В 2014 году была проведена модернизация системы управления таблеточного пресса KILIAN E150 производства компании IMA. Данная установка закупалась фармацевтическим заводом Акрихин в г. Старая Купавна в 2000 году. К моменту модернизации система управления пресса вышла из строя. Производитель на запрос о модернизации ответил, что данная модель не поддерживается и предложил покупку новой установки.
Пресс KILIAN E150 предназначен для прессования таблеток диаметров до 12 мм из порошковой таблеточной смеси. Усилие прессования составляет до 80 кН. Основными элементами являются 32 пуансона, расположенные на вращающемся барабане. Смесь подается под пуансоны и прессуется в таблетку в две стадии - предварительное прессование и основное.
В общих чертах технологический процесс выглядит следующим образом:
1) Смесь из бункера, оснащенного датчиком уровня под собственным весом попадает на узел подачи - горизонтально вращающиеся лопатки (вращаются с помощью двигателя постоянного тока);
2) Устройство подачи смеси наполняет матрицу смесью;
3) При движении по кругу пуансон давит на матрицу и смесь запрессовывается;
4) На выходе верхний пуансон поднимается, а нижний выталкивает таблетку двигаясь вверх;
5) После того, как таблетка вытолкнута из матрицы с помощью направляющих она попадает либо в брак, либо в кондиционную продукцию (в зависимости от положения ворот, которые управляются пневматикой);
6) Если таблетка кондиционная (условием отбора таблеток является то, что усилие прессования находилось в интервале допуска), то она попадает на металлодетектор, затем на обеспылеватель.
Важным моментом является измерение усилия прессования. На ролике основного прессования установлен тензодатчик. Проблемой является скорость работы пресса - максимальная скорость может достигать 80 оборотов в минуту, за один оборот проходят 32 пуансона. На каждый пуансон приходится 9 импульсов датчика вращения. Измерение усилия производится на каждый импульс датчика и потом из 9 значений усилия, приходящихся на 1 пуансон выбирается максимальное. Оно и является значением усилия прессования на данном пуансоне. Таким образом измерения происходят с частотой:
(80*32*9/60) = 384 Гц.
Для этого пришлось применять модуль подключения тензодатчиков с частотой обновления информации 450 Гц и передачей данных по шине RS485.
В ходе производства таблеток, если усилие прессования на таблетке выходит за рамки указанного допуска происходит отброс таблетки с помощью быстросрабатывающей воздушной форсунки.
Также при производстве производится отбор проб для взвешивания. Весовой узел реализован отдельным модулем. В нем установлена станция распределенной периферии Siemens Simatic ET200M для управления процессом взвешивания с коммуникационным модулем CP341 с интерфейсом RS232 для чтения данных от весов фирмы Sartorius.Отбор таблеток на взвешивание происходит также с помощью воздушных форсунок и производится как правило 1 раз в 20 минут (отбирается от 10 до 20 таблеток, в зависимости от задания). На экран панели визуализации выводятся данные о последних трех весоизмерениях, график за последнее весоизмерение, средняя масса таблетки за партию, максимальная и минимальные массы, максимальные отклонения в + и в -, процентное соотношение таблеток, массы которых попали в разные зоны допуска. Оператор настраивает три зоны допуска - T1, T2, T3. При выходе одной таблетки за зону допуска T3 пресс останавливается.
В прессе KILIAN E150 предусмотрена система автоматического регулирования усилия прессования в диапазоне до 4 кН. При наладке пресса перед работой усилие прессования регулируется вручную, но в процессе производства таблеток АСУ выполняет корректировку усилия в заданном диапазоне. Если усилие прессования меняется сильно и автоматически его скорректировать невозможно, то АСУ выдает ошибку. Регулирование усилия выполняется с помощью шагового двигателя.
Для предотвращения аварийной ситуации необходимо контролировать усилие с которым пуансон ходит в своей гильзе. Если трение слишком велико и надо приложить значительное усилие для проталкивания пуансона через гильзу выдается сообщение о тяжелом ходе пуансона.
Еще одним узлом управления является узел смазки механических частей пресса. Оператор задает время смазки и интервалы между смазками.
Основной барабан пресса приводится в движение асинхронным электродвигателем мощностью 4 кВт через ременную передачу. Двигатель подключается к частотному преобразователю Micromaster 440. Управление осуществляется по сети Profibus.
Проведение модернизации системы управления таблеточного пресса дает следующие преимущества:
Скриншоты рабочих экранов панели оператора:
