真空冷凍干燥的基本原理是基于水的三態變化。就是把含有大量水份物質，預先進行降溫凍結成固體，然后在一定真空條件下使水蒸汽直接從固體中升華出來，而物質本身剩留在凍結時的冰架中，因此它干燥后體積不變、疏松多孔冰在升華時要吸收熱量，引起產品本身溫度下降而減慢升華速度，為了增加升華速度，縮短干燥時間，必須要對產品進行適當加熱。整個干燥過程是在較低溫度下進行的。凍干制品成海綿狀、無干縮、復水性極好、含水分極少，相應包裝后可在常溫下長時間保存和運輸。
冷凍干燥機系由制冷系統、真空系統、加熱系統、電器儀表控制系統所組成。主要部件為干燥箱、凝結器、冷凍機組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。
2、計算機可編程控制器的主要功能
可編程序控制器是采用微電子技術來完成順序控制功能的自動化設備，可以在現場的輸入信號作用下，按照預先輸入的程序、控制現場的執行機構，按照一定規律進行動作。
在PLC的程序中編有許多自成模塊的子程序，主程序的主要功能是協調這些子程序的工作，這使整個程序大而不散，調試方便。此系統需要對溫度、真空度、壓力和時間進行控制。PLC技術存儲自動凍干工藝程序，并將自動凍干工藝程序解釋為PLC可以接受的指令數據，然后傳送給PLC;從PLC中讀取凍干過程中產生的數據（開關量，模擬量），生成曲線、報表和事件故障信息，然后存盤、打印；根據所讀取的數據修正指令數據。數碼顯示器由動態輸出單元的另一個通道驅動，可顯示溫度、壓力、真空、時間的設定值和當前值，并顯示一些主要事件或故障的簡單信息。
3技術要點
3.1凍干箱的壓力不低于10Pa，就證明大蝶閥的泄漏率符合要求。
32板層降溫速率從20℃降到-40℃不大于60min為正常。最低溫度是-50℃，實測是40min降至_5l℃。
3.3冷凝器降溫速率從20℃降到-40℃不大于30nun為正常。最低溫度是-70℃，實測是20min降至_76℃。
34抽氣速率從常壓抽到l0Pa時間小于30min為正常。極限真空度為≤lPa。實測是26min降至0.8Pa。
3.5板層升溫速率應是lC/min。最高溫度是70℃。實測是1℃/min最高溫度是70℃。
3.6捕水量一力口人量一多余量。
3.7斷水保護：水壓力《O.lMpa將報警，凡用水冷卻的設備不能工作。
3.8斷氣保護：空氣壓力<0.4Mpa將報警，同時自動程序不被執行。
3.9真空保護：真空度設定為l10～30Pa(可自己設定)，當真空度超出范圍時將報警。
3.10超溫保護：導熱油最高溫度設定為70qC(可自己設定)，當超過此溫度時，電加熱會自動停止加熱。
4、總體設計
制品的預凍：制品放入干燥箱內，制冷系統對板層進行制冷，板層向制品吸收熱量，從而對制品進行凍結，即制品從液態轉化為固態。此階段要求凍結至制品共晶點（溶液全部凝結的溫度）以下，并保持一段時間(一般為2小時左右)，以確保使制品全部凍結。對板層制冷后，對后箱冷凝器進行制冷，溫度一般降至-50C(可根據具體工藝而定)以下。
系統抽真空：制品凍結后對干燥箱、冷凝器進行抽真空，一般抽至2.6Pa(可根據不同制品的特點而定)對制品進行升華干燥。
升華階段（一次干燥）：處于共晶點以下的制品，其水分在真空作用下大量升華，板層向制品提供能量（即電加熱對板層進行加熱），同時箱內要保持適當的真空度，冷凝器將升華出的水分凝結（捕集）。
二次干燥：制品的水分大部分升華（可從電腦上的溫度曲線確定）后，產品進入二次干燥階段。這一階段是為了除去制品中的殘留水分，以延長其保存性。其特陛是制品溫度提高，箱內真空度升高，冷凝器溫度下降。當制品的含水量達到標準時，二次干燥即可結束，周期完成。含水量是否達到標準，可以從溫度曲線上確定。
