单彪
凯莱英生命科学技术（天津）有限公司 天津 300457
摘要：DCS的扩展性、灵活性、控制性能强，已经在现代制药生产中得到广泛应用。以原料药氯化钠的生产为例，探讨了DCS系统在现代制药生产自动化控制中的应用，对实现制药自动化控制具有参考价值。
关键词：制药生产；自动化控制；DCS系统
只有对药品生产过程中进行全面管理和监督，才能有效保证制药企业药品生产达到相关标准。分散控制系统（DCS）的基本思想是组态方便、配置灵活、分级管理、集中操作、分散控制，其实施可明显提高系统控制效果。当前DCS已经在制药生产中已经比较常见，其实施明显提高了制药生产自动化水平。
一、分散控制系统（DCS）
1.DCS的架构
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DCS的组成见图1。分散控制部分包括过程监测站、现场控制站，操作管理部分有显示装置、管理计算机、操作员站及工程师站，经计算机网络将二者连接形成整体。
计算机网络部分是通信系统，其作用在于连接各种装置，实现分散控制装置与操作管理装置之间的信息传递与交换，对二者的工作进行协调，实现系统的集中管理与分散管理。
操作管理装置的作用在于与管理人员及操作人员进行信息的交换，操作人员通过这邪恶装置来对生产过程进行观测，使用操作管理装置来发出指令，对生产过程进行干预。
分散控制装置会直接与生产过程发生信息交换。传感器接收生产过程中的参量，转换后发送给过程监测站从而为监测及控制提供依据，控制系统的输出则经现场控制站传输到执行机构。分散控制装置还实现了各种基本控制算法以及相关信号在数字量与模拟量之间的转换[1]。
2.DCS的特点
2.1 具有很强的适应性与扩展性
DCS结构上采用模块化设计的方法，因此其软件、硬件都可以根据实际需要来进行组合。当生产过程规模比较小时应用数个数据采集站、过程控制站以及简单人机接口就可以数字化控制生产过程；当生产过程的规模比较大时，采用大量过程控制站、数据采集站以及运行元操作站、高层计算站、工程师站等可组建大型计算机管理控制系统。
模块化设计给系统带来很强的扩展性。可根据生产需要对系统的软件及硬件进行扩充，从而实现更高的控制能力、更大的控制范围。扩展时无需抛弃原软件与硬件；系统扩展时通过通信网络来实现新旧部分的联系，从而形成有机整体。
2.2 控制能力强
DCS通过软件来实现控制功能，因此其控制能力强，灵活性高。可实现各种控制功能，还能进行逻辑推理、逻辑判断以及复杂优化控制算法，可解决集中式计算机控制系统功能高度集中带来的可靠性问题。
二、DCS在现代制药生产自动化控制中的应用
以原料药氯化钠的生产为例，探讨DCS在生产自动化控制中的应用如下。
1.DCS的应用
按照工艺要求，将DCS控制系统应用于药库管理、电磁阀控制、空调净化、自动/手动切换、蒸发结晶及卤水净化等中，基于控制界面来对操作进行控制。配置软件包，用户可通过预装软件模块、开发新模块来满足自己的需求，例如PLC、物料需求计划系统、实验室信息管理系统、人机对话接口等。
2.洁净室管理
洁净度达标是洁净室最基础的要求，尘埃则是洁净室洁净度达标最为常见的影响因素，通过减少门的开启可以有效控制尘埃的产生。通过门禁控制系统的运用来实现对洁净室尘埃的控制。通过DCS编程来确保不同门之间互锁，例如人员净化通道不同区门的互锁。当人员从一更经缓冲区进入二更时，加入本区的门尚未关闭，那么二更的门就不能打开，这样就可以杜绝由于管理存在的不足而引起洁净室污染、交叉污染，从而提高洁净度。
3.净化空调系统
控制压差：将DCS控制系统与差压变送器连接，根据工艺的要求来提供负压或正压。差压变送器控制时，对室内的压力进行监测，通过DCS控制系统与调节器对回风调节阀进行控制，对新风量进行控制，通过电动风阀与DCS来对各房间的回风、送风进行控制。
控制湿度：医药产品的质量在很大程度上受到湿度的影响，通过DCS程序来对湿度进行控制，不仅可以实现精准控制，还能减少投资。通过蒸汽加湿来对湿度进行调节。
控制温度：冷热源与空气通过冷热交换来实现对温度的控制，室内远传感器通过调节器、变送器，基于DCS系统来自动控制温度。
控制空气洁净度：控制洁净度需要通过室内的换气量与过滤器来进行控制，过滤器堵塞、性能会对空气洁净度带来直接影响。通过DCS控制系统与远传式仪表来实时监控、控制过滤器的状态，从而为空气洁净度提供保障。
4.工艺过程实现
氯化钠原料药生产过程中，蒸发结晶是一个非常重要的过程，这一过程中需要对干燥温度、冲洗时间、排盐时间、真空、压力以及温度等进行严格控制。对此制作程控程序，通过DCS控制系统来实现对各项参数的控制，通过软件来实现逻辑切换[2]。
针对蒸发罐蒸发室液位及闪发器等实现自动调节控制，很多调节回路的设定值都不确定，需要根据不同时期不同的要求来动态变化。就调节PID及自动/手动切换上，设计为自动时根据切换的设定值来对工艺过程值进行调节，手动时设定值自动跟踪PV，这样就可以明显提高操作的效率。制作相关工艺参数的累积计算，可实现每天自动日报报表、自动趋势报表等，以这些报表数据为依据，企业可以对生产过程进行分析，不断改进、优化生产工艺，从而提高生产效率。
就操作画面及软件设计上，充分采用快捷方式，从而为快捷查询需要信息提供便利。过程站使用冗余设计，实现双机热备份，系统接线端子采用高质量段子，可减少故障的发生。工程师站或操作员站中任意一台关闭或全部关闭时，主要过程站不停就可以确保系统不停机，因此可以为系统的安全性提供保障。
结束语
DCS自动化控制系统在制药生产自动化中有极为广泛的应用，是生产控制环节的重要组成。DCS的硬件设施与系统的开发，能大幅度降低人为因素对生产的负面作用，也降低了工作人员的工作量，节省了生产成本与维护成本，对生产企业有极好的经济效益提升作用。
参考文献
[1]张钟鑫,吴天飞.DCS控制系统在医药化工中的应用[J].中国科技投资,2020(10):92-93.
[2]时丕阳.化药/原料药自动化系统实施与风险管控[J].化工管理,2020(7):194-195.