摘要醫(yī)藥行業(yè)中，醫(yī)藥包裝機(jī)械產(chǎn)品種類豐富，藥品的形狀、性質(zhì)、包裝要求等差異很大，且產(chǎn)量大。我們針對(duì)國(guó)內(nèi)醫(yī)藥企業(yè)對(duì)小藥丸類高速全自動(dòng)包裝機(jī)的迫切需求，特設(shè)計(jì)該藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)解決。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用西門子S7200控制，所完成的主要功能共分為5個(gè)，分別為送瓶，上螺紋，藥品質(zhì)量檢測(cè)，藥品裝瓶計(jì)數(shù)、上蓋和成品計(jì)數(shù)功能。利用PLC控制裝瓶機(jī)、上螺紋機(jī)、上蓋電機(jī)和控制皮帶滾動(dòng)的電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器啟動(dòng)、停止、以及改變填裝粒數(shù)的功能，并且系統(tǒng)能對(duì)藥品的填裝粒數(shù)和成品進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了裝瓶機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)化功能。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用PLC為控制核心，其主要優(yōu)點(diǎn)為運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高，而且PLC的編程簡(jiǎn)單、使用也很方便。PLC的體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。采用PLC控制使很多藥品的包裝變得簡(jiǎn)單便捷。關(guān)鍵詞藥品包裝；PLC控制裝瓶機(jī)；自動(dòng)控制；自動(dòng)裝填A(yù)BSTRACTINTHEPHARMACEUTICALINDUSTRY,PHARMACEUTICALPACKAGINGMACHINERYPRODUCTVARIETY,DRUGSHAPE,NATURE,PACKAGINGREQUIREMENTSVARYWIDELY,ANDLARGEOUTPUTWEFOCUSEDONTHEDOMESTICPHARMACEUTICALCOMPANIESTOSMALLCLASSOFHIGHSPEEDAUTOMATICPACKINGMACHINEPILLSURGENTNEEDS,ESPECIALLYTHEDESIGNOFTHEPHARMACEUTICALPACKAGINGMACHINECONTROLSYSTEMTOSOLVEUSINGSIEMENSS7200CONTROLSYSTEMINTHISDESIGN,THEDESIREDFUNCTIONISDIVIDEDINTOFIVE,SENDBOTTLESRESPECTIVELY,ONTHETHREAD,DRUGQUALITYTESTING,PHARMACEUTICALBOTTLINGCOUNT,COVERANDFINISHEDCOUNTINGFUNCTIONUSINGPLCCONTROLBOTTLINGMACHINE,THREADINGMACHINEON,COVERTHEMOTORANDMOTORCONTROLBELTROLLINGOPERATION,TOACHIEVETHEMACHINESTARTING,STOPPING,ANDCHANGINGTHEFUNCTIONOFFILLINGGRAINS,ANDTHESYSTEMISCAPABLEOFDRUGSANDFINISHEDFILLINGGRAINSCOUNTINORDERTOACHIEVEABOTTLINGMACHINERUNNINGAUTOMATIONTHEDESIGNEDCONTROLSYSTEMUSINGPLCASTHECORECONTROL,THEMAINADVANTAGESOFSTABLEOPERATION,HIGHRELIABILITY,ANDTHEPLCPROGRAMMINGISSIMPLE,USEISALSOVERYCONVENIENTPLCISUSEDASTHECONECONTROLINTHISSYSTEMITHASMANYADVANTAGE,SUCHASSTABLEOPERATIONHRELIABILITY,SIMPLEPROGRAMMINGVERYCONVENIENTUSINGUSINGPLCMAKETHEDRUGPACKAGINGISMORESIMPLEANDCONVENIENTKEYWORDSPHARMACEUTICALPACKAGING；PLCCONTROLBOTTLEFILLINGMACHINE；THEAUTOMATICCONTROL；AUTOMATICFILLING目錄第1章緒論111藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