基于PLC的自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目基于PLC的自動(dòng)藥片裝瓶機(jī) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 （院）專 業(yè)班 級(jí)學(xué)生學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師職 稱二一三年六月二十日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名:年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的

2、印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部容，允許他人依法合理使用。（論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名:年 月 日32 / 38基于PLC的自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要現(xiàn)行裝藥系統(tǒng)多為轉(zhuǎn)盤式或電子計(jì)數(shù)式裝藥系統(tǒng)，其裝藥種類與包裝方式存在局限性，在處理小型瓶裝式流水線時(shí)，存在著計(jì)藥數(shù)量不精確，成本較高等缺點(diǎn)。而本設(shè)計(jì)采用三菱公司PLC作為主控制器，通過(guò)PLC控制傳送帶步進(jìn)電機(jī)、下藥斗電磁繼電器，并且通過(guò)IO口讀入光電藥片計(jì)數(shù)器的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)分片

3、裝藥功能。為了保證裝藥精度，使用了毛刷式下藥斗作為下藥機(jī)構(gòu)，使用高速槽型光耦自行設(shè)計(jì)了光電傳感器，在保證計(jì)數(shù)和下藥精度的同時(shí)，使用了THB7128作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，在節(jié)約PLC的IO資源的同時(shí)，精確控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)傳送帶與下藥斗的工作同步。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的適應(yīng)性，采用了多種裝藥數(shù)量組合搭配的綜合輸入設(shè)定方式，無(wú)需修改程序，即可通過(guò)外部按鈕實(shí)現(xiàn)藥片輸入數(shù)量組合選擇，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性。關(guān)鍵詞：光電對(duì)管，步進(jìn)電機(jī)，PLCThe design of PLC-based Automatic tablet bottling machine control systemAbstractThe cur

4、rent charging system is the rotating disk or electronic counter type charging system, the types of loading and packing have limitations in dealing with a small bottle type line, the counting number is not accurate and the cost is high. This design adopts FXPLC as the main controller, it controls the

5、 conveyor stepper motor and the remedy to the case electromagnetic relay through the PLC, and reads the state of photoelectric counter pills through IO interface, implementing sharding charging function. In order to guarantee the loading accuracy, it uses a brush type remedy as a drugging agency, it

6、 also uses high-speed slot type optical coupling to design a photoelectric sensor. With the time of ensuring accuracy of counting and remedy to the case, it uses the THB7128 to drive the stepper motor, while saving the resources of PLC I/O, it controls the step motor accurately to achieve the goal o

7、f conveyor belt and remedy to the case of bucket working in sync. In order to improve the adaptability of the whole system, it uses a variety of charging quantity combination collocation tickets to enter setting mode. Without changing the program, it can be achieved by external button selection comb

8、ination pill input number, improve the adaptability of the system.Key words: photoelectric tube, stepper motor, PLC目 錄第一章 緒論11.1 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的研究發(fā)展?fàn)顩r11.2 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的研究目的與意義2第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述32.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求32.1.2 工作原理方框圖42.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案4第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1 PLC機(jī)型的選擇63.1.1 PLC簡(jiǎn)介63.1.2 系統(tǒng)PLC機(jī)型選擇83.2 PLC外圍電路器件的選擇113.2

9、.1 光電式傳感器113.2.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)133.2.3 裝藥機(jī)構(gòu)153.2.4 帶式皮帶機(jī)163.2.5 電磁閥173.3 供蓋封蓋模塊183.4 控制系統(tǒng)方框圖18第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)214.1 PLC I/O口的分布214.2 程序設(shè)計(jì)流程圖224.3 程序設(shè)計(jì)梯形圖234.4 程序指令表26第五章 結(jié)論29參考文獻(xiàn)30辭31第一章 緒論隨著科技的日漸發(fā)展，相應(yīng)PLC的應(yīng)用圍正被不斷擴(kuò)大，其發(fā)揮主導(dǎo)作用的領(lǐng)域擴(kuò)展著，醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用包含其中，其中具代表性的有自動(dòng)裝瓶機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展。目前，在藥片自動(dòng)包裝設(shè)備方面，關(guān)于PLC的自動(dòng)裝瓶技術(shù)已日顯成熟，并且現(xiàn)在國(guó)外均有相關(guān)設(shè)備。本技術(shù)應(yīng)用PLC

10、可以通過(guò)其通信協(xié)議直接地控制電機(jī)運(yùn)行，這樣自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的運(yùn)行方式得到了監(jiān)控，而且裝藥時(shí)間也可根據(jù)需要得到預(yù)先規(guī)定，從而節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。很顯然的，此設(shè)計(jì)采用FX2N系列PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)藥片自動(dòng)裝瓶機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的功能控制。1.1 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的研究發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r：“藥片文化”還是“飲食文化”從很早以前就困擾著外國(guó)公眾，并且當(dāng)我國(guó)民眾還處于為實(shí)現(xiàn)民族獨(dú)立，人民解放奮戰(zhàn)的水深火熱中，他們的這種困擾已經(jīng)開始。美國(guó)雜志刊登的一份研究報(bào)告曾指出，從1974到1997的23個(gè)年頭里，針對(duì)死亡率問(wèn)題，包括美國(guó)在的九個(gè)西方國(guó)家接受調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，因疾病引起的死亡率增長(zhǎng)了近乎

