許多生產(chǎn)廠商漸漸發(fā)現(xiàn)：擁有根據(jù)他們自身*需求量身定做的化學(xué)制品傳送系統(tǒng)具有相當(dāng)多的好處，因?yàn)檫@樣的工藝過(guò)程允許他們充分地表達(dá)他們各自的需求。

在這類型的系統(tǒng)中，現(xiàn)有的單元成分能直接被納入到設(shè)計(jì)中，特殊的操作方式也能很容易地被加以調(diào)整。系統(tǒng)可事先全部準(zhǔn)備就緒，需要時(shí)再將系統(tǒng)安裝到工廠，然后將所有的設(shè)施連接起來(lái)，zui后接通電源，系統(tǒng)就能夠開(kāi)始工作了。

生產(chǎn)容積式泵的阿卡狄亞設(shè)備有限公司，總部設(shè)在美國(guó)新澤西州，在公司發(fā)現(xiàn)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展他們的業(yè)務(wù)在不斷縮小的時(shí)候，采取了向顧客提供此類設(shè)計(jì)和制作的做法。他們發(fā)現(xiàn): 這類新的方法特別適用于制藥行業(yè)和個(gè)人護(hù)理用品的日化領(lǐng)域。80年代中期，許多化工廠和石化廠紛紛倒閉，其他的則開(kāi)始縮小規(guī)模。一些工廠再也不能維持供養(yǎng)工廠技師和機(jī)械修理工等人員，此外，操作人員的工作也被自動(dòng)化功能所替代?？s減工程、精簡(jiǎn)操作和維護(hù)人員的制造商開(kāi)始向需要低維護(hù)、高自動(dòng)化的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。阿卡狄亞公司為液相混合和化學(xué)制品領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了幾個(gè)這樣的系統(tǒng)，特別是在制藥和個(gè)人護(hù)理用品的日化生產(chǎn)領(lǐng)域。

新的系統(tǒng)意味著新的技術(shù)。當(dāng)阿卡狄亞公司發(fā)現(xiàn)他們能夠從高準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)提取信號(hào)，然后通過(guò)容積式泵將采集的信號(hào)用于速度控制時(shí)，突破性的技術(shù)就產(chǎn)生了。結(jié)果是：系統(tǒng)度高，重復(fù)性好，還可以幫助用戶了解生產(chǎn)的過(guò)程。這一系統(tǒng)也成為了許多生產(chǎn)廠商的系統(tǒng)類型。

系統(tǒng)介紹

這種化學(xué)制品傳送系統(tǒng)應(yīng)用于日用消費(fèi)品領(lǐng)域是非常理想的，如香皂、除臭劑、護(hù)發(fā)用品等。這些產(chǎn)品性質(zhì)相似，不同之處只在于顏色和香味。在生產(chǎn)的過(guò)程中，可以將不同化學(xué)成分轉(zhuǎn)化成各種產(chǎn)品。日化產(chǎn)品通常是大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)，成品zui后高速灌裝入罐。

這種為客戶定制生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備的公司一般都是先從顧客處得到產(chǎn)品“配方”，并聽(tīng)取有關(guān)他們期望的每分鐘生產(chǎn)量等產(chǎn)品意見(jiàn)后，公司才開(kāi)始著手為該產(chǎn)品設(shè)計(jì)基于顧客詳細(xì)說(shuō)明的基準(zhǔn)上的系統(tǒng)。

為了創(chuàng)建這樣的一個(gè)化學(xué)制品傳送系統(tǒng)，公司會(huì)首先著手繪制工藝過(guò)程和儀表總流程圖（P&ID），并確定所有可能需要的儀表。在一個(gè)典型的生產(chǎn)肥皂產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，需要一個(gè)容積式泵和驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)科里奧利質(zhì)量流量傳感器、一個(gè)控制閥門，以及一個(gè)壓力變送器。

使用像高準(zhǔn)流量計(jì)這樣的科里奧利質(zhì)量流量傳感器可以監(jiān)控大量的變量。這些流量計(jì)可以讀取密度、溫度和質(zhì)量流量。由于控制系統(tǒng)能夠直接從質(zhì)量流量傳感器讀取這些數(shù)據(jù)，因此沒(méi)有必要增加其他的儀器設(shè)備。質(zhì)量流量傳感器使得控制系統(tǒng)更為*。

一個(gè)肥皂產(chǎn)品傳送系統(tǒng)長(zhǎng)達(dá)40英尺（圖1），安裝這樣的系統(tǒng)可能具有一定的挑戰(zhàn)性，尤其是在產(chǎn)品成分需要通過(guò)升降機(jī)傳送到生產(chǎn)車間的上一層去的時(shí)候。為了簡(jiǎn)化傳送和安裝，該系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，且這三部分能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速裝配。

