Система управления сублимационной сушкой

Система управления сублимационной сушкой — это автоматизированная система, которая регулирует процесс сублимационной сушки (лиофилизации) в специализированных вакуумных установках. Цель — обеспечить стабильное поддержание технологических параметров с минимальными отклонениями от заданных режимов, что позволяет получить качественный продукт при снижении энергозатрат.

Модернизация системы управления лиофилизатором ТГ-50

На базе существующего оборудования была создана новая полностью автоматическая система управления. Данная система состоит из щита автоматики и управления на базе PLC и панели оператора HMI, а также SCADA системы на базе персонального компьютера с местом оператора.

Ниже приведён ряд преимуществ на уровне контроля параметров процесса, и особенности автоматического режима работы установки.

Преимущества на уровне физического процесса:

1. На сублиматорах используются вакуумные датчики пирани. Данный тип датчиков имеет нелинейную характеристику. В оригинальной системе управления оператор вручную записывал показания с датчика в вольтах и по таблице находил реальное разряжение. Регулировку оператор осуществлял ручным клапаном. После модернизации системы, мы получили сигнал в mbar, и возможность автоматического управления по вакууму, а также записи графика вакуума в течении всего процесса сушки. Точность измерения давления в процессе предвакуумирования и сушек возросла до 0,001 mbar.
2. В оригинальной системе управления контроль температуры осуществляется с помощью ПИД-регулятора, который не обеспечивает плавное повышение температуры за заданное время. При помощи PLC реализована функция расчёта скорости изменения температуры во времени, что позволяет выходить на нужную температуру с необходимой скоростью (не выше физических возможностей установки). Также повышена точность регулирования.
3. Контуры охлаждения полок и заморозки конденсаторов в новой системе управления получили ряд дополнительных параметров регулирования и контроля (обычно используются только аварийные и байпасные реле), что позволило увеличить КПД контуров охлаждения (в частности, заморозка камеры, ускорилась на несколько часов), а также появилась защита компрессоров от заливания.

Преимущества по дополнительным возможностям новой системы управления:

1. Автоматический процесс представляет собой ряд стандартных шагов, вносимых в рецепт (технологическую карту) на каждый вид продукта.
   Общая структура автоматического рецепта:
   а) Предварительное охлаждение полок (опционально, на выбор оператора);
   b) Заморозка камеры - в нашем случае имеется 10 отдельных шагов (количество шагов зависит от пожеланий) заморозки с автоматическим контролем параметров: заданная температура, время выхода на температуру, время выдержки температуры. Кроме этого осуществляется контроль отклонения по температуре, в качестве аварийного оповещения.
   с) Заморозка конденсатора - один шаг, который имеет заданную температуру и время выдержки. Также осуществляется контроль за аварийной температурой конденсатора (защита вакуумного насоса).
   d) Предварительное вакуумирование - один шаг, создание необходимого вакуума перед переходом на сушку.
   е) Первичная и вторичная сушка - идентичные алгоритмы работы, имеющие по 10 отдельных шагов каждая. Осуществляется контроль заданной температуры, время выхода на температуру, время выдержки температуры, контроль за давлением. А также ряд аварийных параметров. В случае аварийного отклонения температуры подразумевается опция возврата на заморозку.
   f) Испытание на повышение давления - два испытания (после первичной и вторичной сушки соответственно), осуществляет контроль давления с заданным допустим отклонением в определенный оператором промежуток времени.
   g) Окончание сублимации - аэрация камеры в автоматическом режиме, имеет один параметр: давление нормализации
   h) Разморозка конденсатора - опция имеет два времени: подачи воды, и слива воды.
   Все параметры рецепта энергонезависимые, и остаются после завершения процесса.
2. Система проводит предварительный расчёт окончания лиофилизации, исходя из заданного рецепта
3. В системе реализован архив сбора данных со всех измерительных приборов с дискретностью в минуту.
4. Формирование графиков измеренных величин (на базе архива).
5. Система имеет различные уровни доступа. Количество и уровень допуска определяется администратором.
6. В системе предусмотрен журнал действий оператора, в который фиксируются все действия, производимые на панели оператора с соответствующей датой и временем.
7. Система управления имеет верхний уровень на базе персонального компьютера и SCADA-системы, с возможностями сохранить большое количество рецептов (технологических карт), печатать отчёты нужной формы с графиками температур  и вакуума процесса на каждую партию, выбирать пользователя, ответственного за процесс и ведения журнала аварий, что полностью соответсвует стандартам GAMP (свод рекомендаций для производителей и пользователей автоматизированных систем в фармацевтической промышленности).