專(zhuān)利名稱(chēng)：以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種適用于多組分液態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程分析、質(zhì)量控制的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前全球正處于生物制藥技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段，并逐步成為世界經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)生物技術(shù)藥物的研究和開(kāi)發(fā)起步較晚，尤其是在生物醫(yī)藥自動(dòng)化裝置方面，與先進(jìn)的西方國(guó)家相比存在較大差距。但在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策(特別是國(guó)家863高科技計(jì)劃)的大力支持下，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)正在成為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，未來(lái)幾年將有可能超過(guò)許多西方國(guó)家而成為全球第二大生物制藥市場(chǎng)。最近幾年，國(guó)際上正逐漸將過(guò)程分析技術(shù)(Process Analytical Technology，下簡(jiǎn)為PAT)應(yīng)用于制藥工業(yè)。PAT是一個(gè)系統(tǒng)，即作為生產(chǎn)過(guò)程的分析和控制，是依據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)用于反饋控制，實(shí)現(xiàn)原材料或中間產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程的智能化質(zhì)量控制，確保最終產(chǎn)品達(dá)到穩(wěn)定精確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在PAT的應(yīng)用方面，我國(guó)起步很晚，且研發(fā)與制造此類(lèi)產(chǎn)品的企業(yè)較少，特別是其與制藥裝備相結(jié)合的應(yīng)用尤為罕見(jiàn)。因此，開(kāi)發(fā)制造含過(guò)程分析技術(shù)的制藥裝備具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景?，F(xiàn)有的配液技術(shù)大多數(shù)配液仍然采用落后的手工操作控制，最終導(dǎo)致配液質(zhì)量一致性差、合格率低、污染機(jī)會(huì)多，返工浪費(fèi)率高、成本高、工作效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域的柱層析智能溶液配送系統(tǒng)，也能應(yīng)用于可口可樂(lè)等飲品的生產(chǎn)過(guò)程分析、質(zhì)量控制，使其實(shí)現(xiàn)可預(yù)設(shè)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)配液、恒流輸送目標(biāo)。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括順次連接的配液罐、原料液輸出閥、智能泵和在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器，其中配液罐的回流管路端與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器的輸出端通過(guò)回流閥相連，在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器的信號(hào)端與智能泵的數(shù)據(jù)采集輸入端相連，輸出端設(shè)有緩沖液輸出閥。所述的智能泵，包括PLC(可編程控制器)及與其連接的泵體和壓力變送器，其中原料液輸出閥、泵體、壓力變送器與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器順次相連。所述的PLC包括中央處理器及與其相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制電平輸出器和控制指令輸出器，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器與壓力變送器連接，控制電平輸出器與泵體連接，控制指令輸出器分別與泵體、回流閥、原料液輸出閥和緩沖液輸出閥連接。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收壓力變送器的壓力信號(hào)并輸出至中央處理器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、邏輯判斷后通過(guò)控制指令輸出器啟動(dòng)泵體、回流閥、原料輸出閥、緩沖液輸出閥，通過(guò)控制電平輸出器調(diào)節(jié)泵體的轉(zhuǎn)速。[0010]所述的回流閥、原料液輸出閥和緩沖液輸出閥通過(guò)設(shè)置于智能泵上的外部接口連接至PLC的控制指令輸出器，通過(guò)控制指令輸出器的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)操作回流閥、原料液輸出閥和緩沖液輸出閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。所述的在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器與設(shè)置于PLC的測(cè)試端口相連，該在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器接收 PLC的檢測(cè)啟動(dòng)指令并反饋檢測(cè)數(shù)據(jù)。所述的配液罐的內(nèi)部設(shè)有自動(dòng)清洗裝置。