11、兩倍。其中飲食結(jié)構(gòu)不合理是發(fā)病率的主要原因。尤其是在二戰(zhàn)后，在崇尚速度和效率的美國(guó)，快餐業(yè)迅速崛起。就這樣，餐飲業(yè)給業(yè)主帶來(lái)利益并給民眾帶來(lái)方便的同時(shí)，民眾的健康與壽命受到的消極影響顯而易見。各種疾病產(chǎn)生，危與生存。隨之醫(yī)療產(chǎn)業(yè)崛起，速度更是可想而知。這時(shí)隨著PLC等自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴(kuò)大著，藥片自動(dòng)裝瓶應(yīng)需產(chǎn)生，發(fā)展迅速。 國(guó)發(fā)展?fàn)顩r：我國(guó)一直秉承的企業(yè)優(yōu)劣性指標(biāo)是一個(gè)企業(yè)的技術(shù)工藝是否具有代表性，是否存在市場(chǎng)方面的競(jìng)爭(zhēng)。改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)藥物生產(chǎn)設(shè)備市場(chǎng)的迅速發(fā)展，與此市場(chǎng)相關(guān)的技術(shù)開發(fā)與實(shí)踐也備受業(yè)關(guān)注。了解國(guó)外藥物裝瓶設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)動(dòng)向、機(jī)械設(shè)備情況、發(fā)展

12、趨勢(shì)同時(shí)了解國(guó)最新動(dòng)向，對(duì)于企業(yè)規(guī)產(chǎn)品技術(shù)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分有利。 目前我國(guó)食品藥品安全的現(xiàn)狀并不令人滿意，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局指出近年來(lái)藥品安全性危險(xiǎn)事件不斷發(fā)生。其原因主要有，一是藥品生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中不遵守生產(chǎn)工藝、躲避生產(chǎn)監(jiān)管，不安全因素潛在。二是一些企業(yè)在不滿足我國(guó)藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)的流水線廠房生產(chǎn)醫(yī)療產(chǎn)品。為此想改變現(xiàn)狀，應(yīng)該建立和完善我國(guó)藥品風(fēng)險(xiǎn)管理體系，在加強(qiáng)藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，針對(duì)藥品風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源，擴(kuò)大安全監(jiān)測(cè)圍，逐步以立法的形式實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，緩解我國(guó)面臨的藥品安全形勢(shì)。首先我們要做的是要著力消除生產(chǎn)和包裝這種源頭問(wèn)題，著手于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)采用自動(dòng)化。顯而易見，此自動(dòng)

13、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決了其中的主要問(wèn)題。 我國(guó)醫(yī)藥與醫(yī)療機(jī)械行業(yè)中，有關(guān)醫(yī)藥包裝的機(jī)械產(chǎn)品種類已非常豐富。為滿足我們對(duì)不同藥片包裝的要求，以與對(duì)批量生產(chǎn)的需求。采用PLC直接控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使得資源利用率以與產(chǎn)品質(zhì)量相應(yīng)提高，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。另外PLC具有I/O指示功能并且查找故障點(diǎn)十分迅速、方便。當(dāng)然，最重要的是PLC具有系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，自身故障率低的優(yōu)點(diǎn)。因此，本文采用FX2N系列PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)系統(tǒng)。 我國(guó)自動(dòng)裝瓶設(shè)備行業(yè)和技術(shù)得到了快速發(fā)展，重點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面，一是專門化：自動(dòng)藥片裝瓶系統(tǒng)具有較高的可靠性，工作平穩(wěn)，零故障運(yùn)行為用戶首選。同時(shí)為保障我國(guó)藥片安全形勢(shì)，產(chǎn)品專業(yè)

14、化程度越來(lái)越高。二是智能化：該領(lǐng)域引入一些新技術(shù)，采用全電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加快捷、準(zhǔn)確、可靠。三是高自動(dòng)化：自動(dòng)藥片裝瓶的高自動(dòng)化主要表現(xiàn)為先進(jìn)的自動(dòng)控制科學(xué)知識(shí)應(yīng)用其中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高自動(dòng)化。生產(chǎn)率提高的同時(shí)，最重要的是能達(dá)到國(guó)家藥品安全規(guī)定的各項(xiàng)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。1.2 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的研究目的與意義首先，自動(dòng)藥片裝瓶與傳統(tǒng)的手工裝瓶相比，其優(yōu)點(diǎn)是可以避免我們直接與藥品接觸，同時(shí)也避免了人與藥品直接接觸帶來(lái)的對(duì)藥品的玷污，使藥品質(zhì)量得到保證的同時(shí)，相應(yīng)的保障人體健康。其次，由于傳統(tǒng)的手工裝瓶在生產(chǎn)管理方面比較困難，出現(xiàn)錯(cuò)誤的狀況在所難免。自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的設(shè)計(jì)使得管理更加強(qiáng)調(diào)流程和自動(dòng)化。只有

15、這樣經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)才能改善，生產(chǎn)效率才能提高，控制運(yùn)行才能更加健康可靠。第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述經(jīng)由前節(jié)分析，需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自主選擇裝藥數(shù)量的系統(tǒng)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的裝藥過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)其裝藥流程，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，并得出設(shè)計(jì)要求。自動(dòng)裝瓶機(jī)基本可分為4個(gè)動(dòng)作機(jī)構(gòu)：主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)粒機(jī)構(gòu)、自動(dòng)供瓶機(jī)構(gòu)和自動(dòng)供蓋封蓋機(jī)構(gòu)。通過(guò)以上4個(gè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)包裝產(chǎn)品傳動(dòng)、藥丸高速計(jì)數(shù)、自動(dòng)供瓶和自動(dòng)供蓋封蓋等功能。生產(chǎn)中，主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)輸鏈，連接所有的動(dòng)作。供瓶、數(shù)粒、供蓋封蓋這三個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都將在這條主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上完成。其中供瓶機(jī)構(gòu)為，從料斗中落下的瓶，通過(guò)電動(dòng)震動(dòng)器以與震動(dòng)

