一种一键式化胶系统

申请号 CN201710414468.9 申请日 2017-06-05 公开(公告)号 CN107053521A 公开(公告)日 2017-08-18
申请人 温州天富机械有限公司; 发明人 邵成国; 汪剑豪; 王双喜; 邵建一;
摘要 本 发明 公开了一种一键式化胶系统,该系统包括PLC、 真空 系统、压 力 变送器、加压系统、呼吸 阀 、 泡沫 探测器、 温度 变送器、热 水 系统、压力 开关 、 变频器 、搅拌系统、重量变送器、CIP阀、出料阀、进料阀、化胶罐、 气动 阀和控制 软件 ,其中重量变送器将在线重量传送到PLC,由PLC控制进料阀和出料阀;温度变送器将物料温度传送到PLC,由PLC控制热水系统供水和停水;压力变送器将化胶罐的罐内压力传送到PLC,由PLC控制真空系统、加压系统和呼吸阀;泡沫探测器将BOOL型气泡位 信号 传送到PLC,由PLC控制呼吸阀和真空系统;压力开关将BOOL型信号传给PLC,PLC判断是否运行或中断执行 气动阀 动作指令;变频器将信号传送给PLC,PLC通过变频器对搅拌系统进行控制。
权利要求

1.一种一键式化胶系统,其特征在于,所述一键式化胶系统包括PLC、真空系统、压变送器、加压系统、呼吸泡沫探测器、温度变送器、热系统、压力开关变频器、搅拌系统、重量变送器、CIP阀、出料阀、进料阀、化胶罐、气动阀和控制软件,其中搅拌系统中的搅拌器设置在化胶罐中,压力变送器、呼吸阀、气动阀、泡沫探测器、温度变送器、压力开关、变频器、重量变送器、CIP阀、出料阀、进料阀、均设置在化胶罐上;重量变送器将在线重量传送到PLC,由PLC控制进料阀和出料阀;温度变送器将物料温度传送到PLC,由PLC控制热水系统供水和停水;压力变送器将化胶罐的罐内压力传送到PLC,由PLC控制真空系统、加压系统和呼吸阀;泡沫探测器将BOOL型气泡位信号传送到PLC,由PLC控制呼吸阀和真空系统;压力开关将BOOL型信号传给PLC,PLC判断是否运行或中断执行气动阀动作指令;变频器将信号传送给PLC,PLC通过变频器对搅拌系统进行控制;
所述的控制软件包括密码管理系统、配方管理系统、重量控制系统、温度控制系统、真空控制系统、搅拌控制系统、脱泡控制系统、压力控制系统、CIP在线清洗系统、报警控制系统、测量校准系统、时间校准系统、数据记录和输出系统;
其中密码管理系统通过系统管理员分配各级人员密码,通过密码登录系统和执行不同权限的操作;
配方管理系统遵循设备和生产过程相分离的原则,采用配方驱动设备的控制模式,产品和完成该产品的所有工艺参数和功能模由用户设计;
重量控制系统通过在线称重,控制原料进料量、出料量、监视真空损失量,确保物料重量的精确性;控制CIP在线清洗热水重量;
温度控制系统保证工艺热水的供应和化胶时温度的精准性,同时防止过高温度对胶液造成不可逆破坏;
真空控制系统用于原料的真空上料、胶液的真空脱泡和设备的真空检漏;
搅拌控制系统通过控制搅拌器的转速和时间,加快原料溶解混合和胶液气泡的上升;
脱泡控制系统用于检测和控制真空脱泡时泡沫的上升高度,避免物料被真空吸入管道中,造成真空管和设备堵塞和物料损耗;
压力控制系统用于气密性检查和加压出料,同时防止气压过高对设备造成破坏;
CIP在线清洗系统用于化胶罐的清洗;
报警控制系统用于急停报警、设备的过载报警、公用介质和过程参数的超限报警、易损件和部件清洁维修维护预警;
测量校准系统用于各种变送器校准值的输入,减少测量误差;
时间校准系统用于系统时间的校准;
数据记录和输出系统能对所有涉及的动作和过程参数进行记录,并能储存和导出所记录的数据。
2.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的密码管理系统采用三级密码管理,不同等级拥有不同权限,当用户输入登录密码时,密码管理系统对登录密码进行验证,如果正确,则进入相应权限的操作,如果错误,需重新输入密码;当同一用户密码连续三次输入错误时,系统程序回复到初始状态,需要管理员权限才能解
