工控组态软件在药品灭菌控制系统中的应用1概述在输液用药的制药过程中，对于已经调配好的药液进行灭菌是极其重要的一环，它涉及到无菌操作和恒温灭菌的严格过程。水浴式灭菌柜是目前国内比较先进的灭菌系统，所以对于水浴式灭菌柜控制系统的要求很高。在大同市某制药厂的灭菌流程中，我们把visiDAQ组态软件应用于水浴式灭菌柜的自动控制系统的控制软件编制，控制整个灭菌自动化过程，取得了良好的效果。

　　2药品灭菌控制系统2.1工艺流程及设计思路简介大同市某制药厂采用水浴式灭菌柜进行药液灭菌操作。其整个灭菌过程可以分成两个部分：由于灭菌柜的柜体长度可达8 ~10m而柜体深处是工作人员不能到达的地方，另外，柜体内部的卫生是灭菌一个极为重要的因素，所以采用了电机拖动加定位开关来实现小车的自动进出柜，而计数的工作则由VisDAQ所开发的软件来完成。

　　根据灭菌要求，温度控制是关键，其过程可分为6个阶段：加温预备阶段；快速升温阶段；继续升温阶段和药温控制继续升温阶段；恒温灭菌阶段；降温阶段以及后处理阶段。是灭菌过程几个阶段的温度示意陈今润祖正容程若愚（重庆大学工业自动化仪表研究所，重庆400044）灭菌恒温温度可以根据具体的药品进行设定，控制精度为±0.5G并要求在达到控制要求的前提下，充分利用能量资源，应使药液在规定的时间范围内温度达到灭菌温度（即恒温温度）并恒温至达到设定条件，即达到恒温时间和小F值（一个制药过程中的重要参数）的指标要求，这些都要通过实时地控制各气动阀的开、闭和水泵的动作来完成，然后进行药液降温和药品出柜。

　　本控制系统根据用户的要求设计为单机集中式控制系统。考虑到灭菌过程的连贯性，如果工控机出现意外而不能工作，可以回到传统的手动控制方式，不会影响药品的灭菌质量。同时，所采用的各气动阀也具有手动控制装置，现场还备有显示仪表。

　　2.2硬件设备组成简介根据灭菌流程的具体要求，本控制系统的硬件配置如所示。

　　灭菌柜控制系统硬件组成硬件组成可以分成控制和检测两部分，检测由ADAM5000系列模板及检测器件组成；控制执行部分由研华PCL―724和PCLD―885以及电磁阀、各种气动阀、电机组成。

　　用于温度测量的模块，可以进行模/数转换、量程变换及工程量的转换；ADAM5052是一个8通道的数字量输入模板，高低电平可调，在该系统中用于对一些重要状态的监测；ADAM5017是模拟输入模板，可以进行模/数转换，这里用来转换压力变送器的信号。ADAM5000系列模板通过RS――485与主机通信。

　　―724是16通道数字I/O模板，用于连接PCLD―885数字输出模板。PCLD―885有隔离功能和较大的驱动能力，可以直接连接到继电器，控制电磁阀，进而控制各气动阀门和电机。

　　8路DI（数字量输入）、16路DO（数字量输出）以及7路9路AI（模拟量输入）。

　　3VisiDAQ工控组态软件简介1是一个内容丰富、功能强大的数据采集、处理及控制的组态软件。较之前几个版本的GEN正系列组态软件，VisiDAQ3. 1已经从简单的数据采集和控制软件转换成各种自动化层次适用的应用编制平台，具有更好的扩展性、兼容性和可编程性。同时，该软件的结构更为开放，硬件支持更加强大，除兼容研华公司本身的所有工业产品外，还支持国际上流行的许多硬件产品和协议。

　　VisiDAQ3.1的系统结构如所示，它提供了比以往更为强大和灵活的功能。

　　4控制系统软件的功能要求水浴式灭菌柜灭菌系统对控制软件提出了新的要求：实现对灭菌柜系统的准确控制，对灭菌流程的全自动化控制；实现对现场各仪表、各通信模块的功能及状态监测，对现场各动作元器件的实时监测；实现友好的人机界面，实时监控和动画显示现场各管道、元器件的工作状态；实现专门的数据处理功能。

　　5利用VisiDAQ进行控制软件的开发本工业控制系统软件由研华公司的VisiDAQ3. 1工业组态软件生成，辅以VisualBasic编写的记录、打印程序。软件编制的目标是实现灭菌过程的全自动化，并带有对温度场的验证功能；同时设有对工作程序的控制权限及对历史数据的访问功能。

　　5.1控制程序内核TASK部分的开发我们利用VisiDAQ3.1提供的编程环境，把程序运转的内核编制在TASK部分。这部分包括对显示部分各对象与外部设备的关联；对显示部分联系到的各变量的定义、计算和存储；对显示画面的实时动画的实现；对各种数据处理算法的编制和实现；对整个控制程序流程的设计和实现。这部分是程序实现其目标的基础和关键，其中涉及到数据中心（datacenter）与主程序、数据中心与子程序，以及数据中心与组态模块单元的数据交换问题。虚拟变量（virtualtags）成为数据中心与其它模块进行数据交换和数据管理的纽带。

　　另外，TASK部分是实现各种算法和数据处理的基地。例如在处理温度数据时涉及到对温度坏值的剔除以及对失效模块的判断，这就涉及到排序、设标志、循环比较等算法的编制问题；又如用微分算法处理继续升温阶段的温度控制问题，就是要从算法上尽量减小温度滞后对控制的影响；还有，如程序运行的保护功能中，将不允许在准备不充分或异常情况下运行的问题，涉及到一些互锁功能的实现，这些都是在TASK环境中完成。

　　5.2人机接口DISPLAY的开发终与操作员接触的是人机界面DISPLAY，是该控制系统人机接口画面的组成示意图。它是控制程序的一种实现，也是VisiDAQ组态软件的一个优点，即可以方便、简易地实现友好的人机界面。在这部分人机界面组成示意图的开发中，重要的是做好显示画面中的各图形元件与TASK部分中的对应变量或对应模块的正确关联和设置。人机界面的开发，包括实现灭菌主程序运行前对各种参数的鼠标设置；利用模拟表盘、数字表盘实现对现场各种仪表和监测元件的实时显示；利用历史趋势图实现对各历史趋势曲线的显示；利用报警指示对可能出现的故障的监控和报警提示；对各个执行机构的动画显示和状态显示等。也就是说，显示部分的各个显示画面提供给操作人员的是完备的运行信息和方便的参数设置，并提供友好生动的监控画面。

　　所示灭菌参数设置画面提供操作员鼠标置数的功能，在灭菌主程序开始运行前可以和监控主画面相互切换，一旦灭菌程序开始运行，要等到程序运行完毕才自动切换回来；灭菌流程监控主画面实现对各检测器和工作器件的监控，在程序运行前可以对工作器件进行测试（在工作测试画面中完成）进行温度场验证可切换到温度验证画面进行；当有故障时，可以切换到故障查询画面进行故障查询。

　　5.3控制程序的主要特点总的说来，控制程序的具有以下几个显著特点：分阶段升温策略有提高功效和提高控制精度的作用；药温控制继续升温阶段的微分控制可克服温度的大滞后特性，减小温度超调量；温度计故障和异常数据的判断与处理；对于电磁干扰所导致的各种故障的报警与保护处理；动画显示各元器件的工作状态和工作过程，提供实时监控。

　　1所提供的报表不能满足用户的需求，故用VisualBasic来实现数据打印程序的编制，这就满足了打印格式的灵活性和打印程序人机界面的友好性。其实，打印数据格式的单一性，是该工程控组态软件的主要缺点。

　　6结束语通过利用工控组态软件对灭菌控制系统程序的开发，我们认识到该软件在工业控制系统程序设计中有突出的优点，其人机界面的友好性和程序编制的自由性给我们留下了深刻的印象。同时，开发出的灭菌系统在该厂的应用后提高生产效率达50以上，而且灭菌效果也高于国家标准。