16、通道，依次進(jìn)入落瓶通道，通道中有三組氣缸聯(lián)動(dòng)，保證瓶子在設(shè)計(jì)時(shí)間以正確的方向進(jìn)入主傳動(dòng)鏈，之后運(yùn)送到數(shù)粒機(jī)構(gòu)。瓶子到了數(shù)粒機(jī)構(gòu)后，開始數(shù)粒模塊。數(shù)粒圓盤在步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)所設(shè)計(jì)的角度，從料斗中選出生產(chǎn)要求的藥粒粒數(shù)，通過(guò)落粒通道落入瓶中。裝有藥粒的藥瓶繼續(xù)被傳動(dòng)鏈帶至供蓋封蓋機(jī)構(gòu)。蓋子通過(guò)料斗和震動(dòng)器、震動(dòng)通道依次進(jìn)入等待區(qū)域，鉗蓋用氣缸組將蓋子鉗起，由步進(jìn)電機(jī)帶至藥瓶上方，然后由該氣缸組與壓蓋氣缸組配合完成封蓋動(dòng)作。本設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)要求較多，因此主要完成對(duì)供瓶數(shù)粒的PLC控制。2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求前文分析可知，現(xiàn)有的裝藥機(jī)有電子計(jì)數(shù)式與轉(zhuǎn)盤式兩種裝藥方式，而藥品的主要包裝樣式為瓶裝式，

17、轉(zhuǎn)盤式裝藥機(jī)雖然精度高，適用于瓶裝式結(jié)構(gòu)，但其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，不利于大規(guī)模的開發(fā)與使用。而帶式裝藥機(jī)器效率高，速度快，但結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，不利于高精度的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。綜上所述，本設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)是將規(guī)定數(shù)量的藥片，有序自動(dòng)地裝入到藥瓶中。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝瓶的功能，其裝瓶方式為帶式裝瓶，向每個(gè)藥瓶裝入規(guī)定數(shù)量的藥片。其藥片裝瓶數(shù)量需要方便設(shè)置，適用于不同的裝藥需求。查閱資料可知，常規(guī)的瓶裝式藥片數(shù)量有20片、30片、40片等多種規(guī)格，并且通過(guò)組合，能在這幾種規(guī)格的基礎(chǔ)上，設(shè)置100片以上的裝藥要求。而系統(tǒng)的裝藥裝置需要設(shè)計(jì)，保證控制器能對(duì)單一藥片能被篩選出來(lái)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的藥片裝填。采

18、用FX2N系列PLC控制藥片裝瓶機(jī)運(yùn)行，其中按鈕、開關(guān)，光電傳感器分別接PLC輸入口相應(yīng)位置。電機(jī)、電磁閥、指示燈分別接PLC輸出口相應(yīng)位置。就這樣，通過(guò)按藥片數(shù)量選擇按鈕S1、S2或S3，可選擇裝入藥瓶中藥片的數(shù)量，按S1為20片，按S2為30片，按S3為40片。相應(yīng)數(shù)量上的指示燈H的亮暗表示目前藥瓶裝藥數(shù)量。當(dāng)裝藥數(shù)量被選定，接著系統(tǒng)啟停被接通，電動(dòng)機(jī)M帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，延時(shí)5秒后，皮帶機(jī)將停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)皮帶上的裝藥瓶到達(dá)指定位置進(jìn)行裝藥。裝有藥片的裝置由電磁閥打開，經(jīng)由光電感應(yīng)傳感器，那么裝入藥瓶的藥片被一一計(jì)數(shù)。藥瓶中的藥片數(shù)量達(dá)到預(yù)先規(guī)定值時(shí)，電磁閥Y會(huì)關(guān)閉，皮帶機(jī)重新開始運(yùn)行，使藥片裝

19、瓶過(guò)程控制順利進(jìn)行。在裝藥過(guò)程中，當(dāng)藥片裝入的量需要更改時(shí)，這時(shí)只有當(dāng)前皮帶機(jī)上的藥瓶中藥片裝滿后，且從下一個(gè)藥瓶開始，裝填改變后的藥片數(shù)量。如果在裝藥過(guò)程中系統(tǒng)啟停開關(guān)被斷開，則只有當(dāng)前藥瓶中藥片裝滿后，控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)才能停止。為了保證裝藥機(jī)運(yùn)行的準(zhǔn)確性，需要使用PLC的定時(shí)功能完成對(duì)與傳送帶的配合，密切配合傳送帶的停止與運(yùn)行。綜上，PLC需要使用兩路IO口分別控制傳送帶與裝藥器電磁閥，同時(shí)，通過(guò)讀光電傳感器返回的數(shù)字量對(duì)當(dāng)前裝藥數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)使用三路IO口讀取裝藥數(shù)設(shè)定值，完成裝藥數(shù)量的控制。2.1.2 工作原理方框圖人工控制自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)三菱FX系列PLC設(shè)定裝藥 數(shù)量實(shí)現(xiàn)裝藥流程圖2

