作者的人身安全和财产安全。可以把动作过程以动画的形式显示出来，方便客户理解设备的原理，观察设备的运行状况。利用报警功能，方便客户维修。
控制加热器，精确控制进风温度。一般要求进风温度控制在±0.5℃以内。一般加热方式有2种：电加热和蒸汽加热。这两种加热器的原理都是控制加热器的温度，从而影响加热器与空气的热交换达到控制进风温度的目的。电加热根据加热功率大小分别采用固态继电器和可控硅移相触发2种方式。蒸汽加热采用比例阀控制进入加热器的蒸汽量，进而控制加热器温度。
固态继电器加热（电加热）主要应用于小型设备，这种设备用于制药厂家摸索工艺。温度控制精度越高越好。这种情况我们一般采用台达DTC1000V温度控制模块。该模块测温准确，可以接热电阻及热电偶等多种不同类型传感器，其输出的12V脉冲可以直接控制固态继电器，简化了电路。PLC通过RS485读取模块的测量值，写入温度控制的目标值，根据需要启动模块的自整定功能（AT）。使用该模块后，试机时只需要进行一次自整定，完全可以不用手动修改PID参数就可以达到很好的控制效果，实际温度可以控制在设定温度的±0.1℃以内。
可控硅移相触发方式（电加热）和蒸汽加热方式一般用在大设备上，这种设备大批量生产。二者都需要用0～10V或者4～20mA的模拟量信号控制。这种情况我们一般采用台达04PT或者04TC模块测量温度，配合PLC的模糊温度控制功能（FTC指令），通过04DA模块输出模拟量信号进行加热控制。FTC指令主要有2个参数，控制周期和加热环境选择，这2个参数都在触摸屏上列出供用户更改，如下图2所示。用户根据加热器功率不同，选择合适的控制周期和加热环境，可以让实际温度控制在设定温度的±0.3℃以内。
图2 柱状图显示当前FTC指令的输出值，方便技术人员调试
采集传感器信号并保存、打印。在生产过程中需要采集进风的风量，容器内的负压值等信号。这些信号由传感器变成4～20mA的模拟量信号输出到04AD模块上，PLC读取04AD的转换值并计算后在触摸屏上显示。利用触摸屏的历史缓冲区功能，可以定时把这些信号存储在触摸上。存储的数据量根据不同型号的触摸屏略有不同，如果需要大量存储数据，可以插入U盘，把数据存入U盘。数据存储到触摸屏上以后，可以用历史趋势图做成曲线，或者用历史数值数据表显示在触摸屏上，可以复制到U盘上（CSV格式），然后在计算机上编辑。这些只需要在触摸屏上作个元件就可以完成，非常方便。还可以用宏指令GETHISTORY配合触摸屏的打印功能打印出来。如图3所示。
图 3 用户选择打印起始记录和打印结束记录后，会显示出起始记录和结束记录的时间及数据，还可以显示出当时的参数值（SET PARAMETERS部分）。按“打印按钮”开始打印。打印的格式可以自己设计，例如加入自己公司的LOGO、必要的提示信息等。
在存储设置参数方面，使用触摸屏的配方功能可以很方便地实现。只需要改变RCPNO的值就可以选择对应的配方，使用BMOV宏指令可以把配方传到PLC里或者把PLC的值传到配方里。
在控制风机频率和喷液电机的频率方面，风机使用台达VFD-F系列变频器，喷液电机一般采用VFD-M系列变频器。台达变频器都带有RS485通讯口，可以很方便的和PLC连接，PLC使用MODWR、MODRD指令和变频器通讯，可以在触摸屏上修改变频器频率，显示变频器工作状态并控制变频器的启停，不需要额外增加元件。台达变频器的可靠性，大大减少设备厂家的售后服务成本。
4 总结
在干燥制粒（制药）设备上使用台达的触摸屏、PLC、变频器可以满足该类型设备的控制要求，而且线路简单、集成度很高、使用方便、故障率低、节约成本。
现在的工厂自动化程度越来越高，需要把工厂里不同的设备集中起来进行监控和控制，对设备厂家提出了更多的要求，要求厂家提供的设备能接入工厂现有的控制系统。在这方面，台达提供了串口的MODBUS、以太网的MODBUS解决方案以及CANOPEN总线的解决方案。目前已经有很多厂家在采用串口的MODBUS将台达触摸屏连接到上位机监控系统上。台达提供的解决方案，将帮助更多的设备厂家方便地将设备融入到集中控制系统中。(end)
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(8/8/2011) |
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