3.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的配方管理系统遵循设备和生产过程相分离的原则,采用配方驱动设备的控制模式,把完成化胶涉及的参数和过程划分为数据块和动作块,采用二维表单形式进行自由组合,由二维表单生成的操作步骤和指标数据,由PLC按顺序号逐条执行。
4.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的重量控制系统具有去皮置零功能、防错功能、定量出料功能和容错功能,其中去皮置零功能是指进原料前,将原设备系统的重量去皮置零;防错功能是指实时检测加入的原料或介质的重量值,将数据实时传送到PLC,以控制相关自动进料阀,防止某物料加入量过少或超量;定量出料功能是指按预设的出料量,精准出料;容错功能是指按物料进出的允许偏差值,许可执行下一步操作。
5.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的温度控制系统用于控制工艺加热介质温度和罐内温度,罐内温度按过程分为投明胶温度、胶液温度和出料温度;
所述的真空控制系统用于原料的真空上料、胶液的真空脱泡和设备的真空检漏;其中原料的真空上料是真空抽吸物料入罐,减少人工操作和扬尘;胶液的真空脱泡是通过降低气泡的外压,当气泡内压大于外压和表面张力时,气泡破裂,脱掉胶液中的气泡;设备的真空检漏是检查设备系统在真空状态下的气密完好性,判断是否存在泄漏点。
6.如权利要求1至5任一项所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的搅拌控制系统通过控制搅拌器的转速和时间,加快原料溶解混合和胶液气泡的上升;所述的搅拌器用于加快传热和物料混合,同时防止局部温度过高对胶液分子造成破坏;所述的搅拌控制系统通过PLC把转速设定值转换成频率,传送到变频器,由变频器送出对应的电压频率到电机,完成转速的设定和控制;PLC内部的计时器对搅拌器的运转时间进行计时。
7.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的脱泡控制系统依靠脱泡总时间和胶泡探测器感应到的信号判断脱泡是否完成,当气泡量不足以引发探测信号时,由设定的脱泡总时间来判断;当胶泡探测器探测到信号时,PLC以设定的信号间隔时长来判断脱泡是否完成。
8.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的压力控制系统用于加压检漏、设备破空、加压出料和设备内部清洗吹扫,其中加压检漏是检查设备系统在维持一定压力下的气密完好性,判断是否存在泄漏点;设备破空是将设备内压维持与外部环境压力一致,便于临时性取样和处理事件。
9.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的CIP在线清洗系统采用热水、纯化水清洗和空气吹扫的流程,包括热水浸泡、热水冲洗、纯化水冲洗和压缩空气吹扫的步骤,其中热水浸泡是加入定量的热水后,浸泡预定的时间,让残留物料充分溶解于热水,之后排放干净,起到破坏物料结构和巴氏消毒作用;热水冲洗是为了将未排净的水溶物冲洗干净,纯化水冲洗是用纯化水将设备内部冲洗干净,确保无重金属残留,压缩空气吹扫是用压缩空气将设备内部吹干,确保无残留水,防止细菌滋生。
10.如权利要求1所述的一键式化胶系统,其特征在于,所述的报警控制系统设计有过程报警和预示性报警,分为数字型和布尔型,用于监视化胶设备和操作过程,并能够自动执行保护程序,防止发生事故。

说明书全文

