|
配液系统软件设计说明1 介绍 本文件基于URS（用户需求规格），提供整个软件结构的详细设计，并按照标准提供整个系统的设计、调试。我们的设计图纸（控制逻辑图、控制流程图和P&ID’s等）将作为用户文件修改的主要设计依据；
2 概况 系统的软件分为两部分，PLC控制器软件和触摸屏人机界面系统： PLC控制器软件设计完成现场过程数据的采集，控制逻辑功能的运算和向人机界面提交数据的接口等； 人机界面完成对PLC控制器内存中过程数据的采集，实现操作员对现场数据的就地监视和控制，同时作好数据的报警、存储和记录。
3 软件环境 软件环境分四方面描述： Ø STEP7 SP5.5 Update3 现场控制层PLC程序开发软件，用于编写控制逻辑和实现运算功能； Ø Wincc Flexible 2008 SP3 现场操作层触摸屏开发软件，完成触摸屏画面的开发，数据管理等； Ø WindowsXP_SP2_Professional 以上两个开发软件的用户平台。
4 系统描述 系统按其功能可分为浓配罐配料、周转罐配料、稀配罐配料、接收罐和高位罐配料、系统CIP、系统SIP、CIP站注射水罐SIP，分别叙述如下：
4.1 浓配罐配料 在系统停止状态下点“配液模式”按钮，将操作模式切换到配液模式，然后点“启动”按钮，则启动配液程序，配液共有12个步骤，如下： 2 称重确认 “称重确认”开始闪烁，此步骤时系统自动检测配液罐重量，当重量大于0时会显示罐内有料，意思就是罐内有水需要先将水排净，当重量小于等于0时会显示罐内无料，请确认继续，此时操作人员确认后点确认继续按钮则可进入下一步； 2 加水 “加水”开始闪烁，系统自动打开注射水阀和物料入口阀开始加水，此时显示加水过程，当液位快到设定值时阀门提前关闭，进入脉冲加水阶段，此时显示脉冲加水，在脉冲加水阶段每隔5S加水，如此循环，直到液位达到设定值，为了防止注射水阀和物料入口阀之间有“死水”出现，延时关物料入口阀，此时显示延时关阀加水，待完成后显示加水完成进入下一步；
2 加辅料 “加辅料”开始闪烁，进入此步骤时会显示手动加辅料，完成后请确认继续，操作人员将辅料投入配液罐，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 搅拌 “搅拌”开始闪烁，进入此步骤时磁力搅拌器打开并开始对搅拌计时，达到设定计时时间后弹出“确认继续”按钮，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 加药液 “加药液”开始闪烁，进入此步骤时会显示手动加药液，在配方间触摸移动罐底阀打开关闭触摸开关，将药液压入浓配罐中，完成后请确认继续，完成加药液后盖好罐盖，螺丝拧紧，点“确认继续”按钮进入下一步； 2 药液加热 “药液加热”开始闪烁，开始前系统需对夹套进行吹扫，显示加热前吹扫，待达到设定吹扫时间之后，进入吹扫后泄压，90S之后泄压完成，此过程中显示吹扫后泄压。系统自动完成加热前的准备工作之后进入加热过程，显示加热，待药液温度达到设定温度之后加热完成，系统会弹出确认按钮，显示加热完成，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 降温 “降温”开始闪烁，系统不断检测罐温度，当温度达到设定温度之后，弹出确认按钮，点击“确认继续”进入下一步； 2 调节PH “调节PH”开始闪烁，进入手动调节PH，待PH值合格后，点击“确认继续”进入下一步； 2 取样 “取样”开始闪烁，同时弹出确认继续按钮，此时显示请取样，合格后请确认继续，点击“确认继续”进入下一步； 2 输送 “输送”开始闪烁，此时显示等待过滤，手动关闭呼吸器放空手阀和输送管线中的相关手阀，待周转罐系统点击“接收药液“按钮时，此时显示过滤过程中，并弹出确认按钮，待罐内物料压完之后，点击周转罐”输送药液“按钮，待周转罐内药液全部压入浓配罐时，此时显示等待压料，待稀配间点击“启动”按钮之后，此时显示压料过程中，待药液全部压入稀配罐内时，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 排空 “排空”开始闪烁，并弹出确认按钮，此时手动打开呼吸器放空阀和排污相关手阀，待罐内压力为0时，点击“确认继续”按钮，系统进入下一步； 2 完成 “完成”开始闪烁，此时显示配液完成。点击“停止”按钮，到此整个配液过程也结束了。
4.2 周转配罐配料 待浓配步骤到达“输送”（浓配显示过滤）时，点击“接收药液”，弹出“确认继续”按钮，开始接受药液过滤，待浓配罐药液压完之后，点击“输送药液”此时手动关闭呼吸器放空阀并打开压空，同时打开浓配罐呼吸器放空阀，开始将周转罐内的药液压入浓配罐内，待药液输送完毕之后，点击“确认继续”按钮，浓配罐此时显示等待压料，周转罐系统结束。
4.3 稀配罐配料 在系统停止状态下点“配液模式”按钮，将操作模式切换到配液模式，然后点“启动”按钮，则启动配液程序，配液共有10个步骤，如下： 2 称重确认 “称重确认”开始闪烁，此步骤时系统自动检测配液罐重量，当重量大于0时会显示罐内有料，意思就是罐内有水需要先将水排净，当重量小于等于0时会显示罐内无料，请确认继续，此时操作人员确认后点确认继续按钮则可进入下一步； 2 加浓配液 “加浓配液”开始闪烁，并弹出确认按钮，待相应浓配罐配液模式到达输送过程中并显示等待压料时，点击“确认继续”按钮，此时会显示正在加浓配液，开始将浓配罐内的药液压送至稀配罐，会弹出请确认按钮，待浓配罐内的药液压完之后，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 加水 “加水”开始闪烁，系统自动打开注射用水阀和物料入口阀开始加水，此时显示加水过程，当液位快到设定值时阀门提前关闭，进入脉冲加水阶段，此时显示脉冲加水，在脉冲加水阶段每隔5S加水，如此循环，直到液位达到设定值，为了防止注射水阀和物料入口阀之间有“死水”出现，延时关物料入口阀，此时显示延时关阀加水，待完成后显示加水完成进入下一步； 2 搅拌 “搅拌”开始闪烁，进入此步骤时磁力搅拌器打开并开始对搅拌计时，达到设定计时时间后弹出“确认继续”按钮，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 循环吸附 “循环吸附”开始闪烁，先打开相关手阀，点击“确认继续”按钮，“循环吸附”开始闪烁，罐底阀打开，延时30S之后循环泵启动，达到循环吸附设定时间之后弹出确认按钮，点击“确认继续”进入下一步； 2 取样 “取样”开始闪烁，同时弹出确认继续按钮，此时显示请取样，合格后请确认继续，点击“确认继续”进入下一步；
2 降温 “降温”开始闪烁，系统不断检测罐温度，当温度达到设定温度之后，弹出确认按钮，点击“确认继续”进入下一步； 2 输送 “输送”开始闪烁，此时显示压料过程中，关闭呼吸器放空手阀和输送管线中的相关手阀，进入手动压料过程，并弹出确认按钮，待罐内物料压完之后，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 排空 “排空”开始闪烁，并弹出确认按钮，此时手动打开呼吸器放空阀和排污相关手阀，待罐内压力为0时，点击“确认继续”按钮，系统进入下一步； 2 完成 “完成”开始闪烁，此时显示配液完成。点击“停止”按钮，到此整个配液过程也结束了。
