真空冷冻干燥机控制系统的设计与实施
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真空冷冻干燥技术现在已经广泛应用于医药及食品行业,为了保证冻干产品的性状能达到预期效果,在冻干过程中对工艺变量控制的要求非常高,这些工艺变量直接表征生产过程,对产品的质量起决定性的作用。对冷冻干燥装置的控制系统的实时性、稳定性、精确性提出了很高的要求。随着各方面科技的发展,新的控制理论、新的控制设备、新的通信网络技术的不断完备成熟,为冻干控制系统领域的发展提供了强大动力。将一些新的技术应用到冻干控制技术中,使冻干装置拥有更佳的运行机能,能适应更高的调节要求,能满足更复杂的控制环境。相信这将对我国的生物制药、食品加工等行业带来一定的推动作用。本论文主要研究为一套真空冷冻干燥装置建立能够符合过程控制要求,高效实用的控制系统。介绍了真空冷冻干燥装置控制系统的硬件设计,通信网络设计,人机界面组态软件设计,和控制器软件设计。阐述了冻干过程中通过控制各类参数来控制冻干曲线,并且采用PID控制方法控制冷冻干燥过程中的主要参数,达到了很好的控制效果。本套控制系统完全能符合冻干工艺的控制要求。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第1章 绪论 | 第9-13页 |
1.1 课题的提出 | 第9-12页 |
1.1.1 冷冻干燥技术的发展 | 第9-10页 |
1.1.2 国内真空冻干燥机的发展及现状 | 第10页 |
1.1.3 真空冻干机目前存在的问题 | 第10-11页 |
1.1.4 本次项目中对真空冻干机的创新 | 第11-12页 |
1.2 本文的研究内容及章节安排 | 第12-13页 |
第2章 冻干机的工艺 | 第13-24页 |
2.1 冷冻干燥技术 | 第13-16页 |
2.1.1 真空冷冻干燥的原理 | 第13-14页 |
2.1.2 冷冻干燥的优点 | 第14页 |
2.1.3 真空冷冻干燥一般过程 | 第14-16页 |
2.2 真空冷冻干燥机介绍 | 第16-23页 |
2.2.1 冻干机在制药过程中的作用 | 第16页 |
2.2.2 真空冷冻干燥机的工作流程 | 第16-17页 |
2.2.3 真空冻干设备的系统组成 | 第17-23页 |
2.3 本章小结 | 第23-24页 |
第3章 冻干机的控制系统硬件设计 | 第24-31页 |
3.1 引言 | 第24页 |
3.2 设计目标 | 第24页 |
3.3 冻干机的硬件配置 | 第24-29页 |
3.3.1 主控制器的选择 | 第24-26页 |
3.3.2 远程I/O模块的选择 | 第26-27页 |
3.3.3 步进电机及其控制模块的选择 | 第27-29页 |
3.4 通信网络的选择 | 第29-30页 |
3.4.1 MPI通信 | 第29页 |
3.4.2 Profibus现场总线 | 第29页 |
3.4.3 工业以太网 | 第29-30页 |
3.4.4 KVM切换机 | 第30页 |
3.4.5 本次冻干机通信系统的架构 | 第30页 |
3.5 本章小结 | 第30-31页 |
第4章 冻干机的控制系统软件设计 | 第31-47页 |
4.1 引言 | 第31页 |
4.2 软件系统总体设计 | 第31页 |
4.3 上位机组态 | 第31-40页 |
4.3.1 组态软件 | 第32页 |
4.3.2 组态软件的选择 | 第32-33页 |
4.3.3 冻干机人机界面系统的设计 | 第33-39页 |
4.3.4 组态软件的通信 | 第39-40页 |
4.4 PLC程序设计 | 第40-46页 |
4.4.1 硬件组态 | 第40页 |
4.4.2 PLC编程设计 | 第40-46页 |
4.5 本章小结 | 第46-47页 |
第5章 冻干过程控制的实施 | 第47-57页 |
5.1 冻干曲线 | 第47-51页 |
5.1.1 冻干曲线参数 | 第47-49页 |
5.1.2 冻干曲线在配方中的设置 | 第49页 |
5.1.3 压力升测试 | 第49-50页 |
5.1.4 冻干结束程序 | 第50-51页 |
5.2 冷冻干燥过程中主要参数的控制 | 第51-56页 |
5.2.1 层板温度的控制 | 第51-53页 |
5.2.2 干箱真空度的控制 | 第53-56页 |
5.3 本章小结 | 第56-57页 |
第6章 总结 | 第57-58页 |
参考文献 | 第58-60页 |
致谢 | 第60页 |
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