模拟制药设备的监控和管理系统设计
实现了通过技术改造来节能降耗、提高工业制药技术经济效益的目的，具有较好的推广应用价值。数据库管理系统主要具有实用、操作方便、使用简单、安全可靠、功能较完善等特点, 已成功应用于工程中, 基本能满足用户的需求[4]。
严密的监控和管理系统设计,可以提高劳动生产效率, 减少人为失误与计量误差。当发生突发性实时事件时, 实时数据处理软件模块通过对关键数据的监控与分析, 报告并用当前的准确数据对它们进行指导和处理, 及时做出反应,使得生产的运行状态保持平稳。制药设备的监控和管理系统的实现，不仅为制药行业带来了大大的便利和实际意义，同时也揭示出监控和管理系统的重要性和未来发展的优势。在各个行业都可以同样应用监控和管理系统，为行业的劳动生产效率和经济效益带来了巨大的便利。
1.2 制药的监控和管理现状
随着我国经济的发展，制药设备全自动化生产已经得到大范围的普及。传统的制药设备自动控制系统多采用继电器控制，随着执行机构的增多，功能的增强，使得机器越来越复杂，给制造、调整、使用和维修均带来不便，并且会使故障率增加。随着社会生产的发展，这种控制方式已经越来越不适应这种快速发展的潮流，而且对人力和物力资源也是一种浪费。因此，亟需一种简单的方式来控制。现今，人们对制药设备监控自动化的要求越来越高，传统的制药设备监控方式已无法满足用户的各种需求。所以通过计算机软硬件控制的制药设备监控和管理系统的重要性显得尤为重要。
我国在20世纪60年代,制药生产过程朝着规模化、连续生产、综合利用方向迅速发展，此时,在实际生产中应用的自动控制系统主要是温度、压力、流量和液位4大参数的PID的控制系统。20世纪80年代以来,GMP的实施,对药品质量要求更高,先进生产设备的大量引入,使自动化程度显著提高，自动化技术已成为现代制药工业提高效率、保证产品质量的必不可少的生产技术手段,并且自动化技术已发展为控制和管理一体化的综合自动化系统,社会和经济效益也越来越模拟制药系统加热部分控制系统的设计显著[5]。
制药行业发展到今天，日益注重生产的高效以及成本的节约，而自动化信息技术的应用当之无愧成为提高生产效率和优化管理的最强有力的手段，很多业界的成
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功案例也使我们深刻感受到自动化信息技术为制药业所带来的巨大变化，从某种意义上说，自动化信息技术应用程度的高低决定了一个药厂的竞争力和发展空间，制药行业着眼于过程控制和自动控制仍将是企业取得成功的关键。药品生产的发展经历了由简单到复杂、规模不断扩大的过程,其相应的控制技术也经历了一个不断完善、不断发展的过程[6]。随着GMP的实施,对药品质量的要求越来越严格,越来越注重对生产过程的控制,保证各种操作具有重演性、可追溯性。大力发展工业过程自动化技术,是确保产品质量的重要手段，自动化技术的实施也是确保制药生产过程达到安全生产、降低消耗、高效产出、利于环保等综合生产目标的必经之路。
1.3 本文主要研究工作内容
对制药控制系统进行现场实际调研，以实验室现有的A4200系统为平台，应用西门子S7-300 PLC系统，采用组态软件组态王进行监控，设计制作出组态画面，管理用户人员，并对设备的报警进行实时的监控与记录；同时用ACCESS进行数据的实时采集和记录，完成模拟制药设备系统的监控和管理设计。论文第一章对选题背景和研究意义及主要研究工作概述；第二章对控制对象进行介绍；第三章对控制系统进行设计；第四章对监控系统组态王进行设计；第五章进行管理系统数据库的设计；第六章对技术经济进行分析；最后第七章对论文进行总结与展望。
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第二章 模拟制药系统总体设计方案
2.1 模拟制药设备介绍
2.1.1 A4200设备简介
A4200是北京华晟云联科技有限公司的主推产品，该产品不仅仅是一个大型的四大热工参量实验平台，而是一个流程化工厂的模拟，包括制药、饮料加工等等。具有工程化的布线、配电、中央控制室的设计。可以提供该系统的REALMIS软件系统，形成一个完整的工厂网络架构。而且A4200还支持Profibus、FF、DeviceNet、Hart等工业现场总线。产品可和近40种控制系统进行连接，包括国内外先进的DCS系统，如和利时MACS 系统、浙大中控JX300、西门子PCS7系统、横河CENTUM CS3000，霍尼韦尔TDC3000，ABB的AC800F等等。在广西机电、重庆文理学院、黄石理工学院，等获得了应用[7]。