4.4 接收罐和高位罐配料 待稀配罐内的物料压入接收罐之后，打开输往高位罐管路的相关手阀，点击“启动”，罐底阀打开，手动打开压空阀门，根据高位罐内的高、低液位开关，来控制相应的高位罐的物料阀门(当液位低于高液位开关时开物料阀，高于高液位开关时关物料阀；当液位低于低液位开关时，手动打开终端过滤器前的压空手阀继续压料，直至结束)，使液位保持在一定的范围之内。
4.5 系统CIP 整个CIP系统，分为三部分：目标罐CIP、目标罐自循环管线CIP、目标罐输送管线CIP，共计24种CIP选择方案。 在系统停止状态下，选择需要做CIP的目标罐，点击“启动”按钮，启动CIP程序，CIP程序共7个步骤，具体如下： 2 开手阀 点击“启动”之后，“开手阀”开始闪烁，显示打开相关手阀，并弹出确认按钮，待打开现场相关手阀之后点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 PW预冲洗 预冲洗主要是进纯化水将配液罐中残留的药液冲洗出去，预冲洗共有5个小步骤： Ø 纯化水罐加水 自动打开纯化水进水阀，向纯化水罐内开始加水，当液位达到设定液位之后，停止加水，系统自动进入下一步； Ø 预冲洗过程中 纯化水罐加水达到设定液位之后，罐底阀和管线相关阀门同时打开，开始计时延时10S之后，输送泵和CIP回流泵打开，开始对目标罐进行预冲洗，目标罐物料入口阀和CIP阀交替打开，当液位小于启泵液位时，泵停止工作，则记为一次纯化水预冲洗，且次数累计小窗口+1，如此往复，当次数达到纯化水预冲洗清洗次数设定值时，系统自动进入下一步； Ø 目标罐排放 上一步骤结束之后，回流泵继续工作，当目标罐内的液位低于1%或者重量小于1KG（在做CIP之前需对称重进行清零处理）时，回流泵停止工作，此步骤结束，系统自动进入下一步； Ø 吹扫 开始之前，系统提示关闭目标罐呼吸器放空阀，同时弹出确认按钮，待现场完成压空手动阀开启操 作之后点击“确认继续”按钮， CIP站对应的压空入口阀，开始对目标罐进行吹扫，当吹扫时间达到系统设定吹扫时间之后，吹扫结束，CIP站对应的压空入口阀关闭，此时系统提示打开现场目标罐呼吸器放空阀，同时弹出确认按钮，待现场操作完毕之后，点击“确认继续”按钮进入下一步； Ø 泄压 打开输送泵入口排水阀，当目标罐内压力为0后，整个预冲洗步骤完成，进入下一个大步骤。 2 碱洗 碱液清洗共有5个小步骤： Ø 加纯化水及碱液 自动给碱罐加纯化水和碱液，同时开始加碱，当加碱量达到设定量时，同时计算出加碱的时间，则碱计量泵停止运行，与此同时，当碱罐的液位达到碱罐液位设定值时，纯化水阀关闭，自动进入下一步； Ø 碱液加热 自动打开工业蒸汽调节阀，同时开始搅拌，碱液加热时间达到之后，且碱液温度达到设定温度时，系统自动进入下一步，如果加热时间完成，但温度未达到，则继续进行加热过程，如果在加热时间内温度达到设定温度，则继续进行加热，直至时间结束，系统自动进入下一步； Ø 启泵前延时 自动打开碱液罐底阀，同时开始计时10S，计时时间到之后进入下一步； Ø 碱液循环清洗 自动打开相关阀门和循环泵，进行清洗循环，同时开始计时，当计时时间达到设定时间后下一步，在循环时配液罐物料阀和CIP阀交替打开，此过程中，如果温度低于碱液低温报警设定值，则返回到上一步，重新进行碱液加热，当碱液温度达到设定值时，重新进入此过程，且重新开始计时，待时间达到设定时间之后，且温度符合碱液合格温度，进入下一步； Ø 目标罐排放 系统自动打开CIP站相关排放阀门，从而将目标罐中残留的碱液排掉，当目标罐内的液位低于1%或者重量小于1KG（在做CIP之前需对称重进行清零处理）后整个碱洗步骤完成，进入下一个大步骤； 