用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法

《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》涉及一種機(jī)械、電子、控制和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體涉及一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法。

在醫(yī)藥行業(yè)固體制劑的生產(chǎn)過程，利用流化床進(jìn)行微小顆粒的干燥配以濕法制粒機(jī)制粒最常見的一種制粒方式，這種方式由于生產(chǎn)效率高，制得的顆粒質(zhì)量好，在制藥企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

但是，流化床的干燥過程是多中參數(shù)相互耦合相互影響的結(jié)果，其干燥的控制原理和方法還未完全成熟，在很多工程應(yīng)用上需要大量的摸索過程。

截至2011年6月17日，流化床干燥控制過程主要靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)和摸索。既要防止黏性過大的顆粒出現(xiàn)沉底現(xiàn)場；也要防止將物料飛得太高，容易造成粒子破碎、最終形成細(xì)粉太多，影響顆粒收得率。

截至2011年6月17日技術(shù)中廣泛采用的實(shí)施方式是：空氣加熱控制方法常設(shè)成開或者關(guān)模式，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止通蒸汽，但此時(shí)換熱器仍有余熱是的空氣溫度繼續(xù)升高；當(dāng)需要空氣溫度盡快上升時(shí)，換熱器又剛開始工作，溫度上升較慢，這樣將造成溫度波動(dòng)大，遲滯大，影響了設(shè)備干燥的效果。隨著干燥過程的進(jìn)行，物料的特性、補(bǔ)給袋阻力等因素都會(huì)發(fā)生變化，通過人工進(jìn)行風(fēng)量的調(diào)節(jié)不能使得風(fēng)量保持在最佳的水平。

圖1為《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制單元的模塊圖；

圖3為《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法的方法流程圖。

2018年12月20日，《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

如圖1所示，《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》說明了一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包含控制柜1、風(fēng)機(jī)2、出風(fēng)溫度監(jiān)測儀3、風(fēng)機(jī)變頻器、風(fēng)速檢測儀、流化床壓差表7、物料溫度和濕度監(jiān)測儀8、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9、溫度調(diào)節(jié)器10和空氣處理單元11。

流化床包含有流化床床身4，流化床內(nèi)部設(shè)有干燥室，流化床的底部設(shè)有呈魚鱗狀多孔狀的板，其干燥室內(nèi)對物料進(jìn)行干燥過程，物料在流化床內(nèi)形成硫化態(tài)，實(shí)現(xiàn)干燥。

流化床還包含有抖袋系統(tǒng)5，該抖袋系統(tǒng)5設(shè)置在流化床床身4的上部。該抖袋系統(tǒng)5設(shè)有氣缸，其由抖袋氣缸帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在物料進(jìn)行干燥的過程中，防止物料黏在抖袋表面并減少細(xì)分的產(chǎn)品。

在流化床床身4的側(cè)邊設(shè)有抖袋壓差表6，抖袋壓差表6通過屏蔽線電路連接控制柜1。該抖袋壓差表6設(shè)置在抖袋系統(tǒng)5旁，實(shí)時(shí)監(jiān)測抖袋系統(tǒng)5內(nèi)抖袋內(nèi)外的壓力差。

流化床壓差表7及物料溫度和濕度監(jiān)測儀8由上至下依次設(shè)置在流化床床身4的側(cè)邊，流化床壓差表7及物料溫度和濕度監(jiān)測儀8通過屏蔽線電路連接控制柜1。流化床壓差表7實(shí)時(shí)監(jiān)測流化床內(nèi)部壓力差，同時(shí)，物料溫度和濕度監(jiān)測儀8實(shí)時(shí)監(jiān)測流化床內(nèi)部物料的溫度和濕度，以決定是否干燥過程完成一個(gè)指標(biāo)。

風(fēng)機(jī)2設(shè)置在流化床床身4旁。流化床床身4頂部連接有管道，該管道由流化床床身4頂部延伸至流化床床身4的下部，并與設(shè)置在地面上的風(fēng)機(jī)2連接，該風(fēng)機(jī)2通過該管道與流化床內(nèi)部連通，通過風(fēng)機(jī)2抽氣使流化床內(nèi)部形成負(fù)壓，使流化床內(nèi)部流通空氣。

