真空冷冻干燥的基本原理是基于水的三态变化。就是把含有大量水份物质，预先进行降温冻结成固体，然后在一定真空条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变、疏松多孔冰在升华时要吸收热量，引起产品本身温度下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥过程是在较低温度下进行的。冻干制品成海绵状、无干缩、复水性极好、含水分极少，相应包装后可在常温下长时间保存和运输。
冷冻干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。
2、计算机可编程控制器的主要功能
可编程序控制器是采用微电子技术来完成顺序控制功能的自动化设备，可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序、控制现场的执行机构，按照一定规律进行动作。
在PLC的程序中编有许多自成模块的子程序，主程序的主要功能是协调这些子程序的工作，这使整个程序大而不散，调试方便。此系统需要对温度、真空度、压力和时间进行控制。PLC技术存储自动冻干工艺程序，并将自动冻干工艺程序解释为PLC可以接受的指令数据，然后传送给PLC;从PLC中读取冻干过程中产生的数据（开关量，模拟量），生成曲线、报表和事件故障信息，然后存盘、打印；根据所读取的数据修正指令数据。数码显示器由动态输出单元的另一个通道驱动，可显示温度、压力、真空、时间的设定值和当前值，并显示一些主要事件或故障的简单信息。
3技术要点
3.1冻干箱的压力不低于10Pa，就证明大蝶阀的泄漏率符合要求。
32板层降温速率从20℃降到-40℃不大于60min为正常。最低温度是-50℃，实测是40min降至_5l℃。
3.3冷凝器降温速率从20℃降到-40℃不大于30nun为正常。最低温度是-70℃，实测是20min降至_76℃。
34抽气速率从常压抽到l0Pa时间小于30min为正常。极限真空度为≤lPa。实测是26min降至0.8Pa。
3.5板层升温速率应是lC/min。最高温度是70℃。实测是1℃/min最高温度是70℃。
3.6捕水量一力口人量一多余量。
3.7断水保护：水压力《O.lMpa将报警，凡用水冷却的设备不能工作。
3.8断气保护：空气压力<0.4Mpa将报警，同时自动程序不被执行。
3.9真空保护：真空度设定为l10～30Pa(可自己设定)，当真空度超出范围时将报警。
3.10超温保护：导热油最高温度设定为70qC(可自己设定)，当超过此温度时，电加热会自动停止加热。
4、总体设计
制品的预冻：制品放入干燥箱内，制冷系统对板层进行制冷，板层向制品吸收热量，从而对制品进行冻结，即制品从液态转化为固态。此阶段要求冻结至制品共晶点（溶液全部凝结的温度）以下，并保持一段时间(一般为2小时左右)，以确保使制品全部冻结。对板层制冷后，对后箱冷凝器进行制冷，温度一般降至-50C(可根据具体工艺而定)以下。
系统抽真空：制品冻结后对干燥箱、冷凝器进行抽真空，一般抽至2.6Pa(可根据不同制品的特点而定)对制品进行升华干燥。
升华阶段（一次干燥）：处于共晶点以下的制品，其水分在真空作用下大量升华，板层向制品提供能量（即电加热对板层进行加热），同时箱内要保持适当的真空度，冷凝器将升华出的水分凝结（捕集）。
二次干燥：制品的水分大部分升华（可从电脑上的温度曲线确定）后，产品进入二次干燥阶段。这一阶段是为了除去制品中的残留水分，以延长其保存性。其特陛是制品温度提高，箱内真空度升高，冷凝器温度下降。当制品的含水量达到标准时，二次干燥即可结束，周期完成。含水量是否达到标准，可以从温度曲线上确定。
