基于PLC的自动药片装瓶机控制新版系统的设计.docx

基于PLC自动药片装瓶机控制系统姓 名 李宗光 学 号 小组组员 李宗光 指导老师 王金鹏 班 级 0934131 专 业 电子信息工程 电气和信息工程学院 12月11日目 录第一章 绪论11.1 自动药片装瓶机研究发展情况11.2 自动药片装瓶机研究目标及意义1第二章 系统总体方案设计22.1 系统设计综述22.1.1 系统设计要求22.2 系统设计方案3第三章 系统硬件设计43.1 PLC机型选择53.1.1 PLC介绍53.1.2 系统PLC机型选择63.2.1带式皮带机63.2.2电磁阀63.3 供盖封盖模块73.4 控制系统方框图7第四章 系统软件设计84.1 程序设计步骤图9参考文件13第一章 绪论伴随科技日渐发展，对应PLC应用范围正被不停扩大，其发挥主导作用领域扩展着，医药行业应用包含其中，其中具代表性有自动装瓶机应用及发展。现在，在药片自动包装设备方面，相关PLC自动装瓶技术已日显成熟，而且现在中国外全部有相关设备。本技术应用PLC能够经过其通信协议直接地控制电机运行，这么自动药片装瓶机运行方法得到了监控，而且装药时间也可依据需要得到预先要求，从而节省资源，降低生产成本，提升产品质量。很显然，此设计采取FX2N系列PLC实现对药片自动装瓶机控制，实现对系统功效控制。1.1 自动药片装瓶机研究发展情况国外发展情况：“药片文化”还是“饮食文化”从很早以前就困扰着外国公众，而且当中国民众还处于为实现民族独立，人民解放奋战水深火热中，她们这种困扰已经开始。美国杂志发表一份研究汇报曾指出，从1974到199723个年头里，针对死亡率问题，包含美国在内九个西方国家接收调查。调查结果显示，因疾病引发死亡率增加了近乎两倍。其中饮食结构不合理是发病率关键原因。尤其是在二战后，在崇尚速度和效率美国，快餐业快速崛起。就这么，餐饮业给业主带来利益并给民众带来方便同时，民众健康及寿命受到消极影响显而易见。多种疾病产生，危及生存。随之医疗产业崛起，速度更是可想而知。这时伴随PLC等自动化技术发展，PLC应用领域正不停扩大着，药片自动装瓶应需产生，发展快速。 1.2 自动药片装瓶机研究目标及意义首先，自动药片装瓶和传统手工装瓶相比，其优点是能够避免我们直接和药品接触，同时也避免了人和药品直接接触带来对药品玷污，使药品质量得到确保同时，对应保障人体健康。其次，因为传统手工装瓶在生产管理方面比较困难，出现错误情况在所难免。自动药片装瓶机设计使得管理愈加强调步骤和自动化。只有这么经营系统才能改善，生产效率才能提升，控制运行才能愈加健康可靠。 第二章 系统总体方案设计2.1 系统设计综述经由前节分析，需要设计一个能够自主选择装药数量系统，完成对整个系统装药过程。为了实现其装药步骤，需要对整个系统进行分析，并得出设计要求。自动装瓶机基础可分为4个动作机构：主传动机构、数粒机构、自动供瓶机构和自动供盖封盖机构。经过以上4个机构联动实现包装产品传动、药丸高速计数、自动供瓶和自动供盖封盖等功效。生产中，主传动机构作为整个生产过程运输链，连接全部动作。供瓶、数粒、供盖封盖这三个生产过程全部将在这条主传动机构上完成。其中供瓶机构为，从料斗中落下瓶，经过电动震动器和震动通道，依次进入落瓶通道，通道中有三组气缸联动，确保瓶子在设计时间内以正确方向进入主传动链，以后运输到数粒机构。瓶子到了数粒机构后，开始数粒模块。数粒圆盘在步进电机带动下转动所设计角度，从料斗中选出生产要求药粒粒数，经过落粒通道落入瓶中。装有药粒药瓶继续被传动链带至供盖封盖机构。盖子经过料斗和震动器、震动通道依次进入等候区域，钳盖用气缸组将盖子钳起，由步进电机带至药瓶上方，然后由该气缸组和压盖气缸组配合完成封盖动作。2.1.1 系统设计要求现有装药机有电子计数式和转盘式两种装药方法，而药品关键包装样式为瓶装式，转盘式装药机即使精度高，适适用于瓶装式结构，但其机械结构复杂，造价昂贵，不利于大规模开发和使用。而带式装药机器效率高，速度快，但结构过于简单，不利于高精度设计实现。需要设计一个控制系统，此控制系统是将要求数量药片，有序自动地装入到药瓶中。实现自动装瓶功效，其装瓶方法为带式装瓶，向每个药瓶装入要求数量药片。其药片装瓶数量需要方便设置，适适用于不一样装药需求。PLC控制药片装瓶机运行，其中按钮、开关，光电传感器分别接PLC输入口对应位置。电机、电磁阀、指示灯分别接PLC输出口对应位置。就这么，经过按药片数量选择按钮S1、S2或S3，可选择装入药瓶中药片数量，按S1为20片，按S2为30片，按S3为40片。对应数量上指示灯H亮暗表示现在药瓶装药数量。当装药数量被选定，接着系统启停被接通，电动机M带动皮带转动，延时5秒后，皮带机将停止运转，这时皮带上装药瓶抵达指定位置进行装药。装有药片装置由电磁阀打开，经由光电感应传感器，那么装入药瓶药片被一一计数。药瓶中药片数量达成预先要求值时，电磁阀Y会关闭，皮带机重新开始运行，使药片装瓶过程控制顺利进行。在装药过程中，当药片装入量需要更改时，这时只有目前皮带机上药瓶中药片装满后，且从下一个药瓶开始，装填改变后药片数量。假如在装药过程中系统启停开关被断开，则只有目前药瓶中药片装满后，控制系统运转才能停止。为了确保装药机运行正确性，需要使用PLC定时功效完成对和传送带配合，亲密配合传送带停止和运行。人工控制自动药片装瓶机通用系列plc 设定装药 数量实现装药步骤图2-1系统原理方框图2.2 系统设计方案依据自动药片装瓶机需要实现控制要求和功效，首先应制订出系统硬件控制方案。硬件设计包含PLC选型依据及其具体型号选择，外围电路器件选型依据和具体型号，其中包含按钮、电机、电磁阀、光电传感器、指示灯等，然后是PLC硬件接线设计。最终是制订软件部分设计方案，包含PLC各个I/O口分配、程序设计思绪、步骤图、指令表、梯形图等。即经过软硬件结合方法，经过按动开启、停止按钮等控制命令来驱动电机带动皮带运动或停止。经过光电传感器，对装入瓶中药片进行数量统计，假如药瓶中药片数量达成预先要求值，此时电磁阀将停止工作。第三章 系统硬件设计3.1.1 PLC介绍伴随科学技术发展，为了满足制造业对市场需求，这就要求控制系统简练性和方便灵活性生产设备自动化。为顺应这一趋势，Programmable Logic Controller(可编程控制器)产生，它是以计算机处理器为关键自动控制装置。PLC多种操作指令是在可编程序存放器中进行完成，并以A/D形式输入输出方法控制操作系统顺利运行。从上述叙述能够看出，PLC是一个经过程序改变来实现和上位机联合控制工业控制系统，其除了含有控制作用外，还有能够进行和其它上位机进行通信联网功效。PLC关键有CPU（中央处理器）模块、输入模块、输出模块和编程器组成。其组成示意图可由图3-1所表示： 可编程序控制器被控对象控制对象输出模块输入模块CPU中央处理器编程器图3-1 PLC控制系统示意图PLC关键模块组成下面将分别给予介绍：（1）CPU模块 CPU模块关键由微处理器存放器组成。在控制系统中，此模块起着关键作用，它不停地进行着输入信号采集，用户程序实施，刷新系统输出；存放器用来用户程序和数据存放。（2）I/O模块输入模块和输出模块是系统外部现场设备和CPU模块相互连接桥梁，也能够称作为系统眼、耳、手、脚。（3）编程器编程器是用来生成用户程序，而且能够用来进行程序编辑、检验、修改和监视用户程序实施情况。针对程序写入我们现在能够经过手持式编程器或是使用编程软件两种方法。手持式编程器对于输入和编辑梯形图是不能直接进行，只能输入和编辑指令表程序，而编程软件能够经过计算机直接编辑梯形图或指令表程序，而且能够进行不一样编辑语言之间相互转换。程序编译完成后可直接下载到PLC，也就是程序写入过程，也能够将PLC中程序读入到计算机，即所谓读过程。（4）电源PLC通常使用电源为AC 220V 或DC 24V，内部开关电源为各模块提供DC 5V、DC正负12V和DC 24V等电源。小型PLC能够为输入电路和外部电子传感器提供DC 24V电源，驱动PLC负载直流电源通常由用户提供。CPU模块工作电压通常是5V，而PLC输入/输出信号电压较高，比如DC 24V和AC 220V。从外部引入尖峰电压和干扰噪声可能会损坏CPU模块中元器件或使PLC不能正常工作。