出風(fēng)溫度監(jiān)測儀3設(shè)置在用于連接流化床床身4與風(fēng)機(jī)2的管道外壁上，并通過屏蔽線電路連接控制柜1，實(shí)時(shí)監(jiān)測由流化床中出風(fēng)的溫度，將出風(fēng)溫度信息傳輸至控制柜1。

在風(fēng)機(jī)2與流化床之間管道的管內(nèi)還設(shè)有風(fēng)速監(jiān)測儀，風(fēng)速監(jiān)測儀通過屏蔽線電路連接控制柜1，該風(fēng)速監(jiān)測儀用于檢測當(dāng)前風(fēng)機(jī)2管道截面的風(fēng)速，將風(fēng)速信息傳輸至控制柜1。

空氣處理單元11通過管道與流化床連接，空氣處理單元11用于對進(jìn)入該系統(tǒng)的空氣進(jìn)行空氣過濾、冷水除濕和化霜預(yù)熱處理?？諝馓幚韱卧?1作為該系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)端，通過管道為流化床的干燥過程提供過濾和預(yù)處理后的空氣。

溫度調(diào)節(jié)器10設(shè)置在空氣處理單元11上，用于控制進(jìn)入流化床內(nèi)干燥室的空氣溫度。溫度調(diào)節(jié)器10控制閥的開度，閥的開度帶動(dòng)空氣處理單元11上冷熱風(fēng)百葉窗結(jié)構(gòu)的開度，控制冷熱風(fēng)源的比例，進(jìn)而控制熱空氣的溫度。

在連接空氣處理單元11與流化床的管道上還設(shè)有進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9，并通過屏蔽線電路連接控制柜1。實(shí)時(shí)監(jiān)測通過溫度調(diào)節(jié)器10進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)后，從空氣處理單元11向流化床傳輸?shù)目諝鉁囟?，并傳輸至控制?。

控制柜1設(shè)置在遠(yuǎn)端的控制區(qū)域內(nèi)，通過電纜與上述的控制系統(tǒng)的各部件（風(fēng)機(jī)2、出風(fēng)溫度監(jiān)測儀3、風(fēng)機(jī)變頻器、風(fēng)速檢測儀、流化床壓差表7、物料溫度和濕度監(jiān)測儀8、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9、溫度調(diào)節(jié)器10和空氣處理單元11）電路連接。該控制柜1內(nèi)設(shè)有控制單元、分別與控制單元電路連接的風(fēng)機(jī)變頻器和風(fēng)量調(diào)節(jié)器，以及與控制單元電路連接的輸入輸出模塊。風(fēng)機(jī)變頻器和風(fēng)量調(diào)節(jié)器分別與風(fēng)機(jī)2電路連接，風(fēng)機(jī)變頻器和風(fēng)量調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)2的送風(fēng)量。輸入輸出模塊采用觸摸屏，用于顯示控制單元的信息以及各個(gè)監(jiān)測裝置的監(jiān)測信息，并向控制單元發(fā)送控制指令。

如圖2所示，控制單元包含主控模塊12，以及分別與主控模塊12電路連接的風(fēng)量控制模塊13、干燥控制模塊14和干燥終止控制模塊15。

其中，主控模塊12采用西門子PLC300，也可以使用西門子313C，風(fēng)量控制模塊13采用西門子模塊SM323，干燥終止控制模塊15采用西門子模塊SM323、SM334。

風(fēng)量控制模塊13的輸入端還通過屏蔽線電路連接風(fēng)速監(jiān)測儀和物料溫度和濕度監(jiān)測儀8，其輸出端還通過屏蔽線電路連接風(fēng)機(jī)變頻器和風(fēng)量調(diào)節(jié)器。