2 酸中和 酸中和主要是将目标罐及其管道中残留的碱液冲洗出去， 加酸中和清洗过程中，先自动打开纯化水进水阀，向纯化水罐内开始加水，当液位达到设定液位之后，停止加水，开始计时延时10S之后，输送泵和CIP回流泵打开，开始对目标罐进行酸碱中和清洗，此时目标罐物料入口阀和CIP阀交替打开，此过程中酸计量泵一直加酸工作，当纯化水罐液位小于启泵液位时，泵停止工作，则记为一次酸碱中和清洗，且次数累计小窗口+1，如此往复，当次数达到酸碱中和清洗次数设定值时，整个酸碱中和过程完成，系统自动进入下一步； 2 注射用水清洗 注射用水清洗共有6个小步骤： Ø 注射水罐加水 自动打开注射用水阀给注射用水罐加水，当液位达到设定液位之后系统自动进入下一步； Ø 注射用水清洗 自动打开相关阀门，循环泵延时30S之后启动，进行清洗循环，同时检测电导率，当电导率在任意30S时间内都达到设定值后进入下一步，在注射用水清洗时目标罐物料入口阀和CIP阀交替打开，如果在这个过程中，注射水罐预冲洗时，液位小于停泵设定液位时，还未检测到电导率合格，则记为一次注射用水预冲洗，且次数累计小窗口+1，如此往复，当次数达到注射用水清洗次数设定值时，还未检测到电导率合格，则直接进入CIP不合格这一大步骤； Ø 排水 自动打开注射水罐的排放阀，将注射水罐的水排空，当液位低于3%时进入下一步； Ø 进压空延时 上一步骤结束的同时，开始计时，当计时时间达到注射水罐延时排放设定时间后进入下一小步； Ø 吹扫 系统弹出关闭目标罐呼吸器放空手阀确认按钮，自动打开CIP站进压空阀，点击“确认继续”按钮，开始对目标罐和CIP管道进行吹扫，同时开始计时，将残留的注射水吹扫干净，当计时时间达到设定吹扫时间后进入下一步； Ø 泄压 系统弹出开目标罐呼吸器放空手阀和输送泵入口排水阀确认按钮，点击“确认继续”按钮，同时开始计时90S后整个注射水冲洗步骤完成，进入CIP完成这一大步骤； 2 CIP完成 显示CIP完成，且关闭所有的阀门以及输送泵和CIP回流泵； 2 CIP不合格 弹出CIP不合格报警窗口，且蜂鸣器报警
注：整个CIP清洗过程中的大步骤都可以根据实际需要进行选择和不选择处理。
4.6 系统SIP 整个SIP模式，分为三部分：目标罐SIP、目标罐自循环管线SIP、目标罐输送管线SIP 在系统停止状态下点“SIP模式”按钮，将操作模式切换到SIP模式，选择需要做的SIP部分，然后点“启动”按钮，则启动SIP程序，SIP共有7个步骤，如下： 2 打开相关手阀 点击“启动”之后，系统弹出打开相关手阀确认按钮，点击“确认继续”按钮，系统自动进入下一步； 2 夹套吹扫 进入此步骤后系统会自动打开目标罐夹套的压缩空气阀和排放阀将夹套内的冷媒吹扫干净，同时开始计时，计时时间到设定值后进入下一步； 2 夹套泄压 系统自动关闭夹套进压缩空气阀，开始计时90S，计时时间到，自动进入下一步； 2 加热 进入此步骤后系统会自动打开目标罐的物料入口阀阀，对罐和物料管道进行加热升温，当温度达到到设定值后进入下一步； 2 保温计时 进入此步骤后系统已达到系统灭菌温度，自动开始计时，并监测温度，若温度低于设定值则计时时间会自动清零，同时出发一个灭菌温度低报警，并返回到加热步骤，当计时时间达到到设定值后进入下一步； 2 自然降温 进入此步骤后系统会自动关闭物料入口阀，同时系统弹出确认按钮，当罐和物料管道温度降到98℃以下时，手动打开呼吸器放空手阀，点击“确认继续”按钮进入下一步； 2 SIP完成 进入此步骤后，点击“停止”按钮，结束系统整个SIP过程，系统可以开始配液。
注:在进行自循环管路和输送管路SIP时,无夹套吹扫和夹套泄压两个步骤.