20、-2 系統(tǒng)原理方框圖2.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案根據(jù)自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)需要實(shí)現(xiàn)的控制要求和功能，首先應(yīng)制定出系統(tǒng)硬件控制的方案。硬件設(shè)計(jì)包括PLC的選型依據(jù)與其具體型號(hào)選擇，外圍電路器件的選型依據(jù)與具體型號(hào)，其中包括按鈕、電機(jī)、電磁閥、光電傳感器、指示燈等，然后是PLC的硬件接線設(shè)計(jì)。最后是制定軟件部分的設(shè)計(jì)方案，包括PLC各個(gè)I/O口的分配、程序設(shè)計(jì)思路、流程圖、指令表、梯形圖等。即通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式，通過(guò)按動(dòng)啟動(dòng)、停止按鈕等控制命令來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)或停止。通過(guò)光電傳感器，對(duì)裝入瓶中的藥片進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，如果藥瓶中藥片數(shù)量達(dá)到預(yù)先規(guī)定值，此時(shí)電磁閥將停止工作。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)自動(dòng)裝瓶機(jī)的

21、控制功能要求，設(shè)計(jì)該設(shè)備控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)方案。方案設(shè)計(jì)包括各步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、下藥斗、光電傳感器、皮帶機(jī)等的選型與設(shè)計(jì)。3.1 PLC機(jī)型的選擇3.1.1 PLC簡(jiǎn)介隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)的需求，這就要求控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性以與方便靈活性的生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化。為順應(yīng)這一趨勢(shì)，Programmable Logic Controller(可編程控制器)產(chǎn)生，它是以計(jì)算機(jī)處理器為核心的自動(dòng)控制裝置。PLC的各種操作指令是在可編程序的存儲(chǔ)器中進(jìn)行完成，并以A/D形式的輸入輸出方式控制操作系統(tǒng)的順利運(yùn)行。從上述論述可以看出，PLC是一種通過(guò)程序的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)聯(lián)合控制工業(yè)控制系統(tǒng)，其除了

22、具有控制作用外，還有可以進(jìn)行與其他上位機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)網(wǎng)的功能。PLC的發(fā)展歷程有以下幾個(gè)方面：（1）小型化、低成本 新型微電子技術(shù)不斷發(fā)展，同時(shí)新型器件功能提高，價(jià)格卻相應(yīng)的降低。（2）標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化為實(shí)現(xiàn)推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程的目標(biāo)，一些國(guó)際型組織，如國(guó)際電工委員會(huì)（IEC），為PLC的不斷發(fā)展制定出了新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，對(duì)不同類型的PLC產(chǎn)品做出歸納或定義，使其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。（3）高速化、超高性能化一些大型PLC采用多微處理器系統(tǒng)才能滿足要求，如有的控制系統(tǒng)采用32位微處理器，可同時(shí)多任務(wù)進(jìn)行操作，從而提高處理速度，增加存儲(chǔ)容量。（4）網(wǎng)絡(luò)化當(dāng)代PLC最大的發(fā)展趨勢(shì)是其網(wǎng)絡(luò)功能，這種需由現(xiàn)代信息技術(shù)

23、的快速發(fā)展決定的，是為實(shí)現(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化與現(xiàn)代化目標(biāo)而設(shè)計(jì)的。PLC主要有CPU（中央處理器）模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。其組成示意圖可由圖3-1所示： 可編程序控制器被控對(duì)象控制對(duì)象輸出模塊輸入模塊CPU中央處理器編程器圖3-1 PLC控制系統(tǒng)示意圖PLC主要模塊組成下面將分別予以介紹：（1）CPU模塊 CPU模塊主要由微處理器存儲(chǔ)器組成。在控制系統(tǒng)中，此模塊起著重要的作用，它不斷地進(jìn)行著輸入信號(hào)的采集，用戶程序的執(zhí)行，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來(lái)用戶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。（2）I/O模塊輸入模塊和輸出模塊是系統(tǒng)外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊相互連接的橋梁，也可以稱作為系統(tǒng)的眼、耳、手、腳。輸入模

24、塊是用來(lái)接受和采集系統(tǒng)外部輸入信號(hào)，又可分為開關(guān)量輸入模塊、模擬量輸入模塊。開關(guān)量輸入模塊主要是對(duì)按鈕、光電開關(guān)、限位開關(guān)、壓力繼電器等信號(hào)進(jìn)行接收。它是用來(lái)控制接觸器、指示燈、電磁閥、數(shù)字顯示和報(bào)警等裝置；模擬量輸入模塊主要針對(duì)電位器、測(cè)速器和變送器等提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)進(jìn)行接收，它是用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。在I/O模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來(lái)隔離PLC的部電路和外部的I/O電路。I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離作用。（3）編程器編程器是用來(lái)生成用戶程序，并且可以用來(lái)進(jìn)行程序的編輯、檢查、修改和監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。針對(duì)程序的寫入我

25、們目前可以通過(guò)手持式編程器或者是使用編程軟件兩種方式。手持式編程器對(duì)于輸入和編輯梯形圖是不能直接進(jìn)行的，只能輸入和編輯指令表程序，而編程軟件可以通過(guò)計(jì)算機(jī)直接編輯梯形圖或者指令表程序，并且可以進(jìn)行不同編輯語(yǔ)言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序編譯完成后可直接下載到PLC，也就是程序的寫入過(guò)程，也可以將PLC中的程序讀入到計(jì)算機(jī)，即所謂的讀過(guò)程。（4）電源PLC一般使用的電源為AC 220V 或DC 24V，部的開關(guān)電源為各模塊提供DC 5V、DC正負(fù)12V和DC 24V等電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC 24V電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。CPU模塊的工作電壓一般是5