進入“冷凍干燥菜單”后，選擇“自動冷凍干燥”進入“自動參數選擇畫面”，在該畫面中選取相應的組號。若無問題點擊“啟動”鍵，進行自動凍干操作。
自動程序啟動后進行10秒鐘報警判斷后，循環泵啟動，5秒后壓縮機1啟動，3秒后板冷閥1打開，5秒后壓縮機2啟動，3秒后板冷閥2打開。進入前箱預冷階段。
前箱預冷：先進行溫度判斷若溫度低于設定值且時間未到則進行如下連鎖：打開冷凝器閥1、關閉板冷閥1，比較設定偏差值且，若大于上偏差打開板冷閥1，關閉冷凝器閥1。同時進行溫度判斷若小于等于設定值打開冷凝器閥1關閉板冷閥l。若小于下偏差打開冷凝器閥2關閉板冷閥2,同時進行溫度判斷若大于、等于設定值打開板冷閥2關閉閉冷凝器閥2預冷時間到后即進入前箱保溫階段。若預冷時間到后溫度并沒有達到要求將進入前箱預冷報警階段。
前箱預冷報警：報警時間未到，溫度小于、等于設定溫度即進入前箱保溫階段。若預冷時間到后溫度并沒有達到要求，將聲光報警提示。
前箱保溫：在保溫時間內進行如下連鎖：打開冷凝器閥1,關閉冷凝器閥l，比較設定偏差值，若大于上偏差打開板冷閥1關閉冷凝閥1，同時進行溫度判斷。若小于、等于設定值打開冷凝器1關閉板冷閥1；若小于下偏差打開冷凝器閥2關閉閉板冷閥2,同時進行溫度判斷若大于、等于設定值打開板冷閥2關閉冷凝器閥2保溫時間到，進入后箱預冷階段。
后箱預冷：打開冷凝器1.2關閉板冷閥l、2。進行溫度比較，時間到溫度也低于設定值隨即進犬開啟真空階段。若溫度未達到要求將進入預冷報警階段，時間未到而溫度低于設定值，進入開啟真空階段，時間到溫度并沒有達到要求，將聲光報警提示。
開啟真空：進入后12秒后打開真空泵1、2后經過設定的小蝶閥開啟時間后，打開小蝶閥，再經過大蝶閥設定時間后，打開大蝶閥后進行真空預抽階段。
真空預抽：進行真空判斷，時間到真空也低于設定條件隨即進入升華階段。若時間到真空未達到要求將進入真空預抽報警階段，若時間未到，真空低于設定值進入升華階段，若時間到真空未達到要求將聲光報警提示。
升華：進入升華階段先打開電加熱控制，達到設定溫度后關閉電加熱進行加熱控制，達到設定溫度后關閉電加熱進行溫度范圍比較，若實際溫度大于上偏差，摻冷閥打開。直至溫度小于、等于設定值摻冷閥關閉。若實際溫度小于下偏差，電加熱打開直至溫度大于、等于設定值，電加熱關閉。當保溫時間到后進入下一升華階段，直至完成所有升華設置程序段后，進行泄漏判斷。當每一次保溫時間到之后，溫度若沒有達到設定要求會延時20分鐘，其間，溫度若達到要求即進入下一升華階段，若時間到后溫度仍未達到要求將會聲光報警提示。當每一次升華階段，若前箱真空大于真空報警參數設置，電加熱將強行關閉同時將聲光報警提示。當升華進行至最后第二次時進行摻氣控制，前箱真空低于設定值下偏時摻氣閥打開，前箱真空高于設定值上偏差摻氣閥關閉。
泄漏判斷：先關閉大蝶閥，在設定時間內若真空未超出設定要求，將進入結束階段。若在設定時間內真空超出設定要求，系統將會聲光報警提示，同時進入下一步，打開大蝶閥，進行最后一個升華階段的設定。溫度時行保溫，時間到后中，關閉大蝶閥進行泄漏判斷，若仍未達到要求上一步動作將重復進行，最多重復三次（泄漏量達到設定要求）。
結束：按凍干自動流程圖中的各個環節進行操作，依次關閉各閥門、泵等。
5、總結
本設計控制主體選用PLC，人機交互采用工控機，增加對設備運行狀態的監測和完善對操作人員操作步驟的提示，提高了整體設備的自動化和智能化程度。本控制系統的可靠性及智能化程度完全滿足國家藥典規定的新藥特藥的制備要求。
