模块化设计工业用液相色谱层析分离系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工业用液相色谱层析分离系统。
【背景技术】
[0002]在当前快速发展的经济条件下，工业用液相色谱层析分离系统的用途和涉及的领域越来越广泛。工业用液相色谱层析分离系统，对于分离不同的产品，需要提供不同的分离条件。例如:液体入口的个数，出料阀门的控制，温度的调节能力，系统的压力调节能力，通道流量梯度的变化等等。传统工业用液相色谱层析分离的生产企业在这种快速变化的市场的需求下，很难拿出最小投入，最大产出的设计方案，并且当设备的设计发生改变后，配套的软件也需要更改，有的甚至需要重新开发，并且经过实际的验证才能用在产品的生产环境下，特别是在要求严格的医药生产环境。一些在市场上现有的，由较大经济实力公司开发的工业用液相色谱层析分离系统，往往有现成的固有设计和相配套的软件，他们占有一定的市场和拥有一定的用户，从经济的角度上，这些企业不情愿再投入额外的资金或时间，来及时地开发出满足市场变化需求的产品。
【发明内容】
[0003]对于前述问题，本实用新型提出了一种模块化的工业用液相色谱分离系统，对于不同的化工和医药生产条件，选择相配套对应的物理模块，搭积木的方式组合成达到用户要求的产品。这样设计的好处是:1.通过模块的添加或减少来满足市场对产品变化的需求，2.节省企业的设计和研究投入，可以快速的生产出产品。3.软件模块之间的相互独立，提高了软件代码的调试性和可靠性。并且值得一提的是，功能相同的软件模块可以重复使用对应的软件代码，节省了软件的设计调试时间。
[0004]所述系统是将功能齐全的工业用液相色谱层析分离系统模块化，即把一个或多个在物理位置上接近、且在功能上相似或接近的流程操纵、监控设备有机合理划分为模块，称为物理模块。每个物理模块具有相对应的控制模块，该控制模块又分为PLC程序模块和人机交换界面模块。PLC程序模块分为主程序，单元操作模块和与每个物理模块对应的从属模块。其中所述的主程序实现系统的信号报警，报警信号阻止，控制设备的联锁，系统参数和全局参数的存储和调用，与各个其他模块之间的调用和值的传输，以及系统的其他功能等等。其中所述单元操作模块用于实现所述系统的液相色谱分离功能，其中所述的从属模块用于实现物理模块的操作和控制，从属模块随相应物理模块个数，在流程中的出现位置做到一一对应，通过这种"主程序-单元操作模块-从属模块"的设计从而实现系统的控制模块化。同时在系统的人机交互界面软件上，按照物理模块的划分而划分出对应的人机交互界面模块。这样就通过选择需要的物理模块，搭配软件模块，实现系统的人机交互界面的模块化。
[0005]本实用新型公开了一种模块化的工业用液相色谱层析分离系统，用于液体色谱层析分离操作，该系统包括多个模块，这些模块是物理模块，PLC程序模块和人机交互界面模块，其中物理模块包括一个或多个流体操纵设备组件，PLC程序模块包括一个或多个与流体操纵设备组件相对应的控制和监控显示软件模块，人机交互界面模块包括一个或多个监控和显不软件模块。该设备可处理的液体流量范围为0.003升每分钟到100升每分钟，管道的外径为3/8" -2"，系统的操作压力为5ps1-1500psi。所述的物理模块包括入料栗模块A，系统压力控制模块B，热交换器模块C，除泡器模块D，分离柱阀模块E，和出料阀模块F。所述的入料栗模块A主要由一个软件可控的栗和若干个开关可控的阀门组成；所述的系统压力控制模块B主要由一个开放度可控的阀门组成；所述的热交换器模块C主要由一个带有温度控制的加热器组成；所述的除泡器模块D主要由具有一定体积的透明容器组成；所述的分离柱阀模块E包括若干个开关可控的阀门；所述的出料阀模块F包括多个开关可控的阀门。可以根据需要来添加一个或是多个物理模块，物理模块在流程中的位置可以根据层析分离的要求而变化，即可以出现在流体入口处，也可以出现在流体出口处。所述系统由一个工业级PLC控制，预先编制好的逻辑程序驻留在控制器的内存中，PLC程序模块又分为主程序，单元操作模块以及从属模块。