26、V，而PLC的輸入/輸出信號(hào)電壓較高，例如DC 24V和AC 220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能會(huì)損壞CPU模塊中的元器件或使PLC不能正常工作。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟：（1）根據(jù)工藝要求，分析研究控制系統(tǒng)。（2）I/O設(shè)備的確定。（3）PLC選型。（4）程序設(shè)計(jì)。（5）編寫梯形圖程序，這一步是設(shè)計(jì)的核心。（6）程序的檢測(cè)調(diào)試。將程序通過(guò)計(jì)算機(jī)與軟件相結(jié)合寫入到PLC，然后對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試，找到程序的缺陷和故障，進(jìn)而進(jìn)行改進(jìn)和對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行更改。3.1.2 系統(tǒng)PLC機(jī)型選擇機(jī)型選擇標(biāo)準(zhǔn)的基本要求為滿足系統(tǒng)的功能要求，并且應(yīng)最大程度上滿足系統(tǒng)可靠性、維護(hù)使用方便性與性能價(jià)格比良好性等

27、優(yōu)點(diǎn)?？紤]因素包括以下幾個(gè)方面：（1）結(jié)構(gòu)合理根據(jù)工藝過(guò)程、環(huán)境條件以與維修量的大小，選用不同結(jié)構(gòu)的PLC。（2）功能強(qiáng)大根據(jù)控制系統(tǒng)開關(guān)量控制與控制速度要求的不同，選用不同檔次的PLC。（3）機(jī)型統(tǒng)一整體式和模塊式是PLC的兩種結(jié)構(gòu)形式。雖然整體式結(jié)構(gòu)的PLC有其特有的優(yōu)點(diǎn)，但通常整體式結(jié)構(gòu)PLC功能有缺陷，因此一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，以使得系統(tǒng)功能得到擴(kuò)展。（4） 環(huán)境適應(yīng)性在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和圍確定所需的

28、操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估算。I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)估計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10% -20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本設(shè)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入6點(diǎn)，輸出8點(diǎn)。存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制。因此，程

29、序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)代替。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)量的估算沒(méi)固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10-15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的總字?jǐn)?shù)，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。另外PLC這種工業(yè)控制器可直接用于工業(yè)控制各個(gè)領(lǐng)域。因此，大多數(shù)生產(chǎn)廠家會(huì)把PLC設(shè)計(jì)為可在較差工作環(huán)境條件下仍可靠穩(wěn)定工作的優(yōu)良特性。每種PLC自然會(huì)有其特殊的環(huán)境技術(shù)要求，因此在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮環(huán)境條件。面對(duì)眾多廠家提出的多種系列、功能各異的PLC產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)、性能、價(jià)格各不一

30、樣。三菱FX2N-16MR型號(hào)，其輸入輸出點(diǎn)分別為8，F(xiàn)X2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。他的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08us，置的用戶存儲(chǔ)器為8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可以擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可為裝箱機(jī)提供最大的方便和控制能力。根據(jù)課題研究系統(tǒng)自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制所用的外圍設(shè)備，我們可以來(lái)設(shè)計(jì)PLC輸入輸出設(shè)備的執(zhí)行元器件的點(diǎn)數(shù)。輸入輸出部分的點(diǎn)數(shù)分別如3-1、3-2表所示：表3-1 輸入部分點(diǎn)數(shù)輸入部分點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)開按鈕1系統(tǒng)關(guān)按鈕1數(shù)量選擇按鈕11數(shù)量選擇按鈕21數(shù)量選擇按鈕31光電傳感器1 表3-2 輸出部分點(diǎn)數(shù)輸出部分點(diǎn)數(shù)皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)器

31、1指示燈11指示燈21指示燈31電磁閥1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器1頻率發(fā)生器1針對(duì)本課題的研究特點(diǎn)和系統(tǒng)性能要求的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)，本系統(tǒng)采用三菱公司FX2N系列中的16MR，即FX2N-16MR類型。其為三菱FX2N系列、輸入輸出總點(diǎn)數(shù)為16、繼電器輸出。此PLC滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，并且在小型PLC控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。3.2 PLC外圍電路器件的選擇3.2.1 光電式傳感器光電式傳感器（photoelectric transducer），即基于光電效應(yīng)的一種傳感器，當(dāng)可見光照射傳感器，光電效應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生，光信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)從而輸出。在測(cè)量位移溫度等物理量方面均應(yīng)用廣泛。光電測(cè)量

32、時(shí)不與被測(cè)對(duì)象直接接觸，光束的質(zhì)量又近似為零，在測(cè)量中不存在摩擦和對(duì)被測(cè)對(duì)象幾乎不施加壓力。同時(shí)在測(cè)量時(shí)，光電式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是與被測(cè)對(duì)象之間無(wú)摩擦和壓力，保證測(cè)量準(zhǔn)確性。在某些方面，光電式傳感器也有其缺點(diǎn)，包括成本較高，測(cè)量的環(huán)境條件要求較高等。光電式傳感器的種類很多，測(cè)量準(zhǔn)確、靈敏、非接觸，并且測(cè)量參數(shù)多。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，其中的光電式傳感器對(duì)裝入藥瓶的藥片數(shù)進(jìn)行一一計(jì)數(shù)，可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。常見的光電式傳感器有對(duì)射式與反射式兩種類型，其中反射式傳感器安裝要求低，占地小，但其由于為反射式檢測(cè)方式，紅外調(diào)制發(fā)射器與接收器均在一端安裝，其檢測(cè)準(zhǔn)確率較低，而對(duì)射式光電傳感器雖然安裝復(fù)雜，但由于

