模拟制药设备的监控和管理系统设计开题报告

1、北京石油化工学院本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称：模拟制药设备的监控管理系统设计题目类型： 设 计 学生姓名： 马妍 专 业： 测控技术与仪器 学 院： 信息工程学院 年 级： 测121 指导教师： 李铁香 2015年 03 月10日一、选题背景、研究意义及文献综述1、选题背景随着经济的发展，制药设备的功能越来越多，国家对药品的监管越来越严格，企业为提高产品的质量控制，使得计算机自动监控系统在制药行业中有了更好的发展。目前我国的制药设备在线监控水平比较落后。如洁净区尘埃粒子在线监测；全自动胶囊充填机对缺料、缺囊、料道阻塞和机械故障等实现自动诊断监控、自动报警停车、制药用水系统在线检测等等

2、，在我国制药企业中的普及程度还远远不够。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。随着“工业4.0”的发展，我国也将制药行业和互联网行业紧密联系起来，可见智能化控制对制药设备乃至制药行业的重要性。所以通过计算机软硬件控制的制药设备监控和管理系统重要性显得尤为突出。其中制药设备监控系统可通过组态画面来实现。组态软件产品于80 年代初出现，并在80 年代末期进入我国。随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式，对项目来说是费时费力、得不偿失的。因此，在1995 年以后，组态软件在国

3、内的应用逐渐得到了普及。国内应用较多的组态软件有InTouch 、MCGS iFIX、WinCC、EcHmi、组态王等。目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能：比如几乎所有运行32位Windows 平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构，并且对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、画面等）进行配置和编辑；都提供多种数据驱动程序；都使用脚本语言提供二次开发的功能等等。与此同时，实现制药监控设备的组态软件也有很多，例如：FoxBoro、CimPlicity、RockWell、WINcc等。但上述这些组态软件都是工控厂家的配套产品，不是专业的组态软件生产商，存在一些局限性。如对设备厂家硬件

4、接口的支持程度有限、软件开发环境相对封闭、灵活性较差等。而采用组态王软件开发制药设备监控工程，可以极大地增强设备控制能力、提高制药的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。利用组态王软件与Access 数据库在内部通过ODBC 实现连接, 把采集回的实时数据存储到Access 数据库中, 组态王软件内部还提供了SQL(结构化查询语言)函数访问功能, 这样便于日后查询和数据报表打印归档保存, 人工录入数据, 并可对因仪器失灵而采

5、集到的失真数据进行修正, 还可以通过组态王的SQL 函数在系统中实现对数据库的操作, 完成相应的功能。2、研究意义随着科技的发展,目前自动化在生产领域应用的范围越来越广,制药企业要想提高生产效率,提高经济收益,自动控制技术的应用是必然趋势。由组态软件和组成的制药设备监控系统，具有实时性好、可靠性高、人机界面友好、易于扩充及调整灵活等优点。整个系统运行稳定、安全可靠，提高了制药设备运行管理的自动化水平，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

6、用户的需求。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。3、文献综述为提高制药企业制药设备水平、确保药品质量提供参考，李泮海，尹爱群1分析了我国制药企业制药设备所存在的问题，归纳其原因，主要有

7、以下几点：一是生产制药设备的企业，设计理念落后、制造水平不高（特别是各项制造技术的集成不够）等。二是药品生产企业，企业集中度不够，资金实力不强；设备管理人员药品知识薄弱；设备管理不规范等。综上所述，若要彻底解决我国制药企业制药设备存在的问题，就需要设备生产企业、药品生产企业等共同努力。由于制药行业设备的特殊性，设备很少具备通信功能，监控系统很少在制药行业中应用。随着经济的发展，设备的功能越来越多，国家对药品的监管越来越严格，企业为提高产品的质量控制，使得计算机自动监控系统在制药行业中更好的发展，在监控系统的终端的组成为：各个品牌的PLC、环境监视系统上位机和配置RS485 接口MODBUS通信

8、协议的智能表。智能化监控系统2只需把接收各个终端数据再对数据进行整合，形成记录及在组态图面上显示各参数。工程技术人员在组态软件的平台上, 充分利用各种控制软件包, 可高效快速的开发出符合应用要求的各种控制系统。组态王3拥有丰富的工具箱、图库和操作向导, 简单易学,在工业控制中应用广泛。组态王工控组态软件是由北京亚控自动化软件科技有限公司开发的基于Windows98 &NT的大型应用软件, 它集控制、数据库、人机界面、网络和图形等技术于一身, 包含动态显示、报普、控件、趋势、及网络通信等组件, 提供一个友好的用户界面, 使用户在不需要编什么程序代码的情况下便可生成自己需要的应用软件。组态

9、王作为国产的组态软件已经日趋走向成熟。开发了自己的历史数据库, 并得到业内人士的好评。在中药滴丸灌装4的自动化控制系统中, 组态王和三菱PLC及研华的智能模块实现了无缝连接, 开发出的系统界面形象直观, 操控简捷方便, 运行稳定, 很好地实现了灌装过程的自动化控制, 证明利用工业组态软件开发上位机监控系统是一种较好的选择。刘涨滨、刘小波、吴晟5总结了组态王界面设计中的图形处理方式, 对图形对象进行了分析，指出了组态王图形处理功能存在的不足，介绍了优秀矢量软件CorelDRAW的特点及CorelDRAW图形如何应用于组态王界面设计的方法, 对快速创建个性化用户界面具有指导意义。也为个性化设计和优