由PLC程序模块中的主程序来调用单元操作模块和从属模块，单元操作模块没有相对应的物理模块，或定义为不直接驱动物理设备，从属模块有相对应的物理模块，从属模块可以定义为物理模块的驱动程序。PLC程序模块中的主程序的功能包括:信号报警，报警信号阻止，控制设备的联锁，系统参数和全局参数的存储和调用，以及与各个其他模块之间的调用和值的传输。所述系统能处理一个色谱分离柱，，分离柱在一次处理流体后，经过再生进行下一批次流体的处理。PLC程序模块包括单元操作模块，所包含的单元操作模块可进行如下操作:缓冲剂灌注，分离柱平衡，产品加载和洗涤，产品加载通过，冲洗，洗涤，分离柱重生，分离柱清洗，分离柱存贮，设备清洗，设备存贮，注射用水清洗，吹空气。其中人机交互界面模块，由运行在一个工业级电脑上的软件程序来实现人机的信息交流，人机交互界面模块与物理模块一一对应，物理模块在流程中出现的位置也对应于人机交互界面模块在流程中的位置。其中人机交互界面模块功能包括当前运行的数据显示，历史数据的显示和存储，以及历史数据的电脑系统导出和历史数据的导入，还包括批处理报告，批处理的报告的格式预先设定，批处理报告的生成可以设置为时间触发或是事件触发，批处理报告还可以打印成独立的文件或是以邮件的方式自动发送到指定目的地，其中历史数据的显示功能，包括系统批运行中的所有监控设备的数值，单元操作模块的参数值，批运行过程中的设备报警信息，以及批过程中的自动运行取消操作。
【附图说明】
[0006]图1是本发明的液相色谱层析分离系统的物理模块图；
[0007]图2是物理模块、PLC模块、以及人机交互界面模块之间的逻辑关系图；
[0008]图3A是所述单元操作模块在PLC程序中的定义；
[0009]图3B是所述从属模块在PLC程序中的定义；
[0010]图4是单元操作模块的一个使用实例；
[0011]图5是单元操作模块"冲洗"的用户输入参数实例；
[0012]图6是从属模块"出料阀"的系统输入参数实例；
[0013]图7是设备运行的历史数据显示的实例；
[0014]图8是可编程逻辑控制器(PLC)，本地PC，远程PC和输入/输出之间通信的示意图。
【具体实施方式】
[0015]本实用新型的工业用液相色谱分离系统包括物理模块、用于控制该物理模块的控制模块。如图1所示，所述物理模块由多个模块组成，包括入料栗模块A、系统压力控制模块
B、热交换器模块C、除泡器模块D、分离柱阀模块E、以及出料阀模块F。所述控制模块包括和物理模块一一对应的从属模块，PLC主程序和实现液相色谱功能单元操作模块，以及人机交互界面模块。所述从属模块包括入料栗模块，系统压力控制模块，热交换器模块，除泡器模块，分离柱阀，出料阀模块。
[0016]物理模块
[0017]所述入料栗模块A由一个可控的栗，一个压力开关和若干个可控的开关阀门组成。所述阀门的数量一般2到6个，实际使用中阀门数量不固定的，可以根据所述系统的设计需求来添加或是减少。当阀门的数量发生变化时，与其对应的控制模块也进行相应的调整。用于入料栗模块中典型的阀门功能分配，例如:分离液体加载阀、分离柱平衡冲洗阀、设备冲洗阀、缓冲/存储液加载阀等等。所述阀门选择为卫生级的自动可控阀门(开/关可控)，典型阀门的例如ITT公司的不锈钢隔膜阀。所述栗是速度可控的卫生级隔膜栗，并且可以由两个或多个栗头来通过机械或是软件控制的方式合成单个入料栗，由此合成的栗具有更稳定的压力和流速。压力开关的作用是保护栗的安全运行，当栗出口的压力达到其压力开关设置压力以上，关闭栗的运行，以免造成更高的压力而产生危险。栗所能提供的流量决定了系统的管道尺寸，栗的入口管道尺寸一般在3/8"到2"，流体的流量一般为
0.003升/分钟-100升/分钟。所述系统的压力由入料栗提供，栗所能提供的压力一般为
5-1500psi。所述栗和阀门的材料均采用不锈钢，并经过机械或是电镀抛光。所述入料栗模块A的数量可以根据要求增减，一般为2到4个，相应的控制模块的数量根据该入料栗模块的个数而增减。所述的入料栗模块通过相对应的控制模块-入料栗模块(channel_x)进行控制。
[0018]所述系统压力控制模块B由一个开闭位置可控的阀门来调控所述系统的压