所述的在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器為pH檢測(cè)儀、電導(dǎo)率檢測(cè)儀或近紅外光譜檢測(cè)儀。當(dāng)緩沖液經(jīng)過(guò)在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器檢測(cè)達(dá)不到預(yù)設(shè)的質(zhì)量規(guī)范時(shí)，打開(kāi)回流閥、關(guān)閉用于緩沖液產(chǎn)品的輸出閥。確保輸出緩沖液產(chǎn)品達(dá)到預(yù)設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、不合格緩沖液立即回收流入配液罐進(jìn)行再配制處理，實(shí)現(xiàn)緩沖液產(chǎn)品全合格、原料液無(wú)浪費(fèi)的理想境界。本實(shí)用新型有助于提高配液和送液的質(zhì)量，并且作業(yè)過(guò)程封閉，預(yù)防配液污染，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度并提高柱層析工作效率，可滿(mǎn)足規(guī)模化生物醫(yī)藥柱層析分離純化配液生產(chǎn)需求，且符合FDA對(duì)21世紀(jì)生物制藥生產(chǎn)設(shè)備的要求。本實(shí)用新型不僅可用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域的柱層析智能溶液配送系統(tǒng)，也能應(yīng)用于可口可樂(lè)等飲品生產(chǎn)過(guò)程分析、質(zhì)量控制，使其實(shí)現(xiàn)可預(yù)設(shè)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)配液、恒流輸送目標(biāo)。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖。圖2是本實(shí)用新型的控制原理圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括順次連接的配液罐1、原料液輸出閥5、智能泵 2和在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3，其中配液罐1的回流管路端與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3的輸出端通過(guò)回流閥4相連，在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3的信號(hào)端與智能泵2的數(shù)據(jù)采集輸入端相連，在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3的輸出端設(shè)有緩沖液輸出閥8。當(dāng)管內(nèi)的緩沖液達(dá)不到預(yù)設(shè)的質(zhì)量規(guī)范時(shí)，打開(kāi)回流閥、關(guān)閉緩沖液輸出閥。確保輸出緩沖液產(chǎn)品達(dá)到預(yù)設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、不合格緩沖液立即回收流入配液罐1進(jìn)行再配制處理，實(shí)現(xiàn)緩沖液產(chǎn)品全合格、原料液無(wú)浪費(fèi)的理想境界。所述的智能泵2，包括PLC及與其連接的泵體6和壓力變送器7，其中原料液輸出閥5、泵體6、壓力變送器7與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3順次相連。所述的PLC包括中央處理器及與其相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制電平輸出器和控制指令輸出器，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器與壓力變送器7連接，控制電平輸出器與泵體6連接，控制指令輸出器分別與泵體6、回流閥4、原料液輸出閥5和緩沖液輸出閥8連接。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收壓力變送器的壓力信號(hào)并輸出至中央處理器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、邏輯判斷后通過(guò)控制指令輸出器啟動(dòng)泵體6、回流閥4、原料輸出閥5、緩沖液輸出閥8，通過(guò)控制電平輸出器調(diào)節(jié)泵體6的轉(zhuǎn)速。所述的回流閥4、原料液輸出閥5和緩沖液輸出閥8通過(guò)設(shè)置于智能泵2上的外部接口連接至PLC的控制指令輸出器，通過(guò)控制指令輸出器的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)操作回流閥4、原料液輸出閥5和緩沖液輸出閥8的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。所述的在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3與設(shè)置于PLC的測(cè)試端口相連，該在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3接收PLC的檢測(cè)啟動(dòng)指令并反饋檢測(cè)數(shù)據(jù)。所述的PLC的第一通訊口通過(guò)串口 RS232與PC連接。所述的PLC的第一通訊口通過(guò)串口 RS485轉(zhuǎn)USB的適配器進(jìn)而與PC連接。所述的PLC的第二通訊口與控制面板連接。所述的配液罐1的內(nèi)部設(shè)有自動(dòng)清洗裝置。所述的在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3為pH檢測(cè)儀、電導(dǎo)率檢測(cè)儀或近紅外光譜檢測(cè)儀。本實(shí)施例的PLC使用SIEMENS中央處理器和擴(kuò)展模塊EM系列。