10、化组态王的用户界面提供了一种有效的手段。此方法已成功应用于大冶选矿厂等多个大中型选矿、烟草企业的监控软件界面设计. 并受到用户的广泛欢迎。陆健健、黄勇、徐骏6在分析组态王动态数据交换（DDE）功能的基础上，还提出利用ACCESS扩展组态王与其它程序动态数据交换的方法。假设把“组态王”作为服务程序向其它应用程序提供数据。只需在组态王运行时，每隔一定的时间（如100毫秒）进行刷新，其它应用程序（VB、VC、Delphi等）要与之进行动态数据交换时，只要访问数据库取所需数据就行了，这样新值就会不断覆盖旧值，保证了数据的统一性和实时性。敬伟、王鹏、兀伟7还利用组态王提供的S QL 访问功能和VB 强大

11、的数据库功能, 根据转辙机测试台微机监控系统的要求, 提出一种用VB6 .0 和组态王共同完成对实时监控系统的实时和历史数据的处理方法。不仅解决了组态王提供的历史数据记录方式不能满足实际工程或实际标准需要的问题, 而且调用的VB 应用程序可实现系统更复杂的功能。在内蒙古西河综合治理工程橡胶坝自动化监控系统中王宝红、康永辉8采用了组态王6.5与Access 数据库结合的数据库管理系统。同样在某污水处理系统监控系统设计中，李琳、郭文成9也采用了组态王6.5、单片机、ACCESS和EXCEL的结合设计了整个监控系统。上位机采用工控PC机，系统监控采用组态王软件；底层数据采集和控制由PLC、单片机、智

12、能仪表完成。由于组态王在数据库功能上比较薄弱，在设计中采用SQL技术将数据通过VBA(Visual Basic For Application)编程实现EXCEL对ACCESS数据库的查询。数据管理系统是整个系统的一个存储机构, 是整个自动化监控系统的一个子系统, 同时又是一个相对独立的系统。在该数据管理系统的开发中, 既注意了与前台监控系统密切相连, 保证数据能及时存储, 并保证数据的准确性、容错率等, 同时又考虑到了自身的特点和作用, 利用数据库的强大功能，完成各项任务。将组态王的历史数据库转换成通用的ACCESS数据库以及生成EXCEL格式的报表方法，不仅解决了组态王数据采集密集和保存时

13、间长要占用大量磁盘空间、数据库格式复杂且不通用等问题，而且生成的EXCEL报表清晰直观，可不经过任何处理直接打印。虽然与国外的一些组态软件10，如西门子的WINCC比较，组态王的功能还较弱，但因其价格低，在国内一些需要实时监测数据的工业设备中仍然采用该软件来开发实时数据采集系统。由KingView6.25组态软件和PLC组成的油库监控系统，具有实时性好、可靠性高、人机界面友好、易于扩充及调整灵活等优点。宋绍楼、刘昕明、赵宇龙11设计了这一套油库监控系统。改造前，油库的监控系统使用模拟控制屏方式进行监控。模拟控制屏主要由各种开关、指示灯及各种指示记录仪表等构成，所有操作控制、数据记录和管理都由手

14、工完成，工作量大，效率低，管理水平落后，严重地制约了企业的发展。技术改造中选用PLC作为下位机实现数据的采集和状态判别，利用工业控制计算机作为上位机及组态软件KingView6.25作为组态程序开发平台，对下位机传输来的数据进行分析运算，完成实时监控、参数及状态显示、历史数据查询、数据统计及打印报表等管理功能，从根本上提高了油库生产的自动化水平。液体混合装置是一种常见设备,广泛应用于油漆配料控制、油墨配料控制、食品配料控制、饮料配料控制、化工配料控制、制药配料控制等需要用多种液体原料按配方进行配比称量控制的工业计量控制自动化生产。刘力12应用组态软件实现了虚拟液体混合装置的监控系统，和组态软件

15、在PLC 控制系统上的应用。为仿真液体混合装置的运行情况,系统增加了2 个内存整型变量液位高度和叶片旋转变量,来实现液体混合装置内液位和搅拌器叶片旋转的动画效果。同时还阐述了组态软件实现系统运行仿真效果的方法和技巧。并用现场运行情况表明,系统能够安全平稳的运行。陈明榜、司马莉13从组态软件和PLC应用特点出发，提出将组态软件和PLC 结合应用于泵站监控系统开发中，并结合深圳沙湾泵站，采用KingView 组态软件和Premium PLC 予以实现，详细阐述了上位机的组态开发过程，给出了PLC 的关键控制流程和软件设置。在泵站监控系统开发中，上位机系统利用工控组态软件KingView 进行二次开

