CANopen在药片压制机中的应用

位于德国科隆的药片压制机制造商IMA Kilian为他们的药片压制机配备了机器安全系统。该系统为确保机器安全做出了主要贡献，并且由于使用CANopen网络，显著减少了布线要求。在板式压缩系统中，所需剂量的粉末混合物通过进料系统进入模具。通过压紧辊，分一到两个阶段，将混合物压缩成精确指定的坚实度。制药公司对这些处理过程有着特别的要求。GAMP 4 (Good Automated Manufacturing Practices，优良药品制造标准)是一种用于验证计算机和PLC控制过程的方法，在安全、可追溯性和文档要求方面是必需的。IMA Kilian的软件开发商Klaus Rosenbach解释为什么公司坚持高标准：“对于每一个药片，挤压的压力必须具有百分之一的精度，否则坚固度以及因此而成的重量就会出错，这就意味着您无法确保剂量正确。对于很多药物治疗，这会造成致命的后果。”

为了确保完全安全，Kilian机器使用变形测定仪来测量压紧辊轴的变形。然后根据可能的误差限制来测试各个药片的推料活塞，并在超出这些限制的地方个别地移走活塞。根据产品不同，这些限制在5 kN到100 kN之间。生产率有时会超过每小时一百万片(使用Synthesis 700型号)，这带来了其他要求。但由于具有控制系统、驱动技术和机械力学的完美兼容性，Kilian很自信可以满足这些要求。

公司为其供应商设置了高安全标准。毕竟，机器操作员的安全与消费者的安全同样重要。Klaus Rosenbach着重强调了这一点：“由于当我们的药片压制机运行时存在着高压力和高速度，所以不允许任何人在压制机正在运行的区域内工作。我们的机器完全禁止这种情况，因为我们在任何时候都坚持高安全标准。”每台机器在所有四个面的底部都安装了金属门，在顶部安装了树脂玻璃盖。在打开这些盖或门的其中一个时，以前是使用机械控制来停止机器。但是，机械系统总是会遭受一定的磨损，需要定期检查，有时需要更换组件。

在安装了非接触控制机构后，安全系统向前迈进了一大步。这些组件很可靠，但通常需要相关的扩展布线和系统设置。但到了2005年初，所有这一切不便之处都结束了。由于引进了使用CANopen的安全系统，药片压制机的引线都有了标准化的连接器。早在2004年，Klaus Rosenbach便在行业杂志中碰到了他需要的信息：“我阅读到这样的信息，系统使用CANopen连接到机器，”他解释说，“就在那时我意识到自己正在看到未来的发展。”但是他有特殊要求，例如，系统必须适合工业环境，必须经过TÜV (technical inspection agency)认证，并且在或多或少基本相同的硬件费用下，必须使布线、调试和故障排除的要求最小。

对于Kilian的软件开发者来说，机器安全系统具有简单的布线系统特别重要：“到目前位置，每台传感器都肯定要铺一条引线，然后将电缆夹紧到评估处理器单元。我们希望能够将此工作变得大为简单，并且能够在任何可能的地方使用插头进行连接，这样用户工厂内的机器调试才能快速简洁。现在便可以实现此目的。并且，与以前所需要的布线相比，我们为自己节省了大量的布线任务。”Rosenbach说道。

使用总线系统，仅仅一根四芯电缆便已足够连接所需的所有组件。该电缆包含了两芯电源线和两芯数据传输线。在连接点处为Kilian装配了特殊的插头连接。但仍然可以使用T形连接头，将各个组件连接到总线电缆上。

减少布线数量带来了很多好处。Rosenbach解释说：“一方面，每台机器我们在装配和调试上节省了四个小时，另一方面，我们增强了操作安全性。所有器件都布置清晰。这种一目了然的‘整齐排列’使工程人员几乎不可能‘错接’。而且即使发生了错接，也只是拔出插头的问题，并不需要更换连接。”

Synthesis Tablet Presses每一个配备了两个传感器安全岛，一个控制顶部窗口和紧急停止按钮，另一个用于控制底门。它们可以与执行器通讯，执行器用于打开相关的安全电路；并且这仅在紧急停止命令已经激活，或在其中一个门自己打开的情况下才会发生。当其中一个底门打开时，顶部驱动器继续运行，反之亦然。

通过传感器安全岛，传统的传感器可以使用两个闭合触点或使用一个闭合触点和一个断开触点连接到总线。也有主动传感器，可以直接接通。

这样可行的原因在于传感器的响应行为和关断电路不是由硬件支配的。系统的所有组件都可以使用PC或笔记本电脑，通过软件控制和少量鼠标点击，根据需要进行组态。

专门开发的组态软件操作很容易。只需要点击一下鼠标，程序便可以给出所有组件的总览，例如连接到系统的传感器或执行器。然后便可以检查、匹配和分配各个参与者。在执行关机的系统检查时，再次检查数据，然后将参数分配给各个参与者。程序员可以系统总览表的形式，快速查看所有组态参数。

组态非常简单，这给Rosenbach留下了深刻印象：“软件允许用户简单、清晰地组态系统。我们还可以为所有的产品范围使用基本组态。”

来源：CAN简讯，2006年3月