制药厂的物联网空调控制系统研究

摘 要：本文以制药厂洁净室的空调系统为例，基于物联网原理，利用先进的传感器技术、RFID技术，网络技术，构建了一个基于物联网的空调控制系统，对洁净室内的温湿度等进行实时监控，实现洁净室空调高效率、低成本节能运行。

关键词：物联网；RFID ；制药厂；温湿度控制

中图分类号：TU83 文献标识码：A

1 概述

随着能源形势的日趋紧迫，以及其带来的节能压力日增，对当前制药空调系统而言，一方面要求车间内环境的温湿度、洁净度、以及微压差等空气指标，完全符合GMP的要求；另一方面还要求空调系统能低能耗运行，切实降低企业能源成本。因此，研究制药空调系统的节能技术，具有十分重要的现实意义和必要性。

近几年，随着新修订药品GMP的全面实施，国内制药空调技术有了新的进展，但与国外先进的技术相比，差距还很明显。与此同时，物联网这一新技术的强劲发展，为制药空调技术的发展提供了新的思路。物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后新的技术革命，物联网的发展也成为了信息科技的标志，与制药空调系统自动监测和控制相关的物联网应用技术，在一定程度上成为了制药厂节能减排的有效途径。

2 洁净室的空调要求

药厂洁净室的空调控制不同于一般的空调控制系统，不仅要求温湿度的控制精度很高，而且还要进行各洁净室的压差控制，以保证洁净室在正常工作或平衡暂时受到破坏时，空气都能从洁净度高的区域流向洁净度低的区域，使洁净室的洁净度不受到污染空气的干扰。

因此，洁净室的空调系统的设计非常重要，是保证洁净区洁净度的重要措施，而且，在洁净室在空调系统安装调试结束，进行验证后，为了确保洁净室的净化环境和洁净度，需要对洁净室进行定期的监测，比如，在生产周期中，固体制剂、原料合成等车间，每季度一次对洁净室尘埃粒子进行测定并记录报告；生产周期中，每批次对洁净厂房各房间内的温湿度、压差进行检测记录。

3 系统方案

本文结合制药厂洁净室空调的特点，设计出的空调控制系统符合GMP药厂要求，并且基于先进的物联网技术，能对洁净室内的温度、湿度监测点进行测量数据采集，并将数据传输到PC机上进行数据存储与分析。

考虑到系统的集成性和可扩展性，采用模块化设计，由下位机的空气调节控制模块、RFID模块、无线通信网络和集中监控中心组成。

（1）空气调节控制模块在PLC上实现，控制系统的输入/输出通过电缆引入PLC机箱。输入模块采集相关的传感器信号，如新风温湿度传感器、车间温湿度传感器、压力传感器、水温传感器，以及一些开关量的输入。输出模块对新风阀、制冷器、加热器、加湿器等设备进行控制。

PLC根据输入的室外新风、室内车间温湿度、水温及室内压力，通过焓值、露点等模型的计算，控制风机、水泵运行的频率、风阀开度等，实现空调的节能运行。

（2）洁净室内，RFID数据采集终端安装在生产线的典型工位上，实时采集与统计产品生产各环节的基础数据并进行全过程监控与全方位管理，为系统提供有关物料、在制品、设备状况、人员情况等方面的信息，同时也为具体操作者提供作业信息朝双向通道。

（3）设备的振动、电机的运转状态、关键部位的温度等信息，采集后通过无线通信网络传输到集中监控中心，中心再通过无线网络，将相关信息以短消息方式，发送到相关人员的手机或者PDA上。而且，这些信息，还可通过路由器，连接到远程的监控电脑。

（4）集中监控中心实时显示洁净室内设备的工艺参数、各设备运行状态、各参数的历史曲线和实时曲线。

集中监控中心上运行着后台的OPC Server数据服务器，后台数据库，以及与其他系统的开放式接口。配置的模块有配置模块、通信模块、数据记录模块、报表模块、工艺模块、监控趋势模块和用户管理模块等。

集中监控中心的前台界面采用开发，界面的主要功能有：

1）监控参数显示，实时显示温湿度、压差等工艺参数；

2）设备状态监控，实时显示各设备运行状态，包括除尘机组的运行状态、设备单元的状态、各变频器运行值等；

3）远程控制，实时调整各执行器值，包括风阀执行器开度、各风机及喷淋水泵的频率值等；

4）报表功能，实现报表打印，显示各种历史曲线和实时曲线，各设备故障报警等。

4 应用效果

本文设计的基于物联网的空调系统，在某制药企业进行了初步的应用，取得了不错的效果。下位机PLC采集温湿度、压力等传感器的信息，以及RFID采集的物料信息，通过相应的处理和控制运算，快速控制分散在现场各个执行器，同时将各数据实时传送到集中监控层。集中监控层实时显示温湿度等关键工艺数据参数，同时将各数据通过无线通信网络上传到远程监测层。

采用物联网技术后，通过手机、PDA等无线设备，就可以远程进行洁净室空调的实时监控、控制温湿度及压差等空气指标。而且，手机也可接收到洁净室的报警短信，大大提升了管理的效率，提高了安全生产能力，扩大和延伸了基于互联网的信息化系统的应用。

结论

基于物联网的空调控制系统，结合原材料和成品信息的RFID采集，以及制药机械数据采集系统，实现洁净室温湿度等关键参数远程监控、物料识别和机械设备运行状态实时跟踪等。洁净室的物联网空调控制系统的应用，不仅改善了温湿度环境，达到了GMP的标准，而且降低了能耗，提升了安全管理和生产能力，综合效益非常明显。

参考文献

[1]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报，2009，23（12）：l17.

[2]高文君. 制药车间空调系统研究应用[J]. 科技资讯，2012（27）.