进入“冷冻干燥菜单”后，选择“自动冷冻干燥”进入“自动参数选择画面”，在该画面中选取相应的组号。若无问题点击“启动”键，进行自动冻干操作。
自动程序启动后进行10秒钟报警判断后，循环泵启动，5秒后压缩机1启动，3秒后板冷阀1打开，5秒后压缩机2启动，3秒后板冷阀2打开。进入前箱预冷阶段。
前箱预冷：先进行温度判断若温度低于设定值且时间未到则进行如下连锁：打开冷凝器阀1、关闭板冷阀1，比较设定偏差值且，若大于上偏差打开板冷阀1，关闭冷凝器阀1。同时进行温度判断若小于等于设定值打开冷凝器阀1关闭板冷阀l。若小于下偏差打开冷凝器阀2关闭板冷阀2,同时进行温度判断若大于、等于设定值打开板冷阀2关闭闭冷凝器阀2预冷时间到后即进入前箱保温阶段。若预冷时间到后温度并没有达到要求将进入前箱预冷报警阶段。
前箱预冷报警：报警时间未到，温度小于、等于设定温度即进入前箱保温阶段。若预冷时间到后温度并没有达到要求，将声光报警提示。
前箱保温：在保温时间内进行如下连锁：打开冷凝器阀1,关闭冷凝器阀l，比较设定偏差值，若大于上偏差打开板冷阀1关闭冷凝阀1，同时进行温度判断。若小于、等于设定值打开冷凝器1关闭板冷阀1；若小于下偏差打开冷凝器阀2关闭闭板冷阀2,同时进行温度判断若大于、等于设定值打开板冷阀2关闭冷凝器阀2保温时间到，进入后箱预冷阶段。
后箱预冷：打开冷凝器1.2关闭板冷阀l、2。进行温度比较，时间到温度也低于设定值随即进犬开启真空阶段。若温度未达到要求将进入预冷报警阶段，时间未到而温度低于设定值，进入开启真空阶段，时间到温度并没有达到要求，将声光报警提示。
开启真空：进入后12秒后打开真空泵1、2后经过设定的小蝶阀开启时间后，打开小蝶阀，再经过大蝶阀设定时间后，打开大蝶阀后进行真空预抽阶段。
真空预抽：进行真空判断，时间到真空也低于设定条件随即进入升华阶段。若时间到真空未达到要求将进入真空预抽报警阶段，若时间未到，真空低于设定值进入升华阶段，若时间到真空未达到要求将声光报警提示。
升华：进入升华阶段先打开电加热控制，达到设定温度后关闭电加热进行加热控制，达到设定温度后关闭电加热进行温度范围比较，若实际温度大于上偏差，掺冷阀打开。直至温度小于、等于设定值掺冷阀关闭。若实际温度小于下偏差，电加热打开直至温度大于、等于设定值，电加热关闭。当保温时间到后进入下一升华阶段，直至完成所有升华设置程序段后，进行泄漏判断。当每一次保温时间到之后，温度若没有达到设定要求会延时20分钟，其间，温度若达到要求即进入下一升华阶段，若时间到后温度仍未达到要求将会声光报警提示。当每一次升华阶段，若前箱真空大于真空报警参数设置，电加热将强行关闭同时将声光报警提示。当升华进行至最后第二次时进行掺气控制，前箱真空低于设定值下偏时掺气阀打开，前箱真空高于设定值上偏差掺气阀关闭。
泄漏判断：先关闭大蝶阀，在设定时间内若真空未超出设定要求，将进入结束阶段。若在设定时间内真空超出设定要求，系统将会声光报警提示，同时进入下一步，打开大蝶阀，进行最后一个升华阶段的设定。温度时行保温，时间到后中，关闭大蝶阀进行泄漏判断，若仍未达到要求上一步动作将重复进行，最多重复三次（泄漏量达到设定要求）。
结束：按冻干自动流程图中的各个环节进行操作，依次关闭各阀门、泵等。
5、总结
本设计控制主体选用PLC，人机交互采用工控机，增加对设备运行状态的监测和完善对操作人员操作步骤的提示，提高了整体设备的自动化和智能化程度。本控制系统的可靠性及智能化程度完全满足国家药典规定的新药特药的制备要求。
