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制药机具联网控制和网络视频的系统方案

--制药机具联网控制和网络视频的系统方案

供稿:工控网 2011/4/8 10:59:00

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一、前言

  制药行业是受政府管制最为严格的行业之一,因为不合格的药品会威胁人的生命和健康。各国相应的管理机构都建立了相关的法规和标准用于药品的生产和质量控制,药业企业也需强制遵守相关的法规与标准。

  GMP(药品生产质量管理规范)认证是一个建立规定文档的过程,这些文档提供了一种保证,即某个生产过程可以稳定的生产出符合规范和质量的产品,严格按照GMP进行规范管理和组织生产。目前,美国食品与药品管理局和各国响应的管理机构都越来越多地强调计算机系统的作用,相应的标准也在不断的提高,制剂车间监控系统要满足计算机系统认证新标准的要求。 

  某大型制药厂为了提升产品生产的管理和控制水平,计划在新建的制剂车采用计算机联网方式集中监控制药机具和车间的安全生产,以满足国际和国内对中药生产质量控制的要求。

  二、项目概述 

  某大型制药厂制剂车间是一座4层楼建筑,每层面积约2500平方米。每层分别安装相应制药机械,包括:5台制粒机、5台压片机、3台包衣机、2台胶囊机及2条包装流水线。在该建筑内规划中设计了内部局域网络,视频监控系统、制药机械的监控等均基于局域网建设。

  在每楼层上安装一台工业控制主机(带触摸屏,简称上位机),用于控制该楼层的每台制药机的PLC(可编程逻辑控制器)系统,并负责与总监控室的服务器通信。在各车间安装24个摄像机用于安全监视,其中16台可控摄像机、8台固定摄像机。  

  根据规划在一楼设立总监控室,安装24台监视器用于各车间的实时监视,安装一套大屏幕投影仪用于将计算机内容显示,安装三套控制台用于放置总监室的计算机。根据项目需要开发一套软件系统用于固体制剂车间的信息反馈记录、生产跟踪、相应报表打印、生产工艺控制、视频监视等需求。

  上位机(车间内的PC)可分别连接和监控各类制药机械的运行操作和工作状态参数, 打印相应报表,并在授权级别允许情况下更改特定的设备运行参数。生产过程中的数据(参数和视频数据)上传到总监控室,集中监管,实时显示,可按照用户自定义要求保存重要的历史数据,并产生相应历史报表。可以通过设备的PLC、前台PC(上位机)和管理工作站(PC)进行参数设置,设置参数要有级别区分,高级别用户的设置不能由低级别用户更改。在设备停止状态下,可利用计算机模拟设备的运转和生产流程,有动画显示界面,相应的参数可查询。

  三、系统方案

  3.1 设计原则

  本系统采用了国际上先进的基于IP网络的数字监视和工业控制产品,本着功能齐全、应用新颖、投资合理的宗旨设计本方案。在设计中充分体现出可持续发展的理念,利用数字网络技术及图像显示技术。本系统具备以下特点:  

  标准化:本系统就是要实现在IP网络上实现图像,工艺参数和生产控制信息的传输和共享。本系统采用的产品均遵循网络协议和传输标准的要求。 

  可扩展性:由于用户以后的需求会不断发展,监控数量将随之扩大,只需要在网络能够到达的点增加前端设备就可增加监控点,以保证用户的投资。

  可用性和可靠性:方案在充分考虑用户实际情况的基础上,视频部分采用AV1600e-T网络视频服务器,该服务器是嵌入式系统产品,具有极高系统稳定性,减少了其他因素造成故障的可能性。  

  易用性:系统采用B/S构架进行开发,使用界面良好,维护和安装方便,功能强大。  

  3.2 制药机械的联网方案  

  制药机械的联网监控是本方案的重点,主要内容包括:

  1、 设备监视部分:包括设备运行状态,设备操作状态的所有状态参数可上传到信息中心显示并保存到数据库,供进一步查询和统计分析,实时处理相应设备的异常信息,提醒管理人员及时排除故障。这些保留的历史信息参数可作为模拟运转的基础数据。