風(fēng)量控制模塊13用于控制流化床干燥過程所需的空氣輸入量，能夠?qū)諝廨斎肓窟M(jìn)行有效的控制和調(diào)節(jié)。風(fēng)量控制模塊13實(shí)時(shí)監(jiān)測流化床內(nèi)部溫度和風(fēng)速并傳輸至主控模塊12，主控模塊12根據(jù)物料的特性、需要干燥后的含水量、流化床的規(guī)格得出所需的風(fēng)量。同時(shí)，依據(jù)干燥過程中采集到的流化床內(nèi)部溫度和風(fēng)速監(jiān)測儀作為輸入對應(yīng)輸送的風(fēng)量進(jìn)行修正。根據(jù)修正后的風(fēng)量、理論上需要的風(fēng)量、目前已干燥時(shí)間、目前濕度值，主控模塊12通過向風(fēng)量控制模塊13發(fā)出風(fēng)量調(diào)節(jié)指令和大小，由風(fēng)量控制模塊13控制風(fēng)機(jī)變頻器的頻率對所需風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

干燥控制模塊14用于控制流化床的干燥過程，讀取各種用于控制的輸入量，供主控模塊12計(jì)算和分析，讀入的信息包含抖袋壓差表6、流化床壓差表7、物料溫度和濕度監(jiān)測儀8、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9、風(fēng)速監(jiān)測儀（安裝在接入風(fēng)機(jī)2的管道橫截面上）的監(jiān)測信息。根據(jù)各監(jiān)測儀信息讀入變量，并做出及時(shí)調(diào)整，控制流化床運(yùn)作。

干燥控制模塊14包含有分別與主控模塊12電路連接的流化床溫度控制模塊141、抖袋控制模塊142和空氣處理單元控制模塊143。流化床溫度控制模塊141采用西門子模塊SM323，抖袋控制模塊142采用西門子模塊SM323、SM334，空氣處理單元控制模塊143采用西門子模塊SM323、SM334。

流化床溫度控制模塊141的輸入端通過屏蔽線電路連接物料溫度和濕度監(jiān)測儀8，其輸出端通過屏蔽線電路連接溫度調(diào)節(jié)器10。

流化床溫度控制模塊141依據(jù)干燥過程中物料溫度和濕度監(jiān)測儀8所測得物料的實(shí)時(shí)量進(jìn)行溫度控制處理，并將輸出值反饋給主控模塊12，主控模塊12控制流化床溫度控制模塊141驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)器10，其主要的控制參數(shù)包括：進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度、物料溫度、溫度調(diào)節(jié)器的開度。溫度調(diào)節(jié)修正采用PID方法，將目標(biāo)溫度和當(dāng)前溫度線性化，再采用PI參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，輸出的數(shù)字量經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換，輸送到溫度調(diào)節(jié)器10，溫度調(diào)節(jié)器10可根據(jù)模擬量控制空氣處理單元11中的冷熱風(fēng)百葉窗的開度，進(jìn)而控制熱空氣的溫度。

抖袋控制模塊142的輸入端通過屏蔽線電路連接抖袋壓差表6，其輸出端通過屏蔽線電路連接抖袋系統(tǒng)5。

抖袋控制模塊142用于流化床抖袋的運(yùn)動(dòng)控制。抖袋由抖袋氣缸帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。主要需要控制的參數(shù)包括：抖袋頻率、單位時(shí)間內(nèi)的抖袋次數(shù)。根據(jù)被干燥的物料特征決定參數(shù)值。物料進(jìn)行干燥的過程中，為防止物料粘在抖袋表面并為了減少細(xì)粉的產(chǎn)品，需要進(jìn)行抖袋系統(tǒng)5的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。主控模塊12根據(jù)工藝需要設(shè)置主控模塊12的控制參數(shù)，一般的，可設(shè)置抖袋系統(tǒng)5的參數(shù)為：抖袋時(shí)間15S，抖袋頻率2S/次，抖袋間隔10S。

空氣處理單元控制模塊143的輸入端通過屏蔽線電路連接進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9，其輸出端通過屏蔽線電路連接空氣處理單元11。