4.7 CIP站注射水罐SIP 在系统停止状态下点击“SIP模式”按钮，将操作模式切换到SIP模式，然后点“启动”按钮，则启动SIP程序，SIP共有4个步骤，如下： 2 打开相关手阀 点击“启动”按钮之后，弹出确认按钮，点击“确认继续”之后进入下一步； 2 加热 进入此步骤后系统会自动打开注射水罐呼吸器放空阀和注射水罐进纯蒸汽阀，对注射水罐和管道进行加热升温，当温度达到到设定值后进入下一步； 2 保温计时 进入此步骤后系统会自动开始计时，并监测温度，若温度低于设定值则时间会自动清零，同时出发一个灭菌温度低报警，并返回到加热步骤，当计时时间达到到设定值后，系统自动进入下一步； 2 自然降温 当温度降到98℃时，注射水罐呼吸器放空阀自动打开，系统自动进入下一步； 2 SIP完成 系统进入此步骤之后，表示整个注射水罐SIP过程结束。
5 系统数据 系统数据按设备，可分为MP和PLC两部分。按功能可分为外部数据变量和内部数据变量，这里我们以MP为例描述如下： 5.1 外部数据变量 外部数据变量是指通过通讯，对PLC控制器进行的数据采集，是过程数据，用于屏幕过程参数的显示、操作和记录，也是整个系统数据的核心； 外部变量允许MP设备与PLC之间进行通讯（数据交换）。 5.2 内部数据变量 内部数据变量是指MP内部定义的变量数据，主要用于内部函数的管理、调用等，如操作员的权限管理，内部配方控制等； 内变量存贮在MP设备的内存中，因此，只有本机HMI能够对内部变量进行读写访问，例如创建内部变量用于执行本地计算等。 5.3 数据变量类型
6 人机界面 MP触摸电脑（人机界面）是完成现场过程控制参数的监控和管理，运行Wincc flexible 2008 SP3，Wincc flexible 2008 SP3过程控制系统是全集成自动化（TIA）的核心部件，为生产过程和综合工业中所有领域实现统一的、符合客户要求的自动化，提供了独特的平台。通过全集成自动化（TIA）理念为所有过程自动化应用在一个单一平台上提供了统一的自动化技术，从而促进了整个公司运作的优化，包括企业资源规划（ERP）级、制造执行系统（MES）级、过程控制级直到现场级。全集成自动化的优点不仅在设计和工程阶段，而且在装配和调试阶段以及操作和维护阶段都表现不俗，尤其是统一的数据管理、通讯和组态。 7 模块描述 软件模块按功能主要可分以下几个方面： 7.1 画面功能 在Wincc flexible 2008 SP3中，通过画面，操作人员控制和监视现场设备，包含的对象是显示过程、定义过程值等； 画面可分为静态和动态元素： Ø 静态元素（例如文本或图形元素）在运行时不改变它们的状态，例如罐体、管道等就属于这类静态元素； Ø 动态元素根据过程改变它们的状态，以字母数字、趋势图和棒图的形式显示从ＰＬＣ的当前过程值，操作员输入框也属于动态元素类别，如罐体的液位填充值是属于动态画面对象的类别。 7.2 报警功能 Ø 自定义报警：MP设备上显示过程状态或者测量和报告从ＰＬＣ接收到的过程数据；对于显示临界性或危险性运行和过程状态的报警，要求操作员对报警进行确认； Ø 系统报警：在MP设备上显示特定的系统状态；系统报警由编号和报警文本组成，报警文本包含更精确地内部系统变量。 7.3 显示和记录功能 数据是过程中采集并保存在所连接PLC系统内存中的信息，该数据反应了设备运行的状态，如温度、液位和流量等，获取、处理和记录过程数据，分析采集的信息，是整个人机界面系统的核心： Ø 趋势：趋势是变量在运动时采用值的图形表示； Ø 记录：来自外部变量和内部变量的值可以保存在数据记录中，分别为每个变量处理并存贮在ODBC数据库文件中（也可存放在外部存贮介质SD卡）。 7.4 用户管理功能 访问保护用于控制对数据和函数的访问，在运行时保护它们免受未经授权的操作，与安全相关的操作已限制为指定的用户组，分配了特定的访问权限（授权），为对象组态所需的操作权限，在用户管理中集中管理用户、用户组以及权限。
8 用户结构和授权 8.1 用户结构 整个系统的用户管理结构分三层，第一层是生产管理员，包含操作员和生产管理权限，并且可以设置仪表替代值和配置操作员及工艺用户；第二层是工艺参数权限，具包含操作员权限，并且具有修改重要工艺参数权限；第三层是操作员，具备MP上运行该项目的操作功能。 8.2 用户授权 Ø 生产管理权限用户名：Admin，密码：XXX； Ø 工艺参数权限用户名：tech，密码：XXX； Ø 操作员权限：根据用户提交名单设定。
|