圖1 科里奧利傳感器能夠測(cè)量某種肥皂產(chǎn)品成分的質(zhì)量流量、密度和溫度，
也能用作導(dǎo)管傳輸來(lái)自壓力變送器的數(shù)據(jù)

設(shè)計(jì)化學(xué)制品傳送系統(tǒng)的公司會(huì)自行從事一些內(nèi)部的制造工作，而把其他的工作承包給他人（見(jiàn)表1）。例如：阿卡狄亞公司的金屬片制造項(xiàng)目是由公司員工自行設(shè)計(jì)，由工廠外部人員加工的。他們還將過(guò)程儲(chǔ)罐容器和諸如電鍍拋光等的專業(yè)表面處理工藝承包給外部承包人。制藥、化妝品和個(gè)人護(hù)理用品傳送系統(tǒng)的大部分材料是不銹鋼，不銹鋼可以進(jìn)行機(jī)械拋光和處理以達(dá)到衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

大部分公司像阿卡狄亞一樣，可能會(huì)自行加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)制造和機(jī)械裝配，前提是他們要擁有自己的焊接工和管道裝配工; 他們也會(huì)自行安裝過(guò)程儀器設(shè)備和實(shí)施滑軌布線。

制藥領(lǐng)域的應(yīng)用

運(yùn)用于藥物應(yīng)用領(lǐng)域的典型性機(jī)器具有執(zhí)行碾盤式涂層的功能（圖2）。碾盤式涂層設(shè)備外觀看起來(lái)像泥瓦匠用于砌磚工作的混凝土攪拌機(jī)。碾盤式涂層低精度應(yīng)用的一個(gè)例子是: 設(shè)備將糖衣涂層涂在M&M糖果上。M&M糖果在設(shè)備滾筒中滾翻，噴嘴通過(guò)一開(kāi)口通向滾筒，糖漿通過(guò)噴嘴噴射到巧克力糖果上。隨著碾盤翻轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生波，而糖果在波形中翻滾。糖衣涂層材料會(huì)緩慢地涂在碾盤里的巧克力糖果上。

圖2 碾盤式涂層傳送系統(tǒng)（和混凝土攪拌機(jī)相似），是一個(gè)典型的藥物范例，
在該系統(tǒng)中，一層涂層被噴射到藥片上。隨著滾筒類設(shè)備的翻轉(zhuǎn)，化學(xué)藥物被噴射到藥片上。

生產(chǎn)藥物類藥片時(shí)，涂層不只是糖衣糖果。涂料可能包括迎合消費(fèi)者口味的香料，也可能是藥品*釋放層中的一層。由于碾盤的材料中存在一種有效的活性成分，因此生產(chǎn)藥片的度要求比上述所描述的糖果生產(chǎn)更高。

在這樣的應(yīng)用中，通常碾盤上應(yīng)該有多個(gè)噴嘴，圖2的范例中要求有6個(gè)噴嘴。每個(gè)噴嘴的流量由它們各自的科里奧利流量計(jì)控制。每柱噴流由相伴容積式泵控制。使用大量的過(guò)程控制來(lái)確保涂層恰好涂在藥物上。

對(duì)于這些類型的應(yīng)用，小型化的微處理器控制程序，例如高準(zhǔn)MVDTM技術(shù)，非常有利于使控制面板更加集成化?？赡苓€會(huì)有多個(gè)變送器，但相對(duì)而言，他們體積很大。而小型的核心處理器在壓縮控制面板上的該類系統(tǒng)方面真正地體現(xiàn)了它的*性，從而節(jié)約了大量空間。

日用品領(lǐng)域的應(yīng)用

個(gè)人護(hù)理用品的生產(chǎn)也可能要求投入使用大量的設(shè)備（圖3）。再以肥皂生產(chǎn)系統(tǒng)為例，每一種材料成分由它各自的泵系統(tǒng)控制。必須對(duì)系統(tǒng)加以調(diào)整并將他們連接起來(lái)，以形成一個(gè)由各個(gè)單獨(dú)控制環(huán)組成的連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。如果產(chǎn)品呈粘稠蠟狀，則需要使用加熱的夾套式儲(chǔ)罐來(lái)存儲(chǔ)這些材料，含有硬脂酸鹽和其他成分的產(chǎn)品在被噴射到工藝過(guò)程中去之前需要*行溶解。

圖3 持續(xù)肥皂生產(chǎn)系統(tǒng)多路傳輸單獨(dú)環(huán)路的產(chǎn)品成分。在滑軌右邊加熱和加工粘性蠟質(zhì)材料

各個(gè)儲(chǔ)罐擁有其各自的泵設(shè)備和流量計(jì)。由于生產(chǎn)商希望混合能連續(xù)進(jìn)行，因此在各個(gè)噴射點(diǎn)后面，在管道中安裝了一個(gè)靜態(tài)混合器。隨著材料流下管道，一部分的產(chǎn)品成分添加、混合，接著另一部分的產(chǎn)品成分會(huì)添加并混合。如此反復(fù)，一直到所有的產(chǎn)品成分都被加入為止。

