工控組態(tài)軟件在藥品滅菌控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1概述在輸液用藥的制藥過(guò)程中，對(duì)于已經(jīng)調(diào)配好的藥液進(jìn)行滅菌是極其重要的一環(huán)，它涉及到無(wú)菌操作和恒溫滅菌的嚴(yán)格過(guò)程。水浴式滅菌柜是目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的滅菌系統(tǒng)，所以對(duì)于水浴式滅菌柜控制系統(tǒng)的要求很高。在大同市某制藥廠的滅菌流程中，我們把visidaq組態(tài)軟件應(yīng)用于水浴式滅菌柜的自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制軟件編制，控制整個(gè)滅菌自動(dòng)化過(guò)程，取得了良好的效果。

2藥品滅菌控制系統(tǒng)2.1工藝流程及設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)介大同市某制藥廠采用水浴式滅菌柜進(jìn)行藥液滅菌操作。其整個(gè)滅菌過(guò)程可以分成兩個(gè)部分：由于滅菌柜的柜體長(zhǎng)度可達(dá)8 ~10m而柜體深處是工作人員不能到達(dá)的地方，另外，柜體內(nèi)部的衛(wèi)生是滅菌一個(gè)極為重要的因素，所以采用了電機(jī)拖動(dòng)加定位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的自動(dòng)進(jìn)出柜，而計(jì)數(shù)的工作則由visdaq所開(kāi)發(fā)的軟件來(lái)完成。

根據(jù)滅菌要求，溫度控制是關(guān)鍵，其過(guò)程可分為6個(gè)階段：加溫預(yù)備階段；快速升溫階段；繼續(xù)升溫階段和藥溫控制繼續(xù)升溫階段；恒溫滅菌階段；降溫階段以及后處理階段。是滅菌過(guò)程幾個(gè)階段的溫度示意陳今潤(rùn)祖正容程若愚（重慶大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所，重慶400044）滅菌恒溫溫度可以根據(jù)具體的藥品進(jìn)行設(shè)定，控制精度為±0.5g并要求在達(dá)到控制要求的前提下，充分利用能量資源，應(yīng)使藥液在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)溫度達(dá)到滅菌溫度（即恒溫溫度）并恒溫至達(dá)到設(shè)定條件，即達(dá)到恒溫時(shí)間和最小f值（一個(gè)制藥過(guò)程中的重要參數(shù)）的指標(biāo)要求，這些都要通過(guò)實(shí)時(shí)地控制各氣動(dòng)閥的開(kāi)、閉和水泵的動(dòng)作來(lái)完成，然后進(jìn)行藥液降溫和藥品出柜。

本控制系統(tǒng)根據(jù)用戶的要求設(shè)計(jì)為單機(jī)集中式控制系統(tǒng)?？紤]到滅菌過(guò)程的連貫性，如果工控機(jī)出現(xiàn)意外而不能工作，可以回到傳統(tǒng)的手動(dòng)控制方式，不會(huì)影響藥品的滅菌質(zhì)量。同時(shí)，所采用的各氣動(dòng)閥也具有手動(dòng)控制裝置，現(xiàn)場(chǎng)還備有顯示儀表。

2.2硬件設(shè)備組成簡(jiǎn)介根據(jù)滅菌流程的具體要求，本控制系統(tǒng)的硬件配置如所示。

滅菌柜控制系統(tǒng)硬件組成硬件組成可以分成控制和檢測(cè)兩部分，檢測(cè)由adam5000系列模板及檢測(cè)器件組成；控制執(zhí)行部分由研華pcl―724和pcld―885以及電磁閥、各種氣動(dòng)閥、電機(jī)組成。

用于溫度測(cè)量的模塊，可以進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換、量程變換及工程量的轉(zhuǎn)換；adam5052是一個(gè)8通道的數(shù)字量輸入模板，高低電平可調(diào)，在該系統(tǒng)中用于對(duì)一些重要狀態(tài)的監(jiān)測(cè)；adam5017是模擬輸入模板，可以進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，這里用來(lái)轉(zhuǎn)換壓力變送器的信號(hào)。adam5000系列模板通過(guò)rs――485與主機(jī)通信。