  2、 设备控制:分级别的控制参数(如速度参数)设定,高级别用户的设置不能由低级别用户更改,具体级别授权由登录用户的身份确定。可以在网络的任何一台工作站(

  通过授权),也可以通过设备的PLC、上位机进行参数设置(同样通过授权)。

  3、 车间的各个设备运行于生产线的各相应位置,在同类设备相对集中的区域安置一台PC机(上位机),通过RS232线路与设备之间相联;各台PC机之间通过IP网络连接,并通过局域网连接服务器,各设备的上传参数集中存放到中心的数据库服务器中。

  4、 任何联网的PC可作为工作站,任何工作站都可以实时监控车间各工位的操作情况和设备运行情况,并根据实际需要对部分设备的运转参数进行远程控制。

  5、 PC机上运行的系统由以下几个部分组成:  

  工位视频监控:显示操作现场的实际画面 

  设备运行监控:现实设备运行状况  

  报表产生和打印:通过自动统计设备的工作能力和时间,计算出日报单,也可以随意统计各时间段的工作量,通过配置的打印机打印。 

  设备运行控制:部分设备的参数设置和控制。 

  系统模拟显示:根据工艺流程通过动画显示运行状况和流程。 

  统计分析:根据各种指标对于日常工作进行多方位的统计分析,供管理层参考。

  制剂车间各层制药机械通过由设置在各层的上位机与其PLC控制器连接,每层中各种类型制药机械统一由该层的上位机控制,并通过网络与总控室的服务器连接。

  3.3 网络视频系统方案

  根据项目技术要求,本系统方案由三个部份组成:前端设备、系统总控室和分控中心。24个前端设备、系统总控室服务器和24个解码器设备、分控中心的计算机等均通过网络构成本系统。

  前端设备  

  本系统共有24个前端监控点,每个前端监控点配置一台网络视频服务器(AV1600e-T),24个点中有16个安装固定的摄像机,8为可控摄像机,包括云台、云台解码器和摄像机设备组成。摄像机的视频线与网络视频服务器连接,由网络视频服务器将模拟的视频信号经模数转换后压缩为MPEG4的IP数据包,通过局域网络将音视频数据、报警数据和控制数据传输到总控室服务器及各分控中心。  

  摄像机我们推荐用户使用美国HoneyWell的GC655产品,可控设备我们推荐使用国产天津亚安的一体化的室内球罩产品,内置解码器和云台。 

  系统总控室

  系统总控室是本系统的中心枢纽,承担着本系统中所有前端设备管理、控制、报警处理、录像、录像回放、用户管理等工作。在总控室共需配置1台服务器(建议选用P4双Xeon处理器、1000M网卡、512M内存、SCSI硬盘),服务器硬盘配置根据实际录像的需要而定。

  服务器连接到中心的主干交换机上,服务器需预装Windows2000Server操作系统(SP4补丁)、SQL2000数据、IIS组件,并安装iDVR3.0的目录(Directory)服务、VSIP网关服务、音视频转发(IVS)服务、录像服务和录像回放服务。 服务器可通过设置管理24台前端设备,这些设备的录像资料(文件)均保存在该服务器的硬盘中,相关数据均存放在目录服务器的SQL2000数据库中。  

  总控室显示设备由24个监视器、1台投影大屏幕组成,在总控室安装24台网络视频服务器解码端设备(AV1600e-R),解码器的视频输出直接与监视器连接。中心可配置一台电脑作为分控计算机直接与投影仪连接,可演示系统功能及控制过程。  

  分控中心

  制剂车间网络中的任何一台计算机上,只需安装Windows98以上版本的操作系统和IE浏览器,由系统管理员提供登陆服务器的合法身份和系统使用权限,就可成为系统的一个分控中心(或称客户端)。只需将制剂车间的局域网络连接,公司领导就可在办公室的电脑上实现对图像的实时监控。  

  3.4 总控中心建设  

  总控室是本系统的中心,网络的主干交换机、系统服务器、视频解码端设备等均安装在总控室中;根据需要在总控室安装一个电视墙,电视墙由24个监视器组成,左右各12<

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