)112藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成2第2章藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的方案選擇521系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)522PLC的主要功能723PLC控制與繼電器控制的比較724PLC控制與單片機(jī)控制的區(qū)別825PLC控制系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)9第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1131I/O分析1132PLC及擴(kuò)展模塊的選型1233I/O編址1534I/O地址分配1735傳感器的選型18351光電傳感器的選型18352接近開(kāi)關(guān)的選型19353電感傳感器的選型2036步進(jìn)電機(jī)的選型2337步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇2538對(duì)藥品計(jì)數(shù)和成品計(jì)數(shù)的顯示2839電磁閥的選型30310頻率發(fā)生器選型31第4章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3241整體流程圖3242上螺紋模塊流程圖3343藥品檢測(cè)模塊流程圖3444裝藥模塊流程圖3545各模塊皮帶控制流程圖3646人機(jī)界面37第5章結(jié)論42參考文獻(xiàn)44致謝46附錄I47附錄56附錄57第1章緒論11藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)醫(yī)藥行業(yè)中，醫(yī)藥包裝機(jī)械產(chǎn)品種類豐富，藥品的形狀、性質(zhì)、包裝要求等差異很大，且產(chǎn)量大。因此，自動(dòng)裝瓶機(jī)種類眾多，目前醫(yī)藥包裝設(shè)備中，大顆粒、規(guī)則形狀的藥丸自動(dòng)包裝技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國(guó)內(nèi)外均有相關(guān)設(shè)備，但針對(duì)異型粒、異型瓶等包裝技術(shù)則較為有限。本文介紹超小顆粒藥丸直徑1416MM與超小瓶瓶口內(nèi)徑約3MM，瓶蓋為T字形，塞口直徑約32MM，蓋頂直徑約6MM，壓蓋式塞入瓶口的自動(dòng)裝瓶機(jī)。目前國(guó)內(nèi)外類似功能的設(shè)備還比較少見(jiàn)。我們針對(duì)國(guó)內(nèi)醫(yī)藥企業(yè)對(duì)這類小藥丸高速全自動(dòng)包裝機(jī)的迫切需求，自主開(kāi)發(fā)了該裝瓶機(jī)。制藥包裝機(jī)械是通用包裝機(jī)械中技術(shù)含量和要求較高的一個(gè)分支。由于制藥裝備是GMP硬件的重要部分，自從我國(guó)推出GMP強(qiáng)制認(rèn)證制度以來(lái)，各地藥廠紛紛加快了技術(shù)改造步伐，生產(chǎn)設(shè)備的大幅度更新為制藥行業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)制藥機(jī)械行業(yè)帶來(lái)了利好形勢(shì)，大量的生產(chǎn)線改造為制藥機(jī)械企業(yè)帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)。如長(zhǎng)沙正中藥機(jī)廠引進(jìn)開(kāi)發(fā)的安瓿（水針）系列聯(lián)動(dòng)機(jī)組，就結(jié)束了我國(guó)沿用幾十年的單機(jī)生產(chǎn)歷史。幾經(jīng)改進(jìn)后，該產(chǎn)品累計(jì)銷售了600多條生產(chǎn)線，還出口到了巴西、俄羅斯、巴基斯坦、伊朗等近20個(gè)國(guó)家。當(dāng)然從整體而言，目前我國(guó)大多數(shù)據(jù)技術(shù)較為先進(jìn)的包裝機(jī)械的研發(fā)還處在仿制階級(jí)，獨(dú)立開(kāi)發(fā)的能力還十分有限。為此，不少國(guó)外大企業(yè)將自己的技術(shù)和部件引入中國(guó)，在本土加工，從而降低了成本，與本土產(chǎn)品展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。有資料顯示，早在2003年，全球藥品包裝市場(chǎng)就達(dá)112億美元，年均增長(zhǎng)近5，2006年估計(jì)已突破130億美元。美國(guó)、日本、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和意大利占據(jù)世界藥品包裝行業(yè)的最大市