A4200可以单独作为一个系统，形成一个完整的集成自动化工厂的概念，也可以作为IASYS集成自动化系统中的一部分。
同时A4200具有以下特色：
1）工艺上完全模拟一个流程化工厂。
工厂的生产需要提供两种原料，原来A和原料B。首先进行原料混合，严格按照一定的比例。一定时间后进行预热，进入反应罐进行反应。
2）独一无二的兼容RealMis系统
如果实验室配有Realmis系统，工厂的所有数据可建立实时数据库。包括原料的消耗和成品，而且产品有废品和合格品的区分，从不同的管道流出。信息经过数据服务器，经过了路由器提供给管理层，管理层在WEB页面上可以决策：采购、销售、质量控制等。
3）产品外观和结构上完全模拟工厂
综合过程控制实验系统全开放式，结构管路清晰，配电柜和控制柜独立设计。并强调自由接线，方便维护，工业化特性非常强。除了模拟实训工厂之外，还可以实现仪器仪表接线、校准实验和传感器、执行器特性测量实验，以及的仪表控制回路等实验。
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4）系统网络结构上完全模拟工厂
提供四个层次的网络架构，包括现场层，车间层，监控层和管理层。如果应用于集成自动化中，还可以包括工业以太网交换机、路由器、防火墙、无线以太网等数据网络设备。
5）具有更好的维护性和扩展性
A4200和其他厂家的产品比较具有明显的特色，系统更加符合工业现场，具有非常好的可扩展性、安全性、和可维护性[8]。
2.1.2 系统工艺流程图
A4200综合过程自动化工厂系统结构图如下图2-1所示
A4200综合过程自动化工厂实训系统FT201XV202XV204 一定温度和压力下，反应罐中进行反应。压力和温度控制错误，则废品压力表XV203 变频器FTFV201LT201202XV201JV103溢出管没有画出JV105 混合罐V101 LT202JV115JV116JV109混合罐V102FT301TETE404PT401LS401罐子轮流工作 JV106QV202JV114常压LT401TE403LS402P101U101PTQV201201QV203TE401FTTE301401TE302 原料A啤酒花反应罐A101加热罐JV111QV204溢出管U102JV101 半成品罐V103变频器混合好的A+B原料JV107LT203TEJV108JV113FV401JV112P102JV102换热器E101402XV301 U401P104JV110XV111原料B无氧纯水变频器废品通道JV109U301变频器P103散热器原料A灌原料B灌半成品灌混合的废品灌半成品灌不合格成品灌合格成品灌软水灌（补水）泄水通道独立容器
图2-1 控制系统工艺流程图
2.1.3 系统流程模拟简介
A4200可以模拟化工、制药等流程。本论文中以模拟制药厂为例。
某种药品需要两种原料，一种A原料，一种B原料。两种原料A 和B 通过P101 和P102进入混合罐V101或混合罐V102 进行混合，两种原料需要按照一定比例混合，而且要混合充分。这个混合比例可控的。两个罐子切换工作，以便让混
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合好的半成品流到半成品罐。如果在罐内的比例不合适，则成为废品，被流入到废品通道。注意，并不是流量的比例，而是流量的积算比例[9]。
半成品经过热交换预热，加热进入反应罐。在反应罐中保持一定的温度和液位高度，进行反应。如果温度保持合适（30度-40度），液位（不超过40厘米），则成为正品，否则打开XV203，让产品进入废品通道。这个反应是连续的，所以如果出现废品，则让XV203在出现正品后持续打开1分钟，就可以出正品了。
另外，P104 将加热罐加热后的水送入换热器与混合原料进行热量交换，使混合液体温度达到工艺要求，最后出来的水再回到加热罐，由此形成了一个水循环。锅炉一般情况不会缺水，在缺水时有液位开关报警。要求立即暂停生产，然后通过改变阀门开关来手动补水。
2.2.系统工艺设备
2.2.1 原料混合系统
原料混合系统分成两个部分，一个是储水箱和水泵系统，一个是A,B混合水箱和半成品水箱，如图2-2、2-3所示：
图2-2 原料罐
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