空氣處理單元控制模塊143用于視環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、進(jìn)風(fēng)溫度的要求，控制空氣處理單元11對空氣的處理，如冷水除濕、化霜預(yù)熱、空氣過濾。空氣處理單元控制模塊143所控制的主要參數(shù)包括：壓差值、濕度及溫度值?？諝馓幚韱卧刂颇K143實(shí)時(shí)監(jiān)測進(jìn)風(fēng)溫度傳輸至主控模塊12，主控模塊12根據(jù)該信息向空氣處理單元控制模塊143發(fā)送指令，控制空氣處理單元11。

干燥終止控制模塊15用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)干燥過程的終止，其輸入端電路連接出風(fēng)溫度監(jiān)測儀3、物料溫度和濕度監(jiān)測儀8、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9，其輸出端電路連接流化床，其實(shí)時(shí)監(jiān)測上述信息傳輸主控模塊12，主控模塊12根據(jù)預(yù)設(shè)定的終點(diǎn)判定方式以及相應(yīng)的值向干燥終止控制模塊15發(fā)送指令控制流化床的終止，該終點(diǎn)判定方式以及相應(yīng)的值包含以下四種不同的實(shí)施方式：

（1）根據(jù)預(yù)先主控模塊12向干燥終止控制模塊15設(shè)置的規(guī)定干燥時(shí)間，預(yù)設(shè)時(shí)間到則控制流化床停止干燥過程。

（2）通過安裝在流化床上的物料溫度和濕度監(jiān)測儀8來測量，當(dāng)物料溫度和濕度監(jiān)測儀8的濕度讀數(shù)達(dá)到了預(yù)設(shè)的指定的數(shù)字，就控制流化床停止干燥過程。

（3）通過安裝在流化床上的物料溫度和濕度監(jiān)測儀8來測量，根據(jù)物料溫度，當(dāng)溫值達(dá)到預(yù)設(shè)的指定值就控制流化床停止干燥過程。

（4）通過進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9檢測輸入流化床的進(jìn)風(fēng)溫度，并且通過出風(fēng)溫度監(jiān)測儀3檢測輸出流化床的出風(fēng)溫度。根據(jù)出風(fēng)溫度和進(jìn)風(fēng)溫度的差，當(dāng)該差值達(dá)到預(yù)設(shè)的指定值就控制流化床停止干燥過程。

以下結(jié)合圖3說明《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，該方法包含以下步驟。

步驟1被干燥物料由輸送管道或者料斗送入流化床的干燥室。當(dāng)開始流化床干燥過程前，首先根據(jù)干燥物料特性，流化床的規(guī)格、當(dāng)前環(huán)境溫濕度等參數(shù)，初步預(yù)先設(shè)定工藝參數(shù)，該工藝參數(shù)包含：風(fēng)量初始目標(biāo)值、終點(diǎn)判定方式以及相應(yīng)的值、溫度調(diào)節(jié)器開度值、進(jìn)風(fēng)溫度、抖袋控制參數(shù)。例如：風(fēng)量初始目標(biāo)值一般而言，被干燥物料的顆粒小、總量輕，風(fēng)量控制模塊13設(shè)置風(fēng)量初始目標(biāo)值為40%；反之，被干燥物料的顆粒大，總量重，風(fēng)量初始目標(biāo)值設(shè)為60%。其中，終點(diǎn)判定可以選擇出風(fēng)溫度值方設(shè)定，溫度值方式即設(shè)定出風(fēng)溫度達(dá)到一定的度數(shù)就結(jié)束干燥過程，通常設(shè)為60度。溫度調(diào)節(jié)器開度值用來控制開度閥的開度，在剛開機(jī)的時(shí)候，這個(gè)值一般設(shè)為100%。進(jìn)風(fēng)溫度一般初始設(shè)為50度。抖袋控制參數(shù)控制抖袋的運(yùn)行，一般而言，抖袋時(shí)間為10秒，抖袋頻率為2次，抖袋間隔為10秒。

步驟2根據(jù)上述設(shè)定的工藝參數(shù)，流化床系統(tǒng)及流化床控制系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備啟動(dòng)，控制流化床開始對其干燥室內(nèi)的物料進(jìn)行干燥過程。上述的設(shè)備包含流化床、控制柜1、風(fēng)機(jī)2、出風(fēng)溫度監(jiān)測儀3、風(fēng)機(jī)變頻器、風(fēng)速檢測儀、抖袋系統(tǒng)5、抖袋壓差表6、流化床壓差表7、物料溫度和濕度監(jiān)測儀8、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9、溫度調(diào)節(jié)器10和空氣處理單元11。