一种一键式化胶系统

技术领域

[0001] 本发明涉及软胶囊生产技术领域,具体涉及一种一键式化胶系统。

背景技术

[0002] 软胶囊属于胶囊剂的一种包装方式,该方式因为能掩盖药物不良嗅味,提高药物稳定性生物利用率高,内容物均一性好,含量偏差非常低,在药品和保健食品领域得到了
广泛的应用,特别是由于给药形式的改变,极大的推动了我国中医药事业的发展。
[0003] 软胶囊由囊皮和内容物两部分构成,囊皮主要由囊材、增塑剂组成。囊皮的制备通常称为化胶,所得制品称为胶液。化胶是软胶囊一个关键的工序和质量控制环节,涉及
到加热溶解、混合、脱泡、分子链重构,是一系列复杂物理过程的组合。
[0004] 目前国内外的软胶囊化胶设备,基本上是手动操作,通过一键式来完成整个化胶过程的自动化系统还未出现,标准化和无人化化胶操作在目前是空白。这种状况不利于
增强消费者信心,不利于企业实现智能制造,不利于监管机构建设远程监控网格,传统生产
方式浪费了整个社会大量的人物力。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术中存在的问题,本发明提供一种一键式化胶系统,该一键式化胶系统通过控制软件,自动控制化胶的各个操作步骤,监视和控制温度、压力、搅拌转速和
时间、重量等工艺参数,实现标准化、自动化、无人化生产。
[0006] 为实现上述目的,本发明所述的一键式化胶系统包括PLC、真空系统、压力变送器、加压系统、呼吸泡沫探测器、温度变送器、热水系统、压力开关变频器、搅拌系统、重量
变送器、CIP阀、出料阀、进料阀、化胶罐、气动阀和控制软件,其中搅拌系统中的搅拌器设置
在化胶罐中,压力变送器、呼吸阀、气动阀、泡沫探测器、温度变送器、压力开关、变频器、重
量变送器、CIP阀、出料阀、进料阀、均设置在化胶罐上;重量变送器将在线重量传送到PLC,
由PLC控制进料阀和出料阀;温度变送器将物料温度传送到PLC,由PLC控制热水系统供水和
停水;压力变送器将化胶罐的罐内压力传送到PLC,由PLC控制真空系统、加压系统和呼吸
阀;泡沫探测器将BOOL型气泡位信号传送到PLC,由PLC控制呼吸阀和真空系统;压力开关将
BOOL型信号传给PLC,PLC判断是否运行或中断执行气动阀动作指令;变频器将信号传送给
PLC,PLC通过变频器对搅拌系统进行控制;
所述的控制软件包括密码管理系统、配方管理系统、重量控制系统、温度控制系统、真
空控制系统、搅拌控制系统、脱泡控制系统、压力控制系统、CIP在线清洗系统、报警控制系
统、测量校准系统、时间校准系统、数据记录和输出系统;
其中密码管理系统通过系统管理员分配各级人员密码,通过密码登录系统和执行不同
权限的操作;
配方管理系统遵循设备和生产过程相分离的原则,采用配方驱动设备的控制模式,产
品和完成该产品的所有工艺参数和功能模块由用户设计;
重量控制系统通过在线称重,控制原料进料量、出料量、监视真空损失量,确保物料重
量的精确性;控制CIP在线清洗热水重量;
温度控制系统保证工艺热水的供应和化胶时温度的精准性,同时防止过高温度对胶液
造成不可逆破坏;
真空控制系统用于原料的真空上料、胶液的真空脱泡和设备的真空检漏;
搅拌控制系统通过控制搅拌器的转速和时间,加快原料溶解混合和胶液气泡的上升;
脱泡控制系统用于检测和控制真空脱泡时泡沫的上升高度,避免物料被真空吸入管道
中,造成真空管和设备堵塞和物料损耗;
压力控制系统用于气密性检查和加压出料,同时防止气压过高对设备造成破坏;
CIP在线清洗系统用于化胶罐的清洗;
报警控制系统用于急停报警、设备的过载报警、公用介质和过程参数的超限报警、易损
件和部件清洁维修维护预警;
测量校准系统用于各种变送器校准值的输入,减少测量误差;
时间校准系统用于系统时间的校准;
数据记录和输出系统能对所有涉及的动作、过程参数进行记录,并能储存和导出所记