PLC控制系统设计通常步骤：（1）依据工艺要求，分析研究控制系统。（2）I/O设备确实定。（3）PLC选型。（4）程序设计。（5）编写梯形图程序，这一步是设计关键。（6）程序检测调试。将程序经过计算机和软件相结合写入到PLC，然后对程序进行测试，找到程序缺点和故障，进而进行改善和对错误进行更改。3.1.2 系统PLC机型选择机型选择标准基础要求为满足系统功效要求，而且应最大程度上满足系统可靠性、维护使用方便性及性能价格比良好性等优点。考虑原因包含以下多个方面：（1）结构合理依据工艺过程、环境条件和维修量大小，选择不一样结构PLC。（2）功效强大依据控制系统开关量控制及控制速度要求不一样，选择不一样档次PLC。（3）机型统一整体式和模块式是PLC两种结构形式。即使整体式结构PLC有其特有优点，但通常整体式结构PLC功效有缺点，所以通常大型控制系统全部使用模块式结构，以使得系统功效得到扩展。（4） 环境适应 3.2.1带式皮带机皮带输送机也叫带式输送机或胶带输送机，是组成有节奏流水作业线所不可缺乏经济型物流输送设备。皮带式输送机含有输送量大、结构简单、维修方便、部件标准化等优点。其广泛应用于矿山、冶金、煤炭等行业，用来输送松散物料或成件物品，依据输送工艺要求，可单台输送，也可多台组成或和其它输送设备组成水平或倾斜输送系统，以满足不一样部署型式作业线需要，适适用于输送堆积密度小于1.67/吨/立方米，易于掏取粉状、粒状、小块状低磨琢性物料及袋装物料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、粮食等。被送物料温度小于60度。其机长及装配形式可依据用户要求确定，传动可用电滚筒，也可用带驱动架驱动装置。3.2.2电磁阀电磁阀（Electromagnetic valve）是用电磁控制工业设备，是用来控制流体自动化基础元件，属于实施器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质方向、流量、速度和其它参数。电磁阀能够配合不一样电路来实现预期控制，而控制精度和灵活性全部能够确保。电磁阀有很多个，不一样电磁阀在控制系统不一样位置发挥作用，最常见是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调整阀等。电磁阀里有密闭腔，在不一样位置开有通孔，每个孔连接不一样油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，经过控制阀体移动来开启或关闭不一样排油孔，而进油孔是常开，液压油就会进入不一样排油管，然后经过油压力来推进油缸活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。这么经过控制电磁铁电流通断就控制了机械运动。3.3 供盖封盖模块供盖封盖模块中，机械方案要求两组气缸被步进电机带动，先来到已排序瓶盖上方，气缸动作后钳起瓶盖，再由步进电机带动至装有瓶子和药粒模具上方，气缸组动作，塞上瓶盖。因为瓶盖和瓶子尺寸超小，电机带动气缸组停止位置精度一样有很高要求(0.3mm)。对于实现瓶盖上方位置精度，使用限位块方案。3.4 控制系统方框图控制系统方框图图3-2图所表示图3-2控制系统方框图依据自动装瓶机控制功效要求，设计该设备控制系统结构方案。包含主传动步进电机转动、数粒步进电机转动、数粒粒数、供盖步进电机转动、延时时间等。经过按钮控制，可进行生产开始、生产停止、急停等操作。经PLC程序进行对应处理，变成步进电机正/反转、电机转动、步数等控制命令输出到步进电机驱动器，驱动步进电机，实现主传动链前进、数粒电机和供盖步进电机转动，或输出到继电器，驱动电磁阀动作，实现各个气缸组联动。第四章 系统软件设计4.1程序设计步骤图控制系统程序设计步骤图图4-1所表示： 图4-1 程序步骤图 图4-2 装粒过程程序步骤图4.3 程序设计梯形图图4-3 梯形图参考文件1 满永奎,边春元,赵苏,王素贞等. 系列PLC 原理和应用设计M.北京:机械工业出版 社,:1-16.