步驟3根據(jù)干燥時(shí)間和流化床壓差表7所檢測到的流化床內(nèi)壓差值，調(diào)整風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值，主要調(diào)整方式為：判斷流化床壓差表7讀數(shù)是否小于200-300帕，若是，則風(fēng)量控制模塊13減少風(fēng)機(jī)頻率，直至流化床壓差表7所檢測到的流化床內(nèi)壓差值回復(fù)到200-300帕，并跳轉(zhuǎn)到步驟4，若否，則風(fēng)量控制模塊13增大風(fēng)機(jī)頻率，直至流化床壓差表7所檢測到的流化床內(nèi)壓差值回復(fù)到200-300帕，并跳轉(zhuǎn)到步驟4。

步驟4主控模塊12將流化床風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值、風(fēng)量測量值（由風(fēng)速監(jiān)測儀檢測所得）、物料溫度、進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進(jìn)行線性化、歸一化，將所有變量除以各自的最大值，使各種不同量綱的變量換算成0到1之間的值。

步驟5主控模塊12采用PID方法調(diào)整工藝參數(shù)，控制風(fēng)機(jī)2和溫度調(diào)節(jié)器10運(yùn)作，控制流化床內(nèi)流動(dòng)的風(fēng)量和內(nèi)部溫度。

PID控制方法是一個(gè)在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的控制方式。PID控制器把收集到的數(shù)據(jù)和設(shè)定的要求值，如出風(fēng)溫度等進(jìn)行比較，然后把這個(gè)差別用于計(jì)算新的輸入值，這個(gè)新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達(dá)到或者保持在參考值。

步驟5.1主控模塊12采用PID方法對風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值和風(fēng)量測量值進(jìn)行修正，依據(jù)修正后的值對風(fēng)量控制模塊13向風(fēng)機(jī)變頻器的控制量進(jìn)行調(diào)整。風(fēng)量控制模塊13將該值輸出到風(fēng)機(jī)變頻器中，以控制風(fēng)機(jī)2的風(fēng)量。在工程實(shí)際中，應(yīng)用廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，稱為PID調(diào)節(jié)。在干燥用流化床中，采用以下PID設(shè)置效果較好。其中，PID參數(shù)設(shè)定為：比例P=0.8%，積分時(shí)間TI=35S，微分時(shí)間TD=0S。

步驟5.2主控模塊12采用PID方法對物料溫度、進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進(jìn)行修正，依據(jù)修正后的值對流化床溫度控制模塊141控制量進(jìn)行調(diào)整。流化床溫度控制模塊141根據(jù)修正的控制量控制溫度調(diào)節(jié)器10的開度，溫度調(diào)節(jié)器10通過調(diào)節(jié)熱風(fēng)和冷風(fēng)的比例，調(diào)節(jié)流化床內(nèi)部溫度。

步驟6干燥終止控制模塊15根據(jù)預(yù)設(shè)定的終點(diǎn)判定方式以及相應(yīng)的值，判斷流化床運(yùn)作狀態(tài)是否滿足終點(diǎn)判定值，若是，則控制流化床的干燥過程結(jié)束，若否，則繼續(xù)進(jìn)行干燥，并跳轉(zhuǎn)到步驟3。

該步驟6包含有以下四種實(shí)施方式。一、干燥終止控制模塊15判斷是否到了預(yù)先主控模塊12向干燥終止控制模塊15設(shè)置的規(guī)定干燥時(shí)間，該干燥時(shí)間一般而言可以取30分鐘。當(dāng)物料濕度很大時(shí)，適當(dāng)延長時(shí)間。若是，達(dá)到規(guī)定的干燥時(shí)間，則干燥終止控制模塊15控制流化床停止干燥過程。若否，則流化床繼續(xù)對物料進(jìn)行干燥，并跳轉(zhuǎn)到步驟3。