录的数据。
[0007] 所述的密码管理系统采用三级密码管理,不同等级拥有不同权限,当用户输入登录密码时,密码管理系统对登录密码进行验证,如果正确,则进入相应权限的操作,如果错
误,需重新输入密码;当同一用户密码连续三次输入错误时,系统程序回复到初始状态,需
要管理员权限才能解
[0008] 所述的配方管理系统遵循设备和生产过程相分离的原则,采用配方驱动设备的控制模式,把完成化胶涉及的参数和过程划分为数据块和动作块,采用二维表单形式进行自
由组合,由二维表单生成的操作步骤和指标数据,由PLC按顺序号逐条执行。
[0009] 所述的重量控制系统具有去皮置零功能、防错功能、定量出料功能和容错功能,其中去皮置零功能是指进原料前,将原设备系统的重量去皮置零;防错功能是指实时检测加
入的原料或介质的重量值,将数据实时传送到PLC,以控制相关自动进料阀,防止某物料
加入量过少或超量;定量出料功能是指按预设的出料量,精准出料;容错功能是指按物料进
出的允许偏差值,许可执行下一步操作。
[0010] 所述的温度控制系统用于控制工艺加热介质温度和罐内温度,罐内温度按过程分为投明胶温度、胶液温度和出料温度。
[0011] 所述的真空控制系统用于原料的真空上料、胶液的真空脱泡和设备的真空检漏;其中原料的真空上料是真空抽吸物料入罐,减少人工操作和扬尘;胶液的真空脱泡是通过
降低气泡的外压,当气泡内压大于外压和表面张力时,气泡破裂,脱掉胶液中的气泡;设备
的真空检漏是检查设备系统在真空状态下的气密完好性,判断是否存在泄漏点。
[0012] 所述的搅拌控制系统通过控制搅拌器的转速和时间,加快原料溶解混合和胶液气泡的上升;所述的搅拌器用于加快传热和物料混合,同时防止局部温度过高对胶液分子造
成破坏;所述的搅拌控制系统通过PLC把转速设定值转换成频率,传送到变频器,由变频器
送出对应的电压频率到电机,完成转速的设定和控制;PLC内部的计时器对搅拌器的运转时
间进行计时。
[0013] 所述的脱泡控制系统依靠脱泡总时间和胶泡探测器感应到的信号判断脱泡是否完成,当气泡量不足以引发探测信号时,由设定的脱泡总时间来判断;当胶泡探测器探测到
信号时,PLC以设定的信号间隔时长来判断脱泡是否完成。
[0014] 所述的压力控制系统用于加压检漏、设备破空、加压出料和设备内部清洗吹扫,其中加压检漏是检查设备系统在维持一定压力下的气密完好性,判断是否存在泄漏点;设备
破空是将设备内压维持与外部环境压力一致,便于临时性取样和处理事件。
[0015] 所述的CIP在线清洗系统采用热水、纯化水清洗和空气吹扫的流程,包括热水浸泡、热水冲洗、纯化水冲洗和压缩空气吹扫的步骤,其中热水浸泡是加入定量的热水后,浸
泡预定的时间,让残留物料充分溶解于热水,之后排放干净,起到破坏物料结构和巴氏消毒
作用;热水冲洗是为了将未排净的水溶物冲洗干净,纯化水冲洗是用纯化水将设备内部冲
洗干净,确保无重金属残留,压缩空气吹扫是用压缩空气将设备内部吹干,确保无残留水,
防止细菌滋生。
[0016] 所述的报警控制系统设计有过程报警和预示性报警,分为数字型和布尔型,用于监视化胶设备和操作过程,并能够自动执行保护程序,防止发生事故。
[0017] 本发明所述的一键式化胶系统通过配方确定操作,通过对化胶过程中的称重、真空、加热、搅拌、脱泡、加压进行精确地控制,实现了标准化和无人化操作,所制得的胶液配
比准确、均匀性好,保证了后续加工的稳定性和可控性。
附图说明
[0018] 图1是所述一键式化胶系统的物理结构图。
[0019] 图2是所述一键式化胶系统的系统框架图。
[0020] 图3是所述一键式化胶系统的系统总流程图
[0021] 图4是所述一键式化胶系统的密码管理流程图。
[0022] 图5是所述一键式化胶系统的配方管理流程图。