16、发,下位机使用抗干扰能力强、适于水利行业的Premium PLC 的方案。基于该方案的系统已运用于深圳沙湾泵站，其运行效果良好，性能稳定可靠。Z.Wei14结合当前的低热压机的自动化和低精度参数控制系统,热压机的自动控制提出了一个新的控制系统。其中可编程逻辑控制器(PLC)作为控制核心,组态王(组态王6.53)作为其监控的核心。PLC负责控制现场设备和电器仪表。组态王6.53提供了一个良好的人机界面,它负责监控设备和电器仪表。因为组件数量的大量减少和严格控制的热压机、热压机的温度和时间,其可以提高热压机的自动化水平,降低劳动强度。 L. Shi-Guang15设计的基于西门子PLC的矿业自动排

17、水监控系统，根据实际情况设计及中央泵房的一些具体原则,设计了自动排水监控系统。主系统控制程序的流程图详细分析了瞬时和累计流量，并采用组态王6.5上位机实现远程监控和控制。实践表明,系统稳定,操作可靠简单、维修方便等优点,能满足现场工作的要求。Benbo Zhao16结合甲醇重整氢过程的特点设计了计算机控制系统。由西门子s7 - 200和“组态王”软件组成其监控管理系统。不仅能更好地满足控制要求的氢和甲醇法生产单位和PSA氢提纯过程,同时降低成本,提高可操作性,使技术越来越广泛地应用于工业生产。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题2.1主要研究以下方面的内容：1. 用ACCESS建立数据库。2.

18、 规划主画面及各分画面3. 定义数据库变量，完成部分组态画面设计和调试2.2拟解决的主要问题：1.了解设备工艺，选定设备监控点，组建ACCESS数据库2. 选定上机实验组态王和PLC数据交互方式3.系统软硬件联合调试与测试。三、研究步骤、方法本课题重点研究模拟制药设备的监控与管理,目的就是利用组态软件和数据库来实现实时的数据采集与分析,从而最终获得模拟制药设备的条件及方式。因此,在广泛调研和对大量中外文献分析的基础上,结合当前监控和管理系统发展的趋势和前沿技术,对系统的基本原理以及实现进行深入的分析和研究，为了完成课题,根据所掌握的监控和管理系统的分析和开发的方法,主要做以下几个方面的研究工作

19、：(1)查阅相关的资料，了解国内外的研究情况；(2)对比课题相关的实现方案,确定最可行的实现方案；(3)实施监控和管理系统设计的数据库建立，将数据库与组态王数据交互；(4)结合同组同学的PLC选择交互方式；(5)规划系统主画面及各部分画面，对课题的研究工作进行实验测试,得出研究结论。四、研究工作进度周 次日 期进度计划及指导安排具 体 要 求12016.02.222016.02.28查资料，了解课题要求，翻译外文资料，熟悉系统工艺流程。22016.02.292016.03.06查资料，熟悉系统工艺流程、控制要求和管理需求交开题报告（电子版）、32016.03.072016.03.13确定设计方

20、案 开题答辩42016.03.142016.03.20查资料，熟悉组态王、ACCESS软件的使用52016.03.212016.03.27上机实验ACCESS和组态王的数据交互62016.03.282016.04.03了解系统的硬件配置72016.04.042016.04.10上机实验组态王和PLC数据交互方式82016.04.112016.04.17和上位负责组态画面的同学一起确定交互的数据和方式92016.04.182016.04.24规划系统主画面及各分画面（电子版）中期检查102016.04.252016.05.01分画面设计及调试112016.05.022016.05.08分画面设计

21、及调试122016.05.092016.05.15软硬件、上下位联调并写论文132016.05.162016.05.22软硬件、上下位联调并写论文142016.05.232016.05.29整理软硬件资料编写论文交论文（电子版152016.05.302016.06.05整理软硬件资料编写论文交论文（打印稿）162016.06.062016.06.12答辩五、主要参考文献1 李泮海，尹爱群 中国制药企业制药设备存在的问题与对策 山东省药品审评认证中心，济南250013；1烟台市药品检验所2 梁伟文 制药企业智能化监控系统 中国医药集团联合工程有限公司广州公司，广州5106413 王冰, 王世明

22、组态王相关数据库研究 上海水产大学, 上海200904 孟秀玉, 曹巨江, 陈秀梅 基于组态王的中药滴丸灌装生产线上位机监控系统 陕西科技大学机电学院, 西安710021; 胜利油田有限公司滨南采油厂, 滨州2566065 刘涨滨 , 吴最 组态王监控系统界面设计中的图形处理问题 昆明理工大学,6 陆健健 ,黄勇 ,徐骏善 用ACCESS扩展组态王的动态数据交换功能 南京理工大学机械工程学院7 敬伟 , 王鹏 , 兀伟 基于组态王的实时监控系统的数据处理 西安工业大学电信学院8 王宝红, 康永辉 组态王软件与Access 数据库相结合在橡胶坝监控系统中的应用 广西水利电力勘测设计研究院, 广西9 李琳 ,郭文成 基于组态王的监控系统设计及数据处理 天津工业大10王志成 工控软