有時(shí)工藝流程中還包括裝放香料、香味和zui終成分的第二道滑軌。這常常需要進(jìn)行pH值調(diào)整。如果是肥皂產(chǎn)品，則其粘性需要用鹽水來(lái)加以控制，添加鹽水是zui后步驟或完工步驟。

每一道滑軌可能都會(huì)擁有自己的Allen-Bradley PLC系統(tǒng)，這使得它們成為獨(dú)立的設(shè)備。整個(gè)過(guò)程由中央計(jì)算機(jī)控制，而通過(guò)遙控輸入/輸出通信來(lái)協(xié)調(diào)操作。

工藝的控制

利用Wonderware的人機(jī)界面軟件（HMI）來(lái)顯示前端的工藝過(guò)程使得操作員界面更為清晰可視。操作員能夠看到泵、閥門和流量計(jì)的照片。操作員或是利用鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序，或是利用觸控板驅(qū)動(dòng)程序來(lái)直接控制輸入設(shè)備。

由于所有的科里奧利流量計(jì)通常被設(shè)計(jì)為采用Modbus通信協(xié)議，且Modbus通信協(xié)議直接連接應(yīng)用到PLC系統(tǒng)上，因此它能夠?qū)?lái)自高準(zhǔn)變送器的所有附加數(shù)據(jù)點(diǎn)直接傳送給操作員。這意味著操作員不僅能夠看到加工單閉環(huán)的部分質(zhì)量流量，而且還能夠監(jiān)控密度和查看溫度。

利用高準(zhǔn)技術(shù)，諸如來(lái)自變送器等的附加模擬信號(hào)能夠通過(guò)科里奧利流量計(jì)進(jìn)行傳送，科里奧利流量計(jì)大大提高了控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化程度。Allen-Bradley PLC5 rack上的Pro-Soft Modbus卡能夠簡(jiǎn)化這種類型的系統(tǒng)，為顧客節(jié)約大量的成本。使用科里奧利流量計(jì)，可節(jié)省昂貴的布線費(fèi)用，如從滑軌出口的傳感器到面板上的變送器，從面板到監(jiān)控整個(gè)操作的PLC主機(jī)。不僅省略了全部的中間步驟，而且節(jié)省了硬件費(fèi)用，還可以大大降低安裝成本。

一些傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)商參與了美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所的控制建設(shè)計(jì)劃，因此在產(chǎn)品進(jìn)入工廠之前他們已具備對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能性檢查的內(nèi)在能力。這樣一來(lái)，在設(shè)備安裝之前，他們就能夠確保許多可能會(huì)發(fā)生的突發(fā)事件得以解決。像阿卡狄亞公司這樣從事藥物生產(chǎn)工業(yè)的公司，需要提供大量的認(rèn)證文件。采用驗(yàn)證工藝過(guò)程的顧客要求公司到美國(guó)食品、藥品監(jiān)督管理局（FDA）進(jìn)行調(diào)研考察，然后將從供應(yīng)商處獲得的信息提供給顧客。安裝驗(yàn)證程序（IQ）和操作驗(yàn)證程序（OQ）同樣非常重要，在驗(yàn)證程序的安裝過(guò)程中，各個(gè)安裝程序可依據(jù)型號(hào)和序列號(hào)來(lái)加以識(shí)別。設(shè)備列示完畢信號(hào)的程序已被安裝就緒。為了確保和操作驗(yàn)證程序相一致，必須對(duì)所有的范圍進(jìn)行檢查以確保儀器的使用范圍和列入清單的*一致。

像阿卡狄亞公司這樣較小型的公司可能沒(méi)有通過(guò)*，因此他們不受制于ISO 9000質(zhì)量體系認(rèn)證規(guī)范。盡管這些需要提供大量認(rèn)證文件的公司，如阿卡狄亞公司等要通過(guò)*非常容易。在顧客方面，認(rèn)證文件有助于滿足FDA的要求，并且無(wú)需花費(fèi)費(fèi)用雇傭工程師執(zhí)行驗(yàn)證。

zui后，色譜分析可被納入到正在進(jìn)行的工藝過(guò)程中，以提供更大的度來(lái)調(diào)和昂貴產(chǎn)品成分，如添加到個(gè)人護(hù)理用品中的香味、香料和顏色。

小結(jié)

在制藥、化工、日用品生產(chǎn)領(lǐng)域使用這種新型連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)化工藝步驟，節(jié)省安全成本和運(yùn)行成本。