[0023] 图6是所述一键式化胶系统的一个实施例的PLC程序流程图。
[0024] 图7是所述一键式化胶系统的重量控制流程图。
[0025] 图8是所述一键式化胶系统的温度控制流程图。
[0026] 图9是所述一键式化胶系统的真空控制流程图。
[0027] 图10是所述一键式化胶系统的搅拌控制流程图。
[0028] 图11是所述一键式化胶系统的脱泡控制流程图。
[0029] 图12是所述一键式化胶系统的压力控制流程图。
[0030] 图13是所述一键式化胶系统的CIP清洗流程图。
[0031] 图14是所述一键式化胶系统的报警控制流程图。
[0032] 图15是所述一键式化胶系统的测量校准流程图。
[0033] 图16是所述一键式化胶系统的时间校准流程图。
[0034] 图17是所述一键式化胶系统的数据记录和输出流程图。

具体实施方式

[0035] 以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0036] 如图1至图17所示,本发明所述的一键式化胶系统包括PLC、真空系统、压力变送器、加压系统、呼吸阀、泡沫探测器、温度变送器、热水系统、压力开关、变频器、搅拌系统、重
量变送器、CIP阀、出料阀、进料阀、化胶罐、气动阀和控制软件,其中搅拌系统中的搅拌器设
置在化胶罐中,压力变送器、呼吸阀、气动阀、泡沫探测器、温度变送器、压力开关、变频器、
重量变送器、CIP阀、出料阀、进料阀(图2示例性的示出的进料阀包括进水阀、进油阀和进粉
阀)均设置在化胶罐上;重量变送器将在线重量传送到PLC,由PLC控制进料阀和出料阀;温
度变送器将物料温度传送到PLC,由PLC控制热水系统供水和停水;压力变送器将化胶罐的
罐内压力传送到PLC,由PLC控制真空系统、加压系统和呼吸阀;泡沫探测器将气泡位信号
(BOOL型)传送到PLC,由PLC控制呼吸阀和真空系统;压力开关将信号(BOOL型)传给PLC,PLC
判断是否运行或中断执行气动阀动作指令;变频器将信号传送给PLC,PLC通过变频器对搅
拌系统进行控制;
所述的控制软件包括密码管理系统、配方管理系统、重量控制系统、温度控制系统、真
空控制系统、搅拌控制系统、脱泡控制系统、压力控制系统、CIP(在线清洗)系统、报警控制
系统、测量校准系统、时间校准系统、数据记录和输出系统;
其中密码管理系统通过系统管理员分配各级人员密码,通过密码登录系统和执行不同
权限的操作;
配方管理系统遵循“设备和生产过程相分离”的原则,采用“配方驱动设备”的控制模
式,产品和完成该产品的所有工艺参数和功能模块由用户设计,增强了设备系统柔性;
重量控制系统通过在线称重,控制原料进料量、出料量、监视真空损失量,确保物料重
量的精确性;控制CIP在线清洗热水重量;
温度控制系统保证工艺热水的供应和化胶时温度的精准性,同时防止过高温度对胶液
造成不可逆破坏;
真空控制系统一是用于原料的真空上料,二是用于胶液的真空脱泡,三是用于设备的
真空检漏;
搅拌控制系统通过控制搅拌器的转速和时间,加快原料溶解混合和胶液气泡的上升;
脱泡控制系统用于检测和控制真空脱泡时泡沫的上升高度,避免物料被真空吸入管道
中,造成真空管和设备堵塞和物料损耗;
压力控制系统用于气密性检查和加压出料,同时防止气压过高对设备造成破坏;
CIP(在线清洗)系统用于化胶罐的清洗;
报警控制系统用于急停报警、设备的过载报警、公用介质和过程参数的超限报警、易损
件和部件清洁维修维护预警;
测量校准系统用于各种变送器校准值的输入,减少测量误差;
时间校准系统用于系统时间的校准;
数据记录和输出系统能对所有涉及的动作、过程参数进行记录,并能储存和导出所记
录的数据。
[0037] 图3示出了所述一键式化胶系统的系统总流程。系统初始化后,用户输入密码,通过系统验证后,进入配方管理,配方各要素选择和设置后,系统自动生成工艺数据、控制参