―724是16通道數(shù)字i/o模板，用于連接pcld―885數(shù)字輸出模板。pcld―885有隔離功能和較大的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接連接到繼電器，控制電磁閥，進(jìn)而控制各氣動(dòng)閥門(mén)和電機(jī)。

8路di（數(shù)字量輸入）、16路do（數(shù)字量輸出）以及7路9路ai（模擬量輸入）。

3visidaq工控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介1是一個(gè)內(nèi)容豐富、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、處理及控制的組態(tài)軟件。較之前幾個(gè)版本的gen正系列組態(tài)軟件，visidaq3. 1已經(jīng)從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集和控制軟件轉(zhuǎn)換成各種自動(dòng)化層次適用的應(yīng)用編制平臺(tái)，具有更好的擴(kuò)展性、兼容性和可編程性。同時(shí)，該軟件的結(jié)構(gòu)更為開(kāi)放，硬件支持更加強(qiáng)大，除兼容研華公司本身的所有工業(yè)產(chǎn)品外，還支持國(guó)際上流行的許多硬件產(chǎn)品和協(xié)議。

visidaq3.1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如所示，它提供了比以往更為強(qiáng)大和靈活的功能。

4控制系統(tǒng)軟件的功能要求水浴式滅菌柜滅菌系統(tǒng)對(duì)控制軟件提出了新的要求：實(shí)現(xiàn)對(duì)滅菌柜系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制，對(duì)滅菌流程的全自動(dòng)化控制；實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各儀表、各通信模塊的功能及狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各動(dòng)作元器件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)畫(huà)顯示現(xiàn)場(chǎng)各管道、元器件的工作狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理功能。

5利用visidaq進(jìn)行控制軟件的開(kāi)發(fā)本工業(yè)控制系統(tǒng)軟件由研華公司的visidaq3. 1工業(yè)組態(tài)軟件生成，輔以visualbasic編寫(xiě)的記錄、打印程序。軟件編制的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)滅菌過(guò)程的全自動(dòng)化，并帶有對(duì)溫度場(chǎng)的驗(yàn)證功能；同時(shí)設(shè)有對(duì)工作程序的控制權(quán)限及對(duì)歷史數(shù)據(jù)的訪問(wèn)功能。

5.1控制程序內(nèi)核task部分的開(kāi)發(fā)我們利用visidaq3.1提供的編程環(huán)境，把程序運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)核編制在task部分。這部分包括對(duì)顯示部分各對(duì)象與外部設(shè)備的關(guān)聯(lián)；對(duì)顯示部分聯(lián)系到的各變量的定義、計(jì)算和存儲(chǔ)；對(duì)顯示畫(huà)面的實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn)；對(duì)各種數(shù)據(jù)處理算法的編制和實(shí)現(xiàn)；對(duì)整個(gè)控制程序流程的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。這部分是程序?qū)崿F(xiàn)其目標(biāo)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，其中涉及到數(shù)據(jù)中心（datacenter）與主程序、數(shù)據(jù)中心與子程序，以及數(shù)據(jù)中心與組態(tài)模塊單元的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。虛擬變量（virtualtags）成為數(shù)據(jù)中心與其它模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)管理的紐帶。

另外，task部分是實(shí)現(xiàn)各種算法和數(shù)據(jù)處理的基地。例如在處理溫度數(shù)據(jù)時(shí)涉及到對(duì)溫度壞值的剔除以及對(duì)失效模塊的判斷，這就涉及到排序、設(shè)標(biāo)志、循環(huán)比較等算法的編制問(wèn)題；又如用微分算法處理繼續(xù)升溫階段的溫度控制問(wèn)題，就是要從算法上盡量減小溫度滯后對(duì)控制的影響；還有，如程序運(yùn)行的保護(hù)功能中，將不允許在準(zhǔn)備不充分或異常情況下運(yùn)行的問(wèn)題，涉及到一些互鎖功能的實(shí)現(xiàn)，這些都是在task環(huán)境中完成。

