制药工程 与化工仪表及其自动化

1、制药工程与化工仪表及自动化自动化技术的发展推动了工业生产的快速发展，在制药行业中起 着十分重要的作用，由于采用了自动化仪表和集中控制装置，促进了 连续生产过程自动化的发展，大大地提高了劳动生产率，乎的了巨大 的社会效益和经济效益。所谓化工自动化就是在化工设备在配备一些 自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，试生产在不同程度上自 动地进行。自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制系统设计、系 统仿真、现场调试、可靠运等。由于控制对象种类繁多所以控制技术 的类容十分丰富，包括精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊 断、校正、补偿、示教再现、检索等控制技术。制药工业涉及化学合成制药过程、生物

2、代谢制药过程、天然药物 分离纯化过程以及各种药物制剂配置加工等过程，具有工艺复杂、设 备种类繁多、高温高压、腐蚀、易燃、易爆有毒有害等特性，为了保 证生产人员、生产设备、生产环境以及生产原料和产品的安全，更为 了用药人的权益和安全，必须有可靠有效的检测与控制手段来确保所 需的全部安全。任何一个制药过程都离不开自动检测与自动控制技 术。目前，我国制药工业采用控制仪表、DCS、PLC现场总线等不 同档次的自控技术，对生产过程进行检测与控制。自动控制系统一般 是由检测和分仪表、调节器、变送器以及执行器等构成。生产过程 中自动控制仪表有气动仪表和电动仪表等，电动仪表由于其信号便于 远距离传送，便于同计

3、算机配合以及它本身可靠性的提高，发展得比 气动仪表快。然而，气动仪表具有许多特有的优点，如防爆炸性能好， 结构简单，可靠性高一级便与维修等。利用自动化制药加快了生产速 度，降低了生产成本，提高了产品的产量和质量。制药的生产过程大 多都是在高温、高压或低温、低压下进行，还有的是易燃、易爆或有 毒、有腐蚀性、有刺激性气味，利用自动化生产工人只需对自动化装 置进行监视，而不需要直接从事大量危险的操作。利用自动化生产能 保证生产安全，防止发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高利用 设备的目的。药制剂生产中的应用：自动控制系统及自动控制技术在药物制剂生产中的应用越来越广泛，例如：物料的加热、灭菌温度的自

4、动 测量、记录和控制；洁净车间中空调系统的温度、湿度及新风比的自 动调节；多小注射用水机中对所产注射用水的温度、电导率的检测的 控制。注射剂生产中所使用的脉动真空蒸汽灭菌柜对灭菌温度、灭菌 时间的自动控制和程序控制等等。在制剂生产过程中，需要对某一方面进行自动保护，否则将可能 影响产品质量或生产其他不利影响，粉针剂生产中的螺杆式分装机的 自动保护有防金属微粒的保护和无瓶保护。在制剂生产过程中的自动 检测，在生产过程中需要连续对产品进行检测，以控制和保证产品质 量或检测生产状况。在粉针剂生产流水线中，为便于对分装、扎盖、 灯检等工序进行考核和计算效率，可在各工序后的输送带上设光电计 数器，通过计

5、数器全面掌控各工序生产状况。片剂生产中，片重差异 是片剂片剂的重要指标之一，影响片中差异大小的因素很多，不可能 对每片进行称重，难于保证不合格的片子不进入合格产品中。就是用 了自动剔除片重不合格片子的压片机。在粉针剂生产中，洗净的西林 瓶需要在隧道烘箱内干燥和灭菌，灭菌的温度需达到350C并保持 5min。因此需要保持在温度规定范围内就采用了简单的闭环自动控制 系统。液体制剂生产中的自动混夜机，采用自动控制系统，该设备为一 配料罐，灌顶设二个电磁阀，控制进液口，底部带有一个电磁阀的出 液口，灌壁上下各装一个液位传感器，为了加热并检测罐内液体温度， 各装一个电加热器及温度传感器，为了使液体混合均

6、匀，在灌顶设置 搅拌机，当打开电源，按动启动按钮，进液电磁阀便打开，液体进入 罐内，当液体到达上液位后，电磁阀关闭，启动搅拌机，并开启电加 热器，当温度达到设定温度后，即自动停止加热，停止搅拌，打开出 料电磁阀，是混合的液体流出。当液面低于下液体传感器后，出料阀 门关闭，这样重复上述过程进行生产控制。中药提取中的应用：中药提取过程的自动控制系统包括硬件和软件两大部分。硬件包括控制计算机、各种自动阀和切换器、自动 传感装置、自动检测装置、自动输送装置等。软件则包括计算机信息 集成软件平台、集散控制系统及可编程控制器等。自动控制系统对提 取过程的温度、流量、鸭梨液位、重量、浓度（含量）、ph值等工

7、 艺参数和质量参数，进行数据采集、分析、显示、报警和控制等，已 实现各种工艺操作的自动控制。利用自动化技术实现提取过程中对质 量的实时监控，实现高效、稳定、可控、节能的中药提取。中成药生 产水提取工序的加水方式一般分为经验估计加水和水表计量加水精 度受水压的影响较大。而且操作计量都很麻烦。为此使用了一种任意 定量控制加水系统。该装置也采用了简单的闭环控制系统。总结： 在制药生产过程中为了防止电热蒸馏水器在停水时被烧 坏和节约水、电等安装了自动报警装置，像这样的装置有温度、液位、 压力、流量等。它们一般都是简单的闭环负反馈控制系统，都由简单 的检测及变送器、控制器、执行器构成。首先由检测器检测出

8、被控参 数，将被控参数送往控制器，控制器将其与给定值进行比较得到偏差 信号，再将偏差信号送到执行器，由执行器对被控参数进行调节。检测与传感技术的研究对象是传感器及其信号检测装置，传感器 将位移速度、加速度、力、角度、角速度、角加速度、距离等机械运 动量转换成电量、电容量、电阻、磁场强度、磁场频率的变化、最终 通过变送器转换成统一的标准信号。常用的检测仪表有压力检测仪 表、流量检测仪表、物位检测仪表及温度检测仪表。常用的显示仪表 由模拟式显示仪表、数字式显示仪表和新型显示仪表。常用的执行器 主要有气动执行器和电动执行器。在制药工程中主要用于流体输送设 备的控制（离心泵、往复泵、压气机）、传热设备的自动控制（换热 器、加热器、冷凝器）、精馏塔的自动控制（进料流量、进料温度、 进料热焓、再沸器、冷却器等）、化学反应器的自动控制（釜式反应器、固定床反应器、流化床反应器）、生产过程的控制。参考文献朱盛山药物制剂工程化学工业出版社2003.8张洪斌药