数和执行顺序,完成化胶和清洗。之后,系统可保存记录,并生成预设的表单,同时可输出至
外接数据交换系统。
[0038] 图4示出了所述一键式化胶系统的密码管理流程。所述的密码管理系统采用三级密码管理,不同等级拥有不同权限,如下表:
系统对登录密码进行验证,如果正确,则进入相应权限的操作,如果错误,需重新输入
密码。为保证安全,当同一用户密码连续三次输入错误时,系统程序回复到初始状态,需要
管理员权限才能解锁。
[0039] 图5示出了所述一键式化胶系统的配方管理流程。所述的配方管理系统遵循“设备和生产过程相分离”的S88标准,采用“配方驱动设备”的控制模式,把完成化胶涉及的参数
和过程划分为:数据块和动作块,采用二维表单形式进行自由组合,增加了生产过程的柔性
化,加强了企业工艺的保密性。如下表:
二维表单形式如下:
由上表生成的操作步骤和指标数据,由PLC按顺序号逐条执行。配方管理系统的最大特
点是:允许用户通过不同的动作和数据的组合,摸索出符合本企业最优化的化胶工艺,后期
予以标准化;另外,由于没有外部人员参与,增强了本企业化胶工艺的保密性。
[0040] 用户输入的配方数据包括“顺序号+动作块+数据块”,PLC按预设的逻辑关系、设备保护参数等进行复核,如产生冲突,则不予执行,如复核无误,自动执行下步操作。
[0041] 图6示出了一个实施例的PLC程序流程图。该实施例中,某某公司需制备一批次软胶囊,胶液配方量为470 Kg,组分配方见下表:
原料名称 重量Kg 占比%
纯化水 200 42.55
甘油 70 14.90
明胶 200 42.55
该示例的配方二维表单:
图7示出了所述一键式化胶系统的重量控制流程。重量控制系统具有以下的功能:
① 去皮置零功能:进原料前,将原设备系统的重量去皮置零;
② 防错功能:实时检测加入的原料或介质的重量值,将数据实时传送到PLC,以控
制相关自动进料阀门,防止某物料加入量过少或超量;
③ 定量出料功能:按预设的出料量,精准出料;
④ 容错功能:按物料进出的允许偏差值,许可执行下一步操作。
[0042] 图7中,左侧为进料流程,右侧为出料流程。
[0043] 初次进料(原料和清洗水)时,系统去皮置零,PLC读取配方中设定的预设重量,执行进料动作,重量未达到时,继续进料。达到时,执行下步操作。若继续进料,PLC读取下步物
料的预设重量,不需去皮置零,直接执行进料动作。
[0044] 出料时,PLC读取配方中设定的出料预设重量,并将预设重量与实际物料量进行比较。若预设重量小于实际物料量时,系统判定为间歇出料,若预设重量等于实际物料量时,
判定为连接出料。出料总量(或累加量)满足条件后,判断为出料完成。
[0045] 图8示出了所述一键式化胶系统的温度控制流程。化胶过程中,如明胶在72℃以上时,会发生水解,其分子结构被破坏,导致严重质量事故,因此温度控制是一个重要的环节。
温度按检测位分为工艺加热介质温度和罐内温度,罐内温度按过程分为:投明胶(或其他囊
材)温度,胶液温度,出料温度。
[0046] 图8中左侧为罐内温度控制流程,右侧为工艺介质温度控制流程。
[0047] 启用加热时,加热系统(加热装置和水等)开启,加热介质温度达到设定值时,加热装置关闭,是一个闭环控制过程。
[0048] 化胶时,按各阶段控制的温度指标,执行相关动作。当胶液温度达到设定值后,加热介质输送系统关闭。
[0049] 图9示出了所述一键式化胶系统的真空控制流程。真空主要用于设备系统的气密性检查和工序操作,划分见下表:
类型 应用描述
真空检漏 检查设备系统在真空状态下的气密完好性,判断是否存在泄漏点。
真空吸料 真空抽吸物料入罐,减少人工操作和扬尘。
真空脱泡 降低气泡的外压,当气泡内压大于外压和表面张力时,气泡破裂,脱掉胶液中的气泡