二、安裝在流化床上的物料溫度和濕度監(jiān)測儀8測量流化床內(nèi)物料的溫度和濕度，干燥終止控制模塊15判斷流化床內(nèi)物料的濕度是否達(dá)到主控模塊12向干燥終止控制模塊15預(yù)設(shè)的指定的濕度，該濕度一般而言設(shè)定絕對濕度為10克/立方米空氣。若是，則干燥終止控制模塊15控制流化床停止干燥過程。若否，則流化床繼續(xù)對物料進(jìn)行干燥，并跳轉(zhuǎn)到步驟3。

三、安裝在流化床上的物料溫度和濕度監(jiān)測儀8來測量流化床內(nèi)物料的溫度和濕度，干燥終止控制模塊15判斷流化床內(nèi)物料的溫度是否達(dá)到預(yù)設(shè)的指定溫度值，該溫度值一般而言可取50度，若是，則干燥終止控制模塊15控制流化床停止干燥過程。若否，則流化床繼續(xù)對物料進(jìn)行干燥，并跳轉(zhuǎn)到步驟3。

四、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀9檢測輸入流化床的進(jìn)風(fēng)溫度，并且通過出風(fēng)溫度監(jiān)測儀3檢測輸出流化床的出風(fēng)溫度。主控模塊12計(jì)算出其出風(fēng)溫度和進(jìn)風(fēng)溫度的溫度差，并傳輸至干燥終止控制模塊15，干燥終止控制模塊15判斷出風(fēng)溫度和進(jìn)風(fēng)溫度的差值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的指定值，一般而言該差值可取5度，進(jìn)風(fēng)溫度高于出風(fēng)溫度。若是，則干燥終止控制模塊15控制流化床停止干燥過程。若否，則流化床繼續(xù)對物料進(jìn)行干燥，并跳轉(zhuǎn)到步驟3。

《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》適用于多種物料在多種復(fù)雜工況的下干燥運(yùn)行過程，可用于多種特性的物料干燥，包括黏性高的中藥顆粒，可自行調(diào)整參數(shù)、算法簡單合理、控制效果好。可縮短干燥時(shí)間10%，提高干燥效率。顆粒收得率高，細(xì)粉少，干燥質(zhì)量好，有效顆粒收得率達(dá)到≥92%。減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，不需要人工干預(yù)。

盡管《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》的限制。在該領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。

用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法專利目的

《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》公開一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法，可用于多種物料在多種復(fù)雜工況的下干燥運(yùn)行過程，可自行調(diào)整參數(shù)、控制效果好、提高干燥效率、顆粒收得率高、細(xì)粉少。

用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法技術(shù)方案

《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》公開一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)設(shè)置在流化床床身旁，通過管道和電路連接流化床床身，控制流化床運(yùn)作，其特點(diǎn)是，該控制系統(tǒng)包含：風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)通過管道連接上述的流化床床身；風(fēng)速檢測儀，該風(fēng)速檢測儀設(shè)置在連接上述的風(fēng)機(jī)與流化床床身的管道中；出風(fēng)溫度監(jiān)測儀，該出風(fēng)溫度監(jiān)測儀設(shè)置在連接上述的風(fēng)機(jī)與流化床床身的管道外壁上；空氣處理單元，該空氣處理單元通過管道連接上述的流化床床身；溫度調(diào)節(jié)器，該溫度調(diào)節(jié)器設(shè)置在上述的空氣處理單元上；進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀，該進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀設(shè)置在連接上述的溫度調(diào)節(jié)器與流化床床身的管道上；流化床壓差表和物料溫度和濕度監(jiān)測儀，該流化床壓差表和物料溫度和濕度監(jiān)測儀分別設(shè)置在上述的流化床床身上；以及，控制柜，該控制柜通過電纜分別與上述的風(fēng)機(jī)、風(fēng)速檢測儀、出風(fēng)溫度監(jiān)測儀、空氣處理單元、溫度調(diào)節(jié)器、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀、流化床壓差表和物料溫度和濕度監(jiān)測儀電路連接。