33、發(fā)射器與接收器分開，其檢測(cè)精度較高，非常適合于本設(shè)計(jì)。同時(shí)為了兼容PLC的24V輸入輸出電平，需要選擇電平與反應(yīng)速度均兼容的光電傳感器完成此部分設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)甄選，最終采用了億光公司的槽型光耦作為光電式傳感器，其體積小巧，便于安裝，但需要設(shè)計(jì)外圍電路，完成光電傳感器的數(shù)字量輸出。光電式傳感器與其計(jì)數(shù)電路如圖3-2所示：通過(guò)LM358搭建了24V的正向放大器，放大器為正反饋放大器，即搭建成為比較器電路，在高于設(shè)定12V時(shí)產(chǎn)生輸出信號(hào)跳變，從而對(duì)光電傳感器的返回波形進(jìn)行整形，完成光電傳感器與PLC的IO口信號(hào)匹配。光電傳感器輸出波形整形電路如圖3-3所示：圖3-2 光電傳感器與其計(jì)數(shù)電路圖3-3 光電

34、傳感器輸出波形整形電路 3.2.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)。它受驅(qū)動(dòng)控制線路的控制，將進(jìn)給脈沖的電平信號(hào)直接變換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移，并通過(guò)齒輪和絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。由于該系統(tǒng)沒(méi)有反饋檢測(cè)環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進(jìn)電機(jī)性能的限制。但它的結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，故在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合具有一定的使用價(jià)值。步進(jìn)電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理。步進(jìn)電機(jī)的主要特性有以下幾個(gè)方面：（1）步距角：步進(jìn)電機(jī)的步距角是反映步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。它是決定步進(jìn)伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要

35、參數(shù)。步距角越小，數(shù)控機(jī)床的控制精度越高。（2）矩角特性：矩角特性是步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)重要特性，它是指步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的變化規(guī)律。（3）啟動(dòng)頻率：空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)到正常運(yùn)行所允許的最高頻率，稱為啟動(dòng)頻率或突跳頻率。若啟動(dòng)時(shí)頻率大于突跳頻率，步進(jìn)電機(jī)就不能正常啟動(dòng)。空載啟動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于該突跳頻率。（4）連續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率：步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，它所能接受的，即保證不丟步運(yùn)行的極限頻率，稱為最高工作頻率。它是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，它決定了步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。（5）加減速特性：步進(jìn)電機(jī)的加減速特性是描述步進(jìn)電機(jī)由靜止到

36、工作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過(guò)程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)到大于突跳頻率的工作頻率時(shí)，變化速度必須逐漸上升。同樣，從最高工作頻率或高于突跳頻率的工作頻率停止時(shí)，變化速度必須逐漸下降。其中逐漸上升和下降的加速時(shí)間、減速時(shí)間不能過(guò)小，否則會(huì)出現(xiàn)失步或超步。我們用加速時(shí)間常數(shù)和減速時(shí)間常數(shù)來(lái)描述步進(jìn)電機(jī)的升速和降速特性。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有如下六個(gè)特點(diǎn)：（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后，沒(méi)有累計(jì)誤差，具有良好的跟隨性。（2）由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、廉價(jià)又非?？煽?。同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)

37、控系統(tǒng)。（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)與變速。（4）速度可在相當(dāng)寬的圍平穩(wěn)調(diào)整，低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。（5）步進(jìn)電機(jī)只能通過(guò)脈沖電源供電才能運(yùn)行，不能直接使用交流電源和直流電源。（6） 步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施。在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)首先考慮的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類型選擇，其次是具體的品種選擇，在該自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩，確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用二相八拍混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在進(jìn)行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的品種選擇時(shí)，要綜合考慮速比、軸向力、額定轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行頻率，以確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的具體規(guī)

38、格和控制裝置。選用電機(jī)型號(hào)為BS110HB99-05，為了完成PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，需要設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。為了節(jié)約PLC的IO資源，同時(shí)提高PLC的控制性能，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可由PWM控制的，高細(xì)分度的步進(jìn)電機(jī)控制器。THB7128為國(guó)產(chǎn)的128高細(xì)分度二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，其單相通路輸出電流在24V時(shí)最大為3.3A。同時(shí)其部高速M(fèi)OS管搭建的雙H橋驅(qū)動(dòng)電路保證開關(guān)速度。實(shí)現(xiàn)了PLC慢速輸出與驅(qū)動(dòng)電路高速控制的匹配。其原理圖如圖3-4所示：圖3-4 THB7128原理圖由于步進(jìn)電機(jī)控制傳送帶，而傳送帶的工作穩(wěn)定性直接決定了裝藥的成功與否，故128細(xì)分度的THB7128控制器為