图9中左侧为真空检漏流程,中间为真空吸料流程,右侧为真空脱泡流程。
[0050] 真空检漏时,开启真空系统,罐内达到设定的检漏真空度后,真空系统关闭,PLC按设定的时间内压降实测值,与规定的压力标准相比对,给出结论。
[0051] 真空吸物料时,真空系统开启,罐内真空度达到设定标准时,物料被真空吸入罐内。
[0052] 真空脱泡时,真空系统与呼吸阀、胶泡探测器一起工作,通过检测到的胶泡信号间隔和总脱泡时间,PLC作出是否完成脱泡的判断。
[0053] 图10示出了所述一键式化胶系统的搅拌控制流程。所述搅拌系统中的搅拌器是为了加快传热和物料混合,同时防止局部温度过高对胶液分子造成破坏。因化胶过程中物料
状态产生的扭矩力不同,故搅拌器往往采用变频器驱动,避免过载和减少震动。
[0054] 搅拌一般控制转速和时间两个参数。此处所定义的时间,有两种类型,一是直接时间,是一个整数,如60分钟;二是间接的动态时间,即开始于某某处T1,结束于某某处T2,搅
拌时间T=T2-T1。
[0055] 如图10所示,PLC把转速设定值(转/分钟)转换成频率(HZ),传送到变频器,由变频器送出对应的电压频率到电机,完成转速的设定和控制。
[0056] PLC内部计时器对搅拌器的运转时间进行计时,所定义的直接时间达到后,搅拌器停止运行。如果搅拌定义的是间接动态时间,PLC运行到设定的开始某某处后,将一个M位置
为“1”,开启搅拌,到设定的结束某某处后,将M位复位为“0”,搅拌停止。
[0057] 图11示出了所述一键式化胶系统的脱泡控制流程。在化胶过程中,由于明胶粉(或其它囊材)为颗粒状(粉状),有若干气穴,又因纯化水中含有空气,真空吸料时又带入了空
气,故在物料系统中存在大量空气。囊材原料分子受热与水分子结合重构时,会将空气挤
出,未脱泡前,胶液中有大量针眼状的气泡,这种气泡俗称胶泡。胶泡会严重降低胶皮的冻
力,并破坏成膜的均衡性,所产的软胶囊会发生破裂泄漏和化酸败,造成内容物污染和性
能失效,不能上市。
[0058] 目前通行的做法是真空脱泡,利用真空降低胶泡表面的压力,当胶泡内外压差超过其表面张力时,胶泡自然破裂消除,提高胶液质量。
[0059] 如图11所示,判断脱泡是否完成,主要依靠脱泡总时间和胶泡探测器感应到的信号,当气泡量不足以引发探测信号时,由设定的脱泡总时间来判断;当探测到信号时,PLC以
设定的信号间隔时长来判断脱泡是否完成。
[0060] 图12示出了所述一键式化胶系统的压力控制流程。压力控制用于加压检漏、设备破空、加压出料和设备内部清洗吹扫,功能见下表:
类型 应用描述
加压检漏 检查设备系统在维持一定压力下的气密完好性,判断是否存在泄漏点。
设备破空 将设备内压维持与外部环境压力一致,便于临时性取样和处理事件等等。
加压出料 指标值为0时,为重力出料,为非0值时,为加压出料。
压力极限 执行检漏、出料和空气吹扫时,所有压力指标不得高于设备本体的压力许可值。
图12中,左侧为加压流程,右侧为破空流程。
[0061] 加压时,PLC检测压力变送器传送的实时压力值,达到设定压力值时,加压阀关。为防止加压阀损坏造成设备系统过压,PLC继续检测实时压力,当实时压力超出设备本体极限
压力时,呼吸阀打开。
[0062] 因压力变送器存在测量误差,所以破空一般采用时间控制,确保安全。
[0063] 图13示出了所述一键式化胶系统的CIP清洗流程。出胶完成后,设备与物料接触部分需要清洗干净,以备下批生产。因原料和制品具备高温水溶性,因此采用热水、纯化水清
洗和空气吹扫的流程,整个流程为在线完成,行业内称之为CIP(Cleanning in Place)。具
体流程如下表:
清洗顺序 步骤名称 过程描述
1 热水浸泡 加入定量的热水后,浸泡一定时间,让残留物料充分溶解于热水,之后排放干净。起到破坏物料结构和巴氏消毒作用。