上述的控制柜內(nèi)設(shè)有控制單元、分別與上述的控制單元電路連接的風(fēng)機(jī)變頻器、風(fēng)量調(diào)節(jié)器和輸入輸出模塊。

上述的控制單元包含主控模塊，以及分別與該主控模塊電路連接的風(fēng)量控制模塊、流化床溫度控制模塊、抖袋控制模塊、空氣處理單元控制模塊和干燥終止控制模塊；

上述的流化床溫度控制模塊、抖袋控制模塊和空氣處理單元控制模塊組成干燥控制模塊；

上述的風(fēng)量控制模塊還電路連接上述的風(fēng)機(jī)變頻器；

上述的流化床溫度控制模塊還電路連接上述的溫度調(diào)節(jié)器；

上述的抖袋控制模塊還電路連接設(shè)置在上述的流化床床身上的抖袋系統(tǒng)；

上述的空氣處理單元控制模塊還電路連接上述的空氣處理單元；

上述的干燥終止控制模塊還電路連接流化床。

一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，其特點(diǎn)是，該方法包含以下步驟：

步驟1初步預(yù)先設(shè)定工藝參數(shù)，該工藝參數(shù)包含：風(fēng)量初始目標(biāo)值、終點(diǎn)判定方式以及相應(yīng)的值、溫度調(diào)節(jié)器開度值、進(jìn)風(fēng)溫度、抖袋控制參數(shù)；

步驟2根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，流化床控制系統(tǒng)啟動(dòng)，控制流化床對物料進(jìn)行干燥；

步驟3根據(jù)干燥時(shí)間和流化床壓差表所檢測到的流化床內(nèi)壓差值，調(diào)整風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值；

步驟4主控模塊將流化床風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值、風(fēng)量測量值、物料溫度、進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進(jìn)行線性化、歸一化；

步驟5主控模塊采用PID方法調(diào)整參數(shù)，控制風(fēng)機(jī)和溫度調(diào)節(jié)器；

步驟5.1主控模塊采用PID方法對風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值和風(fēng)量測量值進(jìn)行修正，風(fēng)量控制模塊依據(jù)修正后的值調(diào)整風(fēng)機(jī)變頻器的控制量，調(diào)整風(fēng)機(jī)的工作；

步驟5.2主控模塊采用PID方法對物料溫度、進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進(jìn)行修正，流化床溫度控制模塊依據(jù)修正后的值調(diào)整溫度調(diào)節(jié)器的開度，調(diào)節(jié)流化床內(nèi)部溫度；

步驟6干燥終止控制模塊判斷流化床運(yùn)作狀態(tài)是否滿足終點(diǎn)判定值，若是，則控制流化床的干燥過程結(jié)束，若否，則繼續(xù)進(jìn)行干燥，并跳轉(zhuǎn)到步驟3。

用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法改善效果

《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法其優(yōu)點(diǎn)在于，《用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法》控制系統(tǒng)適用于多種物料在多種復(fù)雜工況的下干燥運(yùn)行過程，可用于多種特性的物料干燥，可自行調(diào)整參數(shù)、算法合理、控制效果好；采用PID方法實(shí)時(shí)修正工藝參數(shù)，可縮短干燥時(shí)間，提高干燥效率，同時(shí)，顆粒收得率高，細(xì)粉少，干燥質(zhì)量好； 控制方法驅(qū)動(dòng)流化床自動(dòng)工作，減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，不需要人工干預(yù)。

