一、項目背景：醫(yī)藥無菌車間的通訊困境

在工業(yè)自動化領(lǐng)域的醫(yī)藥無菌注射劑生產(chǎn)車間中，塔訊 TX 131-RE-RS/TCP網(wǎng)關(guān)對某企業(yè)采用巴赫曼PLC（Modbus RTU協(xié)議）負(fù)責(zé)藥液灌裝設(shè)備的精準(zhǔn)控制（灌裝精度±0.05ml），搭配和利時DCS系統(tǒng)（Modbus TCP協(xié)議）實現(xiàn)車間整體的溫度（20-24℃）、濕度（45-65%RH）監(jiān)控與安全聯(lián)鎖（如無菌門開關(guān)）。兩者需實時交互關(guān)鍵數(shù)據(jù)：巴赫曼PLC需向DCS傳輸灌裝速度（50瓶/分鐘）、藥液液位（ Tank 液位≥80%），DCS需向PLC下發(fā)啟停指令、緊急停機信號（如無菌超標(biāo)），以保障生產(chǎn)合規(guī)與產(chǎn)品質(zhì)量。但因總線協(xié)議異構(gòu)，原有“人工巡檢+手動記錄”的方式存在嚴(yán)重滯后，日均因數(shù)據(jù)不同步導(dǎo)致的灌裝偏差達(dá)2次，單次偏差需銷毀500瓶藥液，直接損失超3萬元。醫(yī)藥行業(yè)作為工業(yè)自動化領(lǐng)域高合規(guī)要求的前景行業(yè)，對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)實時性與追溯性要求嚴(yán)苛（符合GMP標(biāo)準(zhǔn)）。

二、項目痛點

協(xié)議異構(gòu)導(dǎo)致合規(guī)風(fēng)險：巴赫曼 PLC 的 Modbus RTU 與和利時 DCS 的 Modbus TCP 無法直連，數(shù)據(jù)需人工每小時記錄 1 次，導(dǎo)致 DCS 無法實時監(jiān)控灌裝液位，曾出現(xiàn)藥液耗盡導(dǎo)致灌裝空瓶的情況，違反 GMP “過程實時監(jiān)控” 要求，面臨監(jiān)管處罰風(fēng)險。

數(shù)據(jù)追溯斷層：無專用數(shù)據(jù)采集器，灌裝精度、車間溫濕度等數(shù)據(jù)僅紙質(zhì)記錄，出現(xiàn)質(zhì)量問題時需追溯 3 天內(nèi)的記錄，耗時超 4 小時，不符合 GMP 對數(shù)據(jù) “可追溯、可查核” 的要求。

環(huán)境適應(yīng)性差：車間為無菌環(huán)境，傳統(tǒng)通訊模塊需頻繁拆卸維護(hù)，導(dǎo)致無菌屏障破壞，每月需停產(chǎn)消毒 2 次，每次損失超 5 萬元；且模塊抗?jié)穸雀蓴_差，通訊丟包率超 6%。

緊急響應(yīng)延遲：DCS 的緊急停機信號需人工傳遞至 PLC，延遲超 10 秒，曾因無菌超標(biāo)未及時停機，導(dǎo)致 2000 瓶藥液報廢，損失超 12 萬元。

三、塔訊 TX 131-RE-RS/TCP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

四、塔訊 TX 131-RE-RS/TCP 網(wǎng)關(guān)功能簡介

作為核心塔訊 TX 131-RE-RS/TCP工業(yè)網(wǎng)關(guān)，其功能深度適配醫(yī)藥無菌車間需求：

協(xié)議兼容：支持 Modbus RTU（9600-115200bps）與 Modbus TCP（10/100Mbps），自動匹配巴赫曼 PLC 的 RS485 參數(shù)與 DCS 的以太網(wǎng)參數(shù)，無需手動調(diào)試。

數(shù)據(jù)處理：轉(zhuǎn)換延遲≤15μs，支持 1200 點數(shù)據(jù)映射，可同步傳輸灌裝精度（浮點數(shù)）、溫濕度（整數(shù)）等數(shù)據(jù)，滿足 GMP 實時監(jiān)控要求。

工業(yè)適配：IP30 防護(hù) + 防塵設(shè)計，支持 24VDC 寬壓供電，無需頻繁拆卸，符合無菌車間維護(hù)要求；抗?jié)穸雀蓴_性能符合 EN 61000-6-4 標(biāo)準(zhǔn)。

物聯(lián)擴(kuò)展：支持?jǐn)?shù)據(jù)加密存儲（符合 GMP 數(shù)據(jù)安全要求），通過 MQTT 協(xié)議對接工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù) 7×24 小時追溯。

五、解決方案與實施過程

（一）方案設(shè)計

網(wǎng)關(guān) RTU 側(cè)接巴赫曼 PLC，采集灌裝數(shù)據(jù)與設(shè)備狀態(tài)；TCP 側(cè)接和利時 DCS，傳輸數(shù)據(jù)并接收控制指令，同時上傳數(shù)據(jù)至工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn) “實時監(jiān)控 + 合規(guī)追溯” 雙目標(biāo)。

（二）實施步驟

硬件部署：網(wǎng)關(guān)通過食品級屏蔽 RS485 電纜（長度 8 米）接巴赫曼 PLC，以太網(wǎng)口接 DCS 交換機（IP：192.168.2.100），安裝于車間外控制柜（避免破壞無菌環(huán)境），采用 POE 供電（減少布線）。

參數(shù)配置：用塔訊軟件映射數(shù)據(jù) —— 巴赫曼 PLC 的灌裝液位（VW200）→網(wǎng)關(guān) 40001，DCS 的緊急停機信號（Q0.0）→網(wǎng)關(guān) 30001，更新周期 50ms，啟用 “數(shù)據(jù)日志” 功能。

聯(lián)調(diào)測試：模擬灌裝液位低（<20%）、無菌超標(biāo)場景，測試數(shù)據(jù)傳輸延遲（12μs）與停機響應(yīng)（<1 秒），連續(xù)運行 30 天，數(shù)據(jù)追溯符合 GMP 要求。

六、應(yīng)用效果與前后對比

（一）實施后效果

合規(guī)風(fēng)險消除：數(shù)據(jù)實時傳輸，DCS 可監(jiān)控灌裝過程，未再出現(xiàn)空瓶與超標(biāo)停機延遲問題，通過 GMP 飛行檢查。

追溯效率提升：質(zhì)量問題排查時間從 4 小時縮短至 2 分鐘，數(shù)據(jù)存儲滿足 GMP “保存 5 年” 要求。

維護(hù)成本降低：網(wǎng)關(guān)無需頻繁拆卸，車間停產(chǎn)消毒次數(shù)從 2 次 / 月降至 0.5 次 / 月，每月減少損失 10 萬元。

損失大幅減少：灌裝偏差次數(shù)從 2 次 / 日降至 0，緊急停機響應(yīng) < 1 秒，每月減少損失超 15 萬元。

（二）效果對比表

七、行業(yè)價值

醫(yī)藥行業(yè)全球市場規(guī)模超 10 萬億美元，無菌注射劑需求年增 12%，此方案可復(fù)制至疫苗、生物制劑車間，后續(xù)可擴(kuò)展接入 MES 系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)全流程智能化。

審核編輯 黃宇