2 热水冲洗 将未排净的水溶物冲洗干净。
3 纯化水冲洗 用纯化水将设备内部冲洗干净,确保无重金属残留。
4 压缩空气吹扫 用压缩空气将设备内部吹干,确保无残留水,防止细菌滋生。
如图13所示,执行CIP清洗时,PLC读取预设参数,按设计的控制指标和清洗路线,一步
步执行。完成后,PLC发出结束信号,并作为执行下次化胶操作的必要条件。
[0064] 图14示出了所述一键式化胶系统的报警控制流程。本发明设计有过程报警和预示性报警,分为数字型和布尔型,用于监视化胶设备和操作过程,并可自动执行必要的保护程
序,防止发生事故。见下表:
图14中左侧为数字型报警流程,右侧为布尔型故障报警流程。
[0065] 数字型包括温度、压力、重量、时间等,布尔型为缺相、过载、急停等电信号, PLC根据设定好的报警规则,输出报警和执行必要的保护。
[0066] 图15示出了所述一键式化胶系统的测量校准流程。
[0067] 测量仪器存在一定的误差,需通过标准仪表校验,校验后的偏差值,需要输入到PLC中,得到该变送器的正确值。
[0068] 仪器的校准,需要特定的权限,一般由管理员和负责人来执行。
[0069] 如图15所示,用户输入登录密码通过验证后,输入各测量仪器的偏差值,PLC自动予以补偿。
[0070] 图16示出了所述一键式化胶系统的时间校准流程。
[0071] 由于PLC内部系统时间的精度问题,随着系统持续运行,会产生误差,需通过校准,与外界时间同步。
[0072] 时间校准可以通过人工输入,也可以通过网络授时。
[0073] 时间的校准,需要特定的权限,一般由管理员和负责人来执行。
[0074] 如图16所示,用户输入登录密码通过验证后,输入当前时间,PLC予以自动调整。在连接服务器的情况下,选择与服务器时间同步,则服务器的当前时间自动覆盖PLC内部时
间。
[0075] 图17示出了所述一键式化胶系统的数据记录和输出流程。数据包括了化胶过程中的操作者身份、参数、动作和报警,由数据本体和时间组成。按照中国GMP数据可追溯要求,
这些数据均需予以记录和保存。在PLC运行输出程序后,数据输出至外部系统(如移动存储
介质、打印机、上位机等)。
[0076] 图17中,左侧为数据记录流程,右侧为记录输出流程。
[0077] PLC运行时,所有的数据均被自动记录,当记录数超过内存时,系统报警,并按时间顺序,新记录自动覆盖旧记录。
[0078] 用户选择输出时,可按一定规则提取PLC中的记录。输出记录需要一定权限,一般指定管理员和负责人。
[0079] 本发明所述的控制软件采用西门子STL语言设计,可方便在S7 200及以上PLC之间移植。接口设计采用RS-485和(或)RJ45接入PLC,进行下载或上传。本发明主要通过权限分
配,规定操作权限,通过配方管理系统,由用户自行组合动作块和数据块,生成操作顺序和
控制指标,完成整个化胶过程。所有数据均能被记录,并且能输出。
[0080] 本发明所述的控制软件要求能通过电脑离线测试,测试内容包括:配方数据完整性测试、接口测试、集成测试、功能测试、性能评测和负载测试等方面,直至满足需求。
所述的控制软件设计有软件出错时的补救措施。当配方数据为空时,不能进行化胶操
作,用户必须对配方各项进行定义和选择,方可执行化胶。软件做一备份,PLC程序丢失时,
用备份下载至PLC恢复。
[0081] 所述的控制软件本身操作简单,占用资源少,只需对软件进行备份处理,以确保程序不丢失。
[0082] 虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,
在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
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