39、不二之選。在實(shí)際使用時(shí)，僅需要設(shè)計(jì)PLC的Y0口輸出固定數(shù)量脈沖，即可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度的控制。3.2.3 裝藥機(jī)構(gòu)由于裝藥機(jī)通過(guò)對(duì)裝藥數(shù)量計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)裝藥數(shù)量的精確控制，故需要設(shè)計(jì)一個(gè)完整的裝藥機(jī)構(gòu)，完成對(duì)藥片的單個(gè)分離與釋放，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)計(jì)功能。常見的藥片分離器為多級(jí)傳送帶式分離系統(tǒng)，通過(guò)舵機(jī)傳送帶對(duì)藥片進(jìn)行分離后，進(jìn)入下藥斗，完成單片藥片的裝填。而為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)直接采用了現(xiàn)有的集成式下藥斗完成藥片的分離，而僅在下藥口安裝光電傳感器完成對(duì)藥片裝填數(shù)量的控制。1為底板用螺釘安裝在支架組件的側(cè)面板上，4為料斗固裝在1底板上，而實(shí)現(xiàn)控片以準(zhǔn)確計(jì)數(shù)的部件采用轉(zhuǎn)刷3，它由2轉(zhuǎn)刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。當(dāng)

40、皮帶上模孔組通過(guò)加料器下方時(shí)，由于轉(zhuǎn)刷與皮帶在接觸區(qū)域的速度是反向的，這樣就將模孔上方多余的藥物阻擋住，從而保證藥片掉落的準(zhǔn)確性。圖3-5 下藥斗3.2.4 帶式皮帶機(jī)皮帶輸送機(jī)也叫帶式輸送機(jī)或膠帶輸送機(jī)，是組成有節(jié)奏的流水作業(yè)線所不可缺少的經(jīng)濟(jì)型物流輸送設(shè)備。皮帶式輸送機(jī)具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、部件標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。其廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭等行業(yè)，用來(lái)輸送松散物料或成件物品，根據(jù)輸送工藝要求，可單臺(tái)輸送，也可多臺(tái)組成或與其它輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同布置型式的作業(yè)線需要，適用于輸送堆積密度小于1.67/噸/立方米，易于掏取的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料與袋裝物

41、料，如煤、碎石、砂、水泥、化肥、糧食等。被送物料溫度小于60度。其機(jī)長(zhǎng)與裝配形式可根據(jù)用戶要求確定，傳動(dòng)可用電滾筒，也可用帶驅(qū)動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)裝置。皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)形式多樣，有槽型皮帶機(jī)、平型皮帶機(jī)、爬坡皮帶機(jī)、側(cè)傾皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī)等多種形式。常用的膠帶輸送機(jī)可分為：普通帆布芯膠帶輸送機(jī)、鋼繩芯高強(qiáng)度膠帶輸機(jī)、全防爆下運(yùn)膠帶輸送機(jī)、難燃型膠帶輸送機(jī)、雙速雙運(yùn)膠帶輸送機(jī)、可逆移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)、耐寒膠帶輸送機(jī)等等。皮帶輸送機(jī)主要由機(jī)架、輸送皮帶、皮帶輥筒、緊裝置、傳動(dòng)裝置等組成。皮帶機(jī)按其輸送能力可分為重型皮帶機(jī)如礦用皮帶輸送機(jī)，輕型皮帶機(jī)如用在電子塑料，食品輕工，化工醫(yī)藥等行業(yè)。皮帶輸送機(jī)具有輸送能力

42、強(qiáng)，輸送距離遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于維護(hù)，能方便地實(shí)行程序化控制和自動(dòng)化操作。當(dāng)運(yùn)用輸送帶的連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送100KG以下的物品或粉狀、顆狀物品時(shí)，其運(yùn)行高速、平穩(wěn)，噪音低，并可以上下坡傳送。皮帶輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于家電、電子、電器、機(jī)械、煙草、注塑、郵電、印刷、食品等各行各業(yè)，物件的組裝、檢測(cè)、調(diào)試、包裝與運(yùn)輸?shù)?。線體輸送可根據(jù)工藝要求選用普通連續(xù)運(yùn)行、節(jié)拍運(yùn)行、變速運(yùn)行等多種控制方式。線體因地制宜選用直線、彎道、斜坡等線體形式。由前文可知，現(xiàn)有的裝藥機(jī)有電子計(jì)數(shù)式與轉(zhuǎn)盤式兩種裝藥方式，而藥品的主要包裝樣式為瓶裝式，轉(zhuǎn)盤式裝藥機(jī)雖然精度高，適用于瓶裝式結(jié)構(gòu)，但其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，不利于大規(guī)模的

43、開發(fā)與使用。而帶式裝藥機(jī)器效率高，速度快，但結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，不利于高精度的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。綜上所述，本設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)是將規(guī)定數(shù)量的藥片，有序自動(dòng)地裝入到藥瓶中。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝瓶的功能，其裝瓶方式為帶式裝瓶，向每個(gè)藥瓶裝入規(guī)定數(shù)量的藥片。其藥片裝瓶數(shù)量需要方便設(shè)置，適用于不同的裝藥需求。3.2.5 電磁閥電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種

44、，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個(gè)孔連接不同的油管，腔中間是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)開啟或關(guān)閉不同的排油孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。電磁閥從原理上分為三大類：（1）直動(dòng)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉

45、。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò)25mm。（2）分步直動(dòng)式電磁閥：原理：它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒(méi)有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。（3）先導(dǎo)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān) 閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)

46、，閥門打開；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門。特點(diǎn)：流體壓力圍上限較高，可任意安裝但必須滿足流體壓差條件。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，采用直動(dòng)式電磁閥進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.3 供蓋封蓋模塊供蓋封蓋模塊中，機(jī)械方案要求兩組氣缸被步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，先來(lái)到已排序的瓶蓋上方，氣缸動(dòng)作后鉗起瓶蓋，再由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)至裝有瓶子和藥粒的模具上方，氣缸組動(dòng)作，塞上瓶蓋。由于瓶蓋和瓶子尺寸超小，電機(jī)帶動(dòng)氣缸組的停止位置精度同樣有很高要求(±0.3mm)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)瓶蓋上方的位置精度，使用限位塊方案。3.4 控制系統(tǒng)方框圖控制系統(tǒng)方框圖如圖