如圖2所示，本實(shí)施例通過(guò)以下方式進(jìn)行工作首先PLC輸出指令并分別控制泵體 6、輸出閥5、回流閥4、緩沖液產(chǎn)品輸出閥8和在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3的運(yùn)行，由智能泵2輸送配制溶液，由原料液輸出閥5、回流閥4和緩沖液產(chǎn)品輸出閥8控制配制溶液的流向，其中輸出閥5控制配制溶液從配液罐1中輸出，配制溶液經(jīng)在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3檢測(cè)，符合參數(shù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)緩沖液產(chǎn)品輸出閥8輸送至生產(chǎn)線(xiàn)，不符合參數(shù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的配制溶液通過(guò)回流閥 4回流至配液罐1 ；由在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器3監(jiān)控配制溶液的各項(xiàng)指標(biāo)，如pH、電導(dǎo)率等組分。圖2中A表示系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)打開(kāi)，B表示啟動(dòng)，C表示壓力信號(hào)傳輸，D表示數(shù)據(jù)反饋， E表示PC對(duì)PLC的設(shè)定，F(xiàn)表示判斷pH值或?qū)щ娐适欠駶M(mǎn)足要求，滿(mǎn)足則打開(kāi)緩沖液產(chǎn)品輸出閥8，關(guān)回流閥4，不滿(mǎn)足則打開(kāi)回流閥4，關(guān)閉緩沖液產(chǎn)品輸出閥8。
權(quán)利要求1.一種以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，其特征在于包括順次連接的配液罐、原料液輸出閥、智能泵和在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器，其中配液罐的回流管路端與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器的輸出端通過(guò)回流閥相連，在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器的信號(hào)端與智能泵的數(shù)據(jù)采集輸入端相連，在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器的輸出端設(shè)有緩沖液輸出閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，其特征是，所述的智能泵，包括PLC及與其連接的泵體和壓力變送器，其中原料液輸出閥、泵體、 壓力變送器與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器順次相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，其特征是，所述的PLC包括中央處理器及與其相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、控制電平輸出器和控制指令輸出器，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器與壓力變送器連接，控制電平輸出器與泵體連接，控制指令輸出器分別與泵體、回流閥、原料液輸出閥和緩沖液輸出閥連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，其特征是，所述的回流閥、原料液輸出閥和緩沖液輸出閥通過(guò)設(shè)置于智能泵上的外部接口連接至 PLC的控制指令輸出器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，其特征是，所述的在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器與PLC的測(cè)試端口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，其特征是，所述的在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器為PH檢測(cè)儀、電導(dǎo)率檢測(cè)儀或近紅外光譜檢測(cè)儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，其特征是，所述的配液罐的內(nèi)部設(shè)有自動(dòng)清洗裝置。
專(zhuān)利摘要一種機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域的適用于多組分液態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程分析、質(zhì)量控制的以過(guò)程分析技術(shù)為基礎(chǔ)的緩沖液智能返饋控制系統(tǒng)，包括順次連接的配液罐、原料液輸出閥、智能泵和在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器，其中配液罐的回流管路端與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器的輸出端通過(guò)回流閥相連，在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器的信號(hào)端與智能泵的數(shù)據(jù)采集輸入端相連，輸出端設(shè)有緩沖液輸出閥。所述的智能泵，包括PLC及與其連接的泵體和壓力變送器，其中原料液輸出閥、泵體、壓力變送器與在線(xiàn)監(jiān)控檢測(cè)器順次相連。本實(shí)用新型有助于提高配液和送液的質(zhì)量，并且作業(yè)過(guò)程封閉，預(yù)防配液污染。
文檔編號(hào)G05B19/05GK202306247SQ20112041906
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者李國(guó)榮, 李大平 申請(qǐng)人:上海申越實(shí)驗(yàn)器材有限公司