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EcoStruxureforPharma在生物制药生产中的应用案例

引言

在生物制药生产过程中，确保生产效率、产品质量和合规性是至关重要的。SchneiderElectric的EcoStruxureforPharma平台为生物制药行业提供了一套全面的解决方案，旨在优化生产流程、提高设备利用率和确保数据的完整性和安全性。本节将通过具体的案例，展示EcoStruxureforPharma在生物制药生产中的应用，包括其在不同生产阶段的实施细节和效果。

案例一：生物反应器的实时监控与控制

背景

生物反应器是生物制药生产中的核心设备，用于培养细胞或微生物以生产特定的生物制品。实时监控和控制生物反应器的参数（如温度、pH值、溶解氧等）对于确保产品质量至关重要。EcoStruxureforPharma平台通过集成先进的传感器和控制设备，实现了对生物反应器的全面监控和控制。

实施细节

传感器集成：EcoStruxureforPharma平台支持多种传感器的集成，包括温度传感器、pH传感器、溶解氧传感器等。这些传感器通过Modbus或以太网协议与平台通信，实时传输数据。

数据采集与处理：平台内置的数据采集系统通过PLC（可编程逻辑控制器）收集传感器数据，并通过SCADA（监控和数据采集系统）进行处理和显示。数据采集系统可以设置采样频率和报警阈值，确保数据的准确性和实时性。

控制逻辑：根据采集到的数据，平台通过预设的控制逻辑自动调整生物反应器的运行参数。例如，当温度传感器检测到温度超出设定范围时，PLC会发送指令给加热或冷却系统，以调整温度。

代码示例

以下是一个简单的PLC控制逻辑代码示例，用于根据温度传感器的读数调整加热和冷却系统：

//温度传感器读数

INTtemperatureSensorValue;

//设定温度范围

INTtemperatureSetPoint=37;//设定温度为37°C

INTtemperatureTolerance=2;//温度容差为±2°C

//控制逻辑

IFtemperatureSensorValue(temperatureSetPoint+temperatureTolerance)THEN

//温度过高，启动冷却系统

SETcoolingSystemON;

SETheatingSystemOFF;

ELSIFtemperatureSensorValue(temperatureSetPoint-temperatureTolerance)THEN

//温度过低，启动加热系统

SETheatingSystemON;

SETcoolingSystemOFF;

ELSE

//温度在设定范围内，保持当前状态

SETheatingSystemOFF;

SETcoolingSystemOFF;

END_IF;

数据样例

假设生物反应器的温度传感器每分钟采集一次数据，以下是一个数据样例：

时间戳温度(°C)

2023-10-0110:00:0036.5

2023-10-0110:01:0037.2

2023-10-0110:02:0038.0

2023-10-0110:03:0036.8

2023-10-0110:04:0037.0

效果

通过实施EcoStruxureforPharma平台的实时监控和控制，生物反应器的温度始终保持在设定范围内，有效避免了因温度波动导致的细胞或微生物培养失败，提高了生产效率和产品质量。

案例二：原料投料的自动化管理

背景

在生物制药生产中，原料的准确投料是确保产品质量和生产效率的关键步骤。传统的手动投料方式容易出现人为错误，导致生产批次的不合格。EcoStruxureforPharma平台通过自动化投料系统，实现了原料投料的精确控制。

实施细节

原料称重系统：平台集成了高精度的称重传感器，用于实时监控原料的重量。称重传感器通过以太网与PLC通信，确保数据的实时性和准确性。

投料控制：PLC根据预设的投料计划和实际称重数据，自动控制投料装置的工作。例如，当原料重量达到设定值时，PLC会发送指令停止投料。

数据记录与追溯：每一批次的投料数据都会被记录在SCADA系统中，生成详细的投料日志。这些日志可以用于生产过程的追溯和分析，提高生产管理的透明度和可追溯性。

代码示例

以下是一个简单的PLC控制逻辑代码示例，用于根据称重传感器的读数控制投料装置：

//原料