47、3-6圖所示：圖3-6 控制系統(tǒng)方框圖根據(jù)自動(dòng)裝瓶機(jī)的控制功能要求，設(shè)計(jì)該設(shè)備控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。包括主傳動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、數(shù)粒步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、數(shù)粒粒數(shù)、供蓋步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、延時(shí)時(shí)間等。通過(guò)按鈕控制，可進(jìn)行生產(chǎn)開始、生產(chǎn)停止、急停等操作。經(jīng)PLC程序進(jìn)行相應(yīng)的處理，變成步進(jìn)電機(jī)正/反轉(zhuǎn)、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、步數(shù)等控制命令輸出到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)鏈前進(jìn)、數(shù)粒電機(jī)和供蓋步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，或者輸出到繼電器，驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各個(gè)氣缸組的聯(lián)動(dòng)。3.5 PLC硬件接線圖PLC的硬件接線圖如下圖所示：圖3-7 PLC的硬件接線圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)裝瓶過(guò)程主要程序設(shè)計(jì)的思路可以認(rèn)為系統(tǒng)采用手動(dòng)操作。

48、首先應(yīng)該選擇裝入藥瓶中藥片數(shù)量，當(dāng)按下數(shù)量選擇按鈕S1，此時(shí)電磁閥被打開，裝藥開始進(jìn)行，此過(guò)程過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器和光電式傳感器對(duì)藥片裝入數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)藥片數(shù)量達(dá)到預(yù)先規(guī)定值時(shí)電磁閥關(guān)閉，裝藥停止；當(dāng)按下數(shù)量選擇按鈕S2，此時(shí)電磁閥被打開，裝藥開始進(jìn)行，此過(guò)程過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器和光電式傳感器對(duì)藥片裝入數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)藥片數(shù)量達(dá)到預(yù)先規(guī)定值時(shí)電磁閥關(guān)閉，裝藥停止；當(dāng)按下數(shù)量選擇按鈕S3，此時(shí)電磁閥被打開，裝藥開始進(jìn)行，此過(guò)程過(guò)光電式傳感器和數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器對(duì)藥片裝入數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)藥片數(shù)量達(dá)到預(yù)先規(guī)定值時(shí)電磁閥關(guān)閉，裝藥停止。當(dāng)手動(dòng)皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)按鈕被按下，皮帶機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，5秒后將停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在此過(guò)程中各個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器將會(huì)復(fù)位

49、，同時(shí)在此過(guò)程中可選擇裝入藥瓶中的藥片數(shù)量繼續(xù)裝藥。4.1 PLC I/O口的分布基于PLC的自動(dòng)藥片裝藥機(jī)其I/O分配表如表4-1所示：表4-1 I/O口分配輸入器件地址輸出器件地址系統(tǒng)開ONXO皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)KMY0系統(tǒng)關(guān)OFFX1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)MY1每瓶裝20片按鈕S1X2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) MY2每瓶裝30片按鈕S2X3頻率發(fā)生器MY3每瓶裝40片按鈕S3X420片指示燈H1Y4光電傳感器B1X530片指示燈 H2Y540片指示燈H3Y6電磁閥YY7 其他編程元件的地址分配表如表4-2所示：表4-2 地址分配表編程元件編程地址符號(hào)作用輔助繼電器M0M0狀態(tài)標(biāo)志M1M1狀態(tài)標(biāo)志M2M2狀態(tài)標(biāo)志M3M

50、3狀態(tài)標(biāo)志M4M4狀態(tài)標(biāo)志M5M5狀態(tài)標(biāo)志M6M6狀態(tài)標(biāo)志計(jì)數(shù)器C1C1計(jì)數(shù)C2C2計(jì)數(shù)C3C3計(jì)數(shù)定時(shí)器T0T0到達(dá)裝瓶位置4.2 程序設(shè)計(jì)流程圖控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1所示：圖4-1 程序流程圖裝粒過(guò)程程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 4-2所示：圖4-2 裝粒過(guò)程程序流程圖4.3 程序設(shè)計(jì)梯形圖圖4-3 梯形圖4.4 程序指令表程序指令表如表4-3所示：表4-3 程序指令表0 LD X0001 OR M02 ANI M33 OUT M04 LD Y0015 AND Y0026 AND C17 LD Y0018 AND Y0029 AND C210 ORB 11 LD Y00212 AND Y

51、00313 AND C214 ORB15 LD Y00216 AND Y00317 AND C318 ORB19 LD Y00320 AND Y00121 AND C122 ORB 23 LD Y00324 AND Y00125 AND C326 ORB27 OUT M128 LD X00129 OR M230 ANI M331 OUT M232 LD M233 AND C134 LD M235 AND C236 ORB37 LD M338 AND C339 ORB40 OUT M341 LD CI42 AND Y00243 LD C144 AND Y00345 ORB46 OUT M447 LD C248 AND Y00149 LD C250 AND Y00351 ORB52 OUT M553 LD C354 AN Y00155 LD C356 AND Y00257 ORB 58 OUT M659 LD Y00160 OR Y00261 OR Y0