哈药集团制药总厂
摘要：随着当前制药企业在GMP要求日益提升的发展形势下，对其生产水平、信息化等方面提出了越来越多的要求。特别是对温度引起了必要的重视。由于温度在药厂生产中占有重要的地位，而温度控制对制药流程起到了不可或缺的作用，是制药企业应当值得注意的问题。鉴于此，本文主要从以下几个方面进行分析，提出合理化建议，提供给相关人士，供以借鉴。
关键词：S7-200PLC；药厂温控；传感技术
随着我国经济水平的日益发展下，我国制药企业得到了蓬勃的发展。基于GMP落实的背景下，对制药企业中的生产质量、信息化等方面都提出了诸多的要求。鉴于此，本文主要以西门子S7-200系列使用到药厂温控中的具体情况进行了深入探讨，并从以下几个方面做好详细的研究，笔者依据自身多年经验提出了合理化建议，提供给相关人士，供以借鉴。
1、有关研究技术的介绍
1.1PLC
可编程控制器又被称为可编程逻辑控制器，由于它的英文名称为Programmable Logic Controller，所以被简称为PLC。PLC是一种新型的工业控制计算机，它是集通信技术、自动控制技术和计算机为一体的高级自动控制装置，它具备易学易用、编程简单、可靠性强、价格便宜和抗干扰能力强等优点。
现代制造业要求有极其灵活可靠的自动化生产线控制，才能生产多规格、多品种、高质量、低成本和小批量的产品。正是在这一潮流的带动下，以位处理为基础的工业控制装置--PLC出现了。
目前的PLC技术已经发展得非常成熟，在全球共有两百多家厂家生产了PLC产品，这些PLC产品有400多个不同品种。
1.2传感技术
传感技术是一门非常重要的现代信息技术，它和计算机技术以及通信技术被并称为现代信息技术的三大基础技术。
目前对于传感器的定义为：由转换元件和敏感元件组成的能够感受到规定的被测量，并在一定的规律下将其转换为输出信号的装置或器件。
其中的转换元件为传感器中能将响应的被测量或敏感元件转换为适合被测量或传感器的电信号部分；敏感元件为响应被测量的部分或直接感受的部分。
2、硬件的设计和应用
药厂有很多工艺设备对温度控制有非常高的要求，如：真空干燥箱、恒温培养箱、恒温水浴锅、细胞恒温室、反应罐反应釜、高压灭菌器等等，本文以西门子S7-200系列CPU226为例，论述其在电热干燥箱温度控制上的应用。
2.1西门子S7-200 CPU226
CPU226共拥有40个数字量I/0点，24输入/16输出，它可以连接七个扩展模块，其最大扩展可达到35路模拟量I/0点或248路数字量I/0点；两个RS485的通讯/编程口，拥有MPI通讯协议、PPI通讯协议和自由方式通讯能力；可以很容易整体拆卸的I/0端子排。
2.2传感器
由于热电偶作为温控系统里面的感温元件之一，它对温度进行检测以后，会对温度信号做好相应的转换，从而将其逐渐转变成热电动势信号。当前，对于E、K、R、T、J、B、S这些型号来说，已经开始在我国得到了普遍的认可，本文主要讲K型作为主要论述对象。
2.3EM235模块
EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。能够对被测主回路的交流电流进行转换，将其转换为按线性比例输出的DC4-20mA恒流环标准信号，在此过程中由500Ω电阻转换DC2-10V，也可由250Ω电阻转换DC1-5V，并将其连续地输送至接收装置。
2.4温检和温控模块
由实验室所提供的模拟真实电热干燥箱的温度控制和温度检测模块，可以直接对0-10V模拟信号进行转化，转化为占空比进行加热。
3、软件的设计和应用
3.1PID控制程序
由于PID控制作为模拟量闭环控制中一种较为有效的手段之一，并且在相关领域中已经有几十年的发展历史，人们对其不断使用过程中也得到了诸多的经验。当前，相关人员对PID进行研究的过程中有了新的认识。因为PDI控制器的控制主要是相关人员对系统存在的误差进行掌握，并通过以下几个方面得以实现的：第一是对比例（P）控制；第二是对积分（I）控制；第三是对微分（D）控制。通过这几种控制的应用下，可以在某种程度上促使三者之间形成互相约束的状态，进而得到最佳的控制效果。
3.2回路输入输出的变量数值转换
一般情况下，温度给定值通常设置为SP，并且对于电热干燥箱所产生的温度需要对其变量做好严格的控制。不仅仅如此，（过程变量）还和PID的PV还会在某种意义上和PID的回路输送存在着密切的联系。所谓过程变量，简单的说是相关人员对温度信号进行测量以后慢慢转变成相应的温度值。因为这两个数并不是同一类型的数量值，因此相关人员在将两个数进行对比的前期阶段需要将其数据做好相应的转换工作。通过EM235转换以后，相关电压信号就能够获得一个相应的整数值，然而PID所产生的指令一定要以实数型数据为主，因此相关人员还应当将其转变成实数才行。
3.3实数的归一化处理
实数的归一化处理由于PID中除了PID的三个参数和采样时间外，别的参数都要求输出值或输入值在0.0~1.0之间，所以我们必须先将SP值和PV值进行归一化的处理（使其为0.0~1.0之间），在归一化后再执行PID指令，归一化公式为：式中，
Rnoum-标准化实数值
Rraw-标准化前的原始值或实数值
3.4PID参数的整定
PID参数通常情况下可以利用计算来确定，不过这种方式会带来较大的误差，为了避免这一误差，目前所应用的较常见的PID参数整定方法都是工程整定法，如反应曲线法、临界比例带法、衰减曲线法和经验法。PID控制程序如下：
a)主程序
LD SM0.1
CALL子程序1
b)子程序1
4、S7-200在药厂温控领域的一般程序控制
以下是笔者对S7-200在药厂温控领域的程序流程举例：
主程序：运行PLC-初始化运行指示灯-初始化PID-调用子程序（回到初始化运行指示灯）子程序：设定温度-设定PID值-每100ms调用一次中断程序-返回中断程序：读入温度并转换-把实际温度值放入VD100-调用PID指令-输出PID值
5、结语
通过以上内容的论述，可以得知：随着当前PLC在相关领域的普遍认可下，自身有着诸多的优势，例如没有过多的消耗；体积不大、较高的性价比等，促使成为当前相关企业自动控制的科学选择。而S7-200系统在药厂温控中的具体使用有着显著的效果，为和不同品牌触摸屏做好良好的通信提供重要的保障，这样也在某种程度上解决了PLC人机界面质量不高的缺陷，所以受到了相关人员的一致好评，相信在未来的发展中可以得到更好的推广。
参考文献
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论文作者:才玮岩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/21
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