1.一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)設(shè)置在流化床床身（4）旁，通過管道和電路連接流化床床身（4），控制流化床運(yùn)作，其特征在于，該控制系統(tǒng)包含：風(fēng)機(jī)（2），該風(fēng)機(jī)（2）通過管道連接所述的流化床床身（4）；風(fēng)速檢測儀，該風(fēng)速檢測儀設(shè)置在連接所述的風(fēng)機(jī)（2）與流化床床身（4）的管道中；出風(fēng)溫度監(jiān)測儀（3），該出風(fēng)溫度監(jiān)測儀（3）設(shè)置在連接所述的風(fēng)機(jī)（2）與流化床床身（4）的管道外壁上；空氣處理單元（11），該空氣處理單元（11）通過管道連接所述的流化床床身（4）；溫度調(diào)節(jié)器（10），該溫度調(diào)節(jié)器（10）設(shè)置在所述的空氣處理單元（11）上；進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀（9），該進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀（9）設(shè)置在連接所述的空氣處理單元（11）與流化床床身（4）的管道上；流化床壓差表（7）和物料溫度和濕度監(jiān)測儀（8），該流化床壓差表（7）和物料溫度和濕度監(jiān)測儀（8）分別設(shè)置在所述的流化床床身（4）上；以及，控制柜（1），該控制柜（1）通過電纜分別與所述的風(fēng)機(jī)（2）、風(fēng)速檢測儀、出風(fēng)溫度監(jiān)測儀（3）、空氣處理單元（11）、溫度調(diào)節(jié)器（10）、進(jìn)風(fēng)溫度監(jiān)測儀（9）、流化床壓差表（7）和物料溫度和濕度監(jiān)測儀（8）電路連接；所述的控制柜（1）內(nèi)設(shè)有控制單元、分別與所述的控制單元電路連接的風(fēng)機(jī)變頻器、風(fēng)量調(diào)節(jié)器和輸入輸出模塊；所述的控制單元包含主控模塊（12），以及分別與所述的主控模塊（12）電路連接的風(fēng)量控制模塊（13）、流化床溫度控制模塊（141）、抖袋控制模塊（142）、空氣處理單元控制模塊（143）和干燥終止控制模塊（15）；所述的流化床溫度控制模塊（141）、抖袋控制模塊（142）和空氣處理單元控制模塊（143）組成干燥控制模塊（14）；所述的風(fēng)量控制模塊（13）還電路連接所述的風(fēng)機(jī)變頻器；所述的流化床溫度控制模塊（141）還電路連接所述的溫度調(diào)節(jié)器（10）；所述的抖袋控制模塊（142）還電路連接設(shè)置在所述的流化床床身（4）上的抖袋系統(tǒng)（5）；所述的空氣處理單元控制模塊（143）還電路連接所述的空氣處理單元（11）；所述的干燥終止控制模塊（15）還電路連接流化床。

2.一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：步驟1初步預(yù)先設(shè)定工藝參數(shù)，該工藝參數(shù)包含：風(fēng)量初始目標(biāo)值、終點(diǎn)判定方式以及相應(yīng)的值、溫度調(diào)節(jié)器開度值、進(jìn)風(fēng)溫度、抖袋控制參數(shù)；步驟2根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，流化床控制系統(tǒng)啟動(dòng)，控制流化床對物料進(jìn)行干燥；步驟3根據(jù)干燥時(shí)間和流化床壓差表（7）所檢測到的流化床內(nèi)壓差值，調(diào)整風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值；步驟4主控模塊（12）將流化床風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值、風(fēng)量測量值、物料溫度、進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進(jìn)行線性化、歸一化；步驟5主控模塊（12）采用PID方法調(diào)整參數(shù)，控制風(fēng)機(jī)（2）和溫度調(diào)節(jié)器（10）；步驟6干燥終止控制模塊（15）判斷流化床運(yùn)作狀態(tài)是否滿足終點(diǎn)判定值，若是，則控制流化床的干燥過程結(jié)束，若否，則繼續(xù)進(jìn)行干燥，并跳轉(zhuǎn)到步驟3。

3.如權(quán)利要求2所述的一種用于固體制劑干燥的流化床自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的步驟5還包含以下步驟：步驟5.1主控模塊（12）采用PID方法對風(fēng)量實(shí)時(shí)目標(biāo)值和風(fēng)量測量值進(jìn)行修正，風(fēng)量控制模塊（13）依據(jù)修正后的值調(diào)整風(fēng)機(jī)變頻器的控制量，調(diào)整風(fēng)機(jī)（2）的工作；步驟5.2主控模塊（12）采用PID方法對物料溫度、進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進(jìn)行修正，流化床溫度控制模塊（141）依據(jù)修正后的值調(diào)整溫度調(diào)節(jié)器（10）的開度，調(diào)節(jié)流化床內(nèi)部溫度。