1引言

在本项目中此药厂的每个生产模块过去和现在都按照GMP标准进行生产，但控制技术并没有完善，所设计的生产模块均伴有手动配方输入和仪表测量操作环节。因此，该生产模块成为了第一个需要升级改造的对象。

此外，由于每个环节的自动配料系统相对独立，生产部门要求提高整个工厂的操作自动化和可视化程度。因此，在2009年第3季度引入了以触控屏为核心的自动化配料系统。新系统将基于S88标准的模块化自动配料系统与全厂范围内的控制网络以及公司的企业网集成在一起。

2工艺描述

以秤重和配料为例，共有6个反应釜并行生产多种批号的产品。由于该产品批号具有很强的可变性，往往在连续生产一段时间后需要清洗设备，重新更换配料量，以生产其它批号的产品。因为它们的基本工艺过程是一致的。

从投入的投料系统来看，在配料进入到该线A反应釜初始阶段前，就必须检查B/C/D这几个反应釜是否已经正常完成了上一配方的进料，并且反应釜内的压力、温度是否已达到了工艺预设值。每种产品在其每一生产步骤中都有很严格的反应条件检测，一旦有连锁发生，工艺会要求控制程序根据不同的连锁原因转入到相应的子步骤中去，直到连锁条件完全解除，才能继续该配料系统的运行。

3Batch系统设计

传统的Batch应用最初来自DCS的高级应用，如应用Emerson的DeltaV，Honeywell的PKS，Siemens的PCS7等系统。由于batch自身结构的要求，为它提供的计算机自动配料系统和控制器必须具有界面显示、数据库平台上的信息集成和组态式软件模块化编程等功能。传统的DCS系统基本上都能够满足上述要求，但是一般中、低档的PLC系统却很难满足这样的结构要求，因为PLC无论结合组态软件还是触摸屏都要求在双方的接口上定义通讯和数据库地址等。这就使得PLC在batch的应用领域中寥寥无几。而称重配料系统则很好地满足上述的几点基本要求，因为本身就是一台可编程计算机控制器，同时也具备HMI的人机交互功能。

3.1硬件构架

根据批量控制的工艺需求和所需要控制的I/O点数以及现场操作特点，构成了以下中药生产批处理系统。

该上料系统主要由一台称重仪表及打印机、一台BR9300总线连接器、一台西门子的S7-300PLC（含若干I/O模块）、一台OMRONPLC（含若干I/O模块）、一台称重仪表和数台条码扫描仪组成。通过内置的各种通讯接口卡（RS232/RS485/TCP-IP/CAN）与总线连接器组成工业数据通信网络。其中，自动喂料系统作为该设备的核心，批量软件的服务器端和客户端，承担工艺过程建模、批量的运行、配方管理、批量历史数据库、报表及安全性、查询批量运行状态、设定批量运行过程中的有关参数等任务。此外，通常当系统正常运行时，它作为工艺操作员的一个独立的人机界面，也担任直接操作现场作业的任务。

与底层PLC的模拟量和数字量I/O模块结合，该触控站还是完成现场测控的主要环节，执行所有的连续量控制、逻辑控制以及批量功能块的参数设置和采集，通过下挂PLC的I/O模块实现对工艺过程的数据采集和批量控制。

3.2Batch软件设计

3.2.1工艺建模

根据批量生产的工艺要求，建立适当的模型，是所有的批量软件工程师需要面临的一个至关重要的问题。模型的好坏会直接影响到今后日常应用中工艺工程师对批量牌号库、参数修改的便捷性，并涉及到新产品、新配方的创建。

在运用建模的过程中，使用的是C语言独特的模块结构编程方式，对各个装置通过定义模块函数结构体成员形式，定义好装置的名称（UNIT）、装置之间的联系，还需要将装置按照相似的性质及生产能力进行过程级别分类。在相应的过程级别下定义若干个PHASE，PHASE将直接作用于过程控制，根据测量条件控制阀门的开闭和阀位的变化。但是，这里最为重要的还是必须确保用户建模的基本准确性。软件为用户提供了有效的Batch组态控制环境SFC编程语言并要求Batch软件编程工程师在不同的组态阶段，使用该软件提供的途径做好有效性的验证工作。

3.2.2控制逻辑封装

配料软件本身包含了一种数据管理软件，批量管理控制则是通过工程师编写C语言程序来建立UNITPROCESSCLASSPHASE这些功能的。其中最重要的就是PHASE，设备的PAHSE来用来控制和监视批量的执行的。

PHASE是独立的一段过程控制程序，直接作用于生产设备的行为。尽管PHASE存在于不同的地方，但批量管理系统和PHASE之间的接口是一定的，该项目在使用所带有的自定义库管理的基础上，通过建立功能块的形式，在接口输入和输出参数上定义通用的接口，而对不同的参数类型，通过不同结构体的指针来实现多态编程。

3.2.3配方管理

配料设备通过软件中创建结构数组的方式来搭建配方编辑结构。配方结构完全符合ISAS88.01标准（美国仪表协会标准）。每个配方由四部分构成：配方头、设备要求、公式、过程。

称重配料系统配方编辑器采用自动配料系统的人机界面图形化方式，为用户创建了一个极其直观、人机友好交互的组态环境。在这个环境中，工艺人员可以根据当前的产品生产的需求，在第一时间内快速改变相关配方的参数及流程，达到预设的目标。

3.2.4电子记录

称量配料系统为了实现采用电子记录的工艺要求，也为了替换一个所有记录都采用人工录入的手动系统，编制了一套通过Batch系统记录电子信息确认和批次记录的方法，采用了输入用户名和密码的方式来记录当前用户的行为。在中，所有具有可操控功能的控件，都编写了其记录脚本，一旦某个当前用户进行了任何操作，系统将记录当前时间、操作行为和该用户名。另外，原料的秤重也必须经过两个人确认（一个确认，一个审核），系统能够使用多个电子签名。因此，在一个过程的各个阶段它都会在执行任何操作之前要求操作者进行电子签名，还能通过的图形界面查看所有的电子记录，

当配料通过条形码识别器被添加进去时，系统会自动查找产品资源和可用原材料之间的关系。它也会为每一个批处理过程产生唯一的识别数量，并投放相应数量的带条形码的配料。当配料添加进来时，它们会被通过条形码扫描器扫描和确认。电子记录的最大优点就是它不允许无序操作，减少了人为错误发生的机率。

4结束语

该批量软件不仅能帮助操作员更方便地查询现场的数据，应对生产过程中的突发事件，而且也减轻了仪表工程师对系统的维护工作量。对于工艺工程师来说，可以使他们独立于自控维护人员，自行根据工艺需求修改配方。自从该中药工厂使用批量自动配料以来，所表现出来的高的产品生产效率、稳定的设备运行状态、简捷的操作和完整的历史数据记录等优势使其产品质量和产量都得到了很大的提高，工厂效益也得到了改善。表明自动配料对于中小型Batch具有先进、可靠、经济、灵活等显著优点。