通过运动控制，制药包装变得灵活

提供精确的，可重复的运动和变化的飞行，运动控制有助于使药品包装更经济。

制药工业生产的产品以这样或那样的方式影响着我们所有人。在某种程度上，运动控制以一种或另一种方式接触到制药工业中几乎每一个单个制造商的操作是恰当的。

事实上，运动控制正在帮助制药商保持竞争力，同时应对严峻的市场环境、具有挑战性的监管环境和盗版的持续威胁。运动控制不仅提供了固有的灵活性以及与可追溯性要求的兼容性，机器还可以配备射频识别(RFID)标签，这是防伪的第一道防线。

Odenthal(日内瓦，伊利诺斯州)的系统集成商John Odenthal说:“我们看到全球市场需要RFID来防止假冒，并基于此进行过程控制。”“这意味着你需要灵活的生产设备，这就是运动控制的主要作用。”事实上，他认为在机器的整个生命周期内，灵活性和效率是包装行业的总体趋势。

变得灵活
在过去，公司为他们的产品设计专门的生产线。切换到机械凸轮可能需要几个小时，这意味着生产时间和收入都将损失。最终，调试一条线路并保持这种方式是最实用的，即使它只被使用了15%到20%的时间。

没有更多的。在当今竞争激烈的商业环境中，制造商必须使投资回报最大化。“多产品生产和柔性包装生产线正变得越来越普遍，”Greg Killien说西门子能源与自动化公司(Norcross, Georgia - www.siemens.com)。“这是关于减少转换时间，特别是在制药行业，要求减少与这些转换和不同配方相关的人为错误。”

这就是运动控制的最新发展真正发挥作用的地方。以前，医药包装系统使用小的气动瓶，但这些缺乏力反馈，定位反馈，因此，重复性。在所有制造业中，气动缸已被伺服电机取代，这已成为一个广泛的趋势。Odenthal说:“具有小型气动气缸形状的伺服系统正在发生变化，并改变了标签和灌装业务。

当他们改变这些业务时，伺服器本身也在改变。他指出:“我们不再使用1kw到2kw的功率范围，而是转向5kw的功率范围，也就是步进功率范围，但仍然使用伺服。”“(我们看到)直径为5毫米的驱动器中，实际杆的直径可能是1毫米或几毫米。整个组装是智能的，不大于20到30毫米，中心线到中心线。”

这些维度允许系统顺序和并行地执行任务。考虑填充。传统上，机器将注射器或安瓿成排，同时将相同数量的药物放入每个容器中。“这不是解决问题的方法，”奥登塔尔说。“不是由单个执行机构驱动单个泵站，而是由单个执行机构填充单个安瓿瓶。”

今天的机器正在灌输。传统上，容器在填料下停止，其中引入分配元件。当容器填充时，它会继续前进。所有这一切都占据了宝贵的时间。“今天，分配器头与容器同步，因此在填充时，您可以从容器中缩回填充头，”Odenthal说。这与节省时间有更多的好处。“[通过缩回填充头]，你不是发泡产品，但你最大化吞吐量。”

当然，这些新系统确实带来了挑战。例如，使用集中式体系结构不再可行。带有运动卡的PC或PLC可以控制4到8轴单元的日子已经一去不复返了。现在，单元中的轴数可以是这个数的许多倍，单元本身通过以太网或CANOpen等通信总线连接到分布式控制系统。原因纯粹是实用主义的。Odenthal指出:“灵活处理和(实现)成本效益处理之间是有区别的。”“如果我要计划我的整个中央计算机处理一个小变化在一个特定的轴,有一个成本参与这样做,如果我可以改变轴或改变参数文件到轴通过分布式控制,现在成本显著降低。我们现在更有可能实施这些改变。”

分布式控制和模块化是当今运动控制设计的两个方面。几十年前，机器有直线轴和机械凸轮。今天，机械凸轮已被伺服电机的电子凸轮所取代。同时，机器往往由多个模块组成，通常来自不同的制造商。

虽然模块化提供福利，但它呈现自己的挑战。除了跨供应商互操作性的问题之外，将模块本身以分布式架构中的运行方式是否是非虚拟性的。考虑由三个模块组成的机器，每个模块由不同的控制器运行。“所有三个控制器都必须彼此同步，我们必须确保电子线轴从一个控制器到另一个控制器，”西门子的包装，行业顾问，行业顾问。“您需要具有非常快速的沟通和同步。”

今天，使用西门子的分布式同步技术，你只需调整软件，而不是更换机械凸轮。这可以迅速完成，甚至从一个产品周期到另一个不停机的机器。“假设你有一台制袋机，第二个包必须比第一个包短，”Grzonka说。“在生产第一个包的时候，你需要重新计算凸轮轮廓。当下一个产品周期开始时，你说‘改变凸轮轮廓’，然后预先计算的凸轮轮廓就会生效。”

FDA法规和禁止
制药制造商在周围最严格的监管环境之一。符合2011 CFR部分11的可追溯性要求，与数字签名有关，呈现出重大挑战。“我们看到从政府改变整个线路生产要求的政府的要求，”Odenthal表示，这是一家制药公司，该公司根据单一政府监管改造整个生产线。有趣的是，他认为这两种方式 - 公司实施的过程变更可能实际强迫FDA修改目前的标准。“我所说的是个人批量越来越小，更小，并且制造过程的可追溯性要求变得越来越严格。”

可追溯性还有助于打击假冒——这让我们回到了RFID。Odenthal说:“对我在药品加工过程中接触过的人来说，造假是一个主要问题。“他们希望在容器上有尽可能多的不可简单复制的信息，这样就更难复制了。”

当然，RFID标签表示必须读取和处理的数据。“它将改变Cell的总线网络的要求，”他预测。“如果我必须通过100轴传输数据并且数据包括RFID标签上的所有信息，则运动控制开销将相对较小。您倾向于拥有单个总线和单个架构，而不是具有多个协议。“

Grzonka认为，将RFID系统集成到整个包装机中是一个巨大的需求。“大多数系统都是独立的;它们不与机器的运动控制交互。我认为制造商和(机器制造商)应该考虑将RFID、标签和视觉读取集成到机器控制中的好处。”

最后，这一切都归结为灵活性。Odenthal预测表单因素将在未来增加性能。以更高的速率执行多个任务意味着与多个单位并行执行它们。这种方法提供了最自由。“When you’re in a transitional position as we are today with things like RFID, you don’t have a choice -- you have to build a machine that has the capability of morphing into a machine that will be useful two to three years down the road.”