5.2人機(jī)接口display的開(kāi)發(fā)最終與操作員接觸的是人機(jī)界面display，是該控制系統(tǒng)人機(jī)接口畫(huà)面的組成示意圖。它是控制程序的一種實(shí)現(xiàn)，也是visidaq組態(tài)軟件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即可以方便、簡(jiǎn)易地實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面。在這部分人機(jī)界面組成示意圖的開(kāi)發(fā)中，最重要的是做好顯示畫(huà)面中的各圖形元件與task部分中的對(duì)應(yīng)變量或?qū)?yīng)模塊的正確關(guān)聯(lián)和設(shè)置。人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)，包括實(shí)現(xiàn)滅菌主程序運(yùn)行前對(duì)各種參數(shù)的鼠標(biāo)設(shè)置；利用模擬表盤(pán)、數(shù)字表盤(pán)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種儀表和監(jiān)測(cè)元件的實(shí)時(shí)顯示；利用歷史趨勢(shì)圖實(shí)現(xiàn)對(duì)各歷史趨勢(shì)曲線的顯示；利用報(bào)警指示對(duì)可能出現(xiàn)的故障的監(jiān)控和報(bào)警提示；對(duì)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)顯示和狀態(tài)顯示等。也就是說(shuō)，顯示部分的各個(gè)顯示畫(huà)面提供給操作人員的是完備的運(yùn)行信息和方便的參數(shù)設(shè)置，并提供友好生動(dòng)的監(jiān)控畫(huà)面。

所示滅菌參數(shù)設(shè)置畫(huà)面提供操作員鼠標(biāo)置數(shù)的功能，在滅菌主程序開(kāi)始運(yùn)行前可以和監(jiān)控主畫(huà)面相互切換，一旦滅菌程序開(kāi)始運(yùn)行，要等到程序運(yùn)行完畢才自動(dòng)切換回來(lái)；滅菌流程監(jiān)控主畫(huà)面實(shí)現(xiàn)對(duì)各檢測(cè)器和工作器件的監(jiān)控，在程序運(yùn)行前可以對(duì)工作器件進(jìn)行測(cè)試（在工作測(cè)試畫(huà)面中完成）進(jìn)行溫度場(chǎng)驗(yàn)證可切換到溫度驗(yàn)證畫(huà)面進(jìn)行；當(dāng)有故障時(shí)，可以切換到故障查詢畫(huà)面進(jìn)行故障查詢。

5.3控制程序的主要特點(diǎn)總的說(shuō)來(lái)，控制程序的具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：分階段升溫策略有提高功效和提高控制精度的作用；藥溫控制繼續(xù)升溫階段的微分控制可克服溫度的大滯后特性，減小溫度超調(diào)量；溫度計(jì)故障和異常數(shù)據(jù)的判斷與處理；對(duì)于電磁干擾所導(dǎo)致的各種故障的報(bào)警與保護(hù)處理；動(dòng)畫(huà)顯示各元器件的工作狀態(tài)和工作過(guò)程，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1所提供的報(bào)表不能滿足用戶的需求，故用visualbasic來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)打印程序的編制，這就滿足了打印格式的靈活性和打印程序人機(jī)界面的友好性。其實(shí)，打印數(shù)據(jù)格式的單一性，是該工程控組態(tài)軟件的主要缺點(diǎn)。

6結(jié)束語(yǔ)通過(guò)利用工控組態(tài)軟件對(duì)滅菌控制系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)，我們認(rèn)識(shí)到該軟件在工業(yè)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中有突出的優(yōu)點(diǎn)，其人機(jī)界面的友好性和程序編制的自由性給我們留下了深刻的印象。同時(shí)，開(kāi)發(fā)出的滅菌系統(tǒng)在該廠的應(yīng)用后提高生產(chǎn)效率達(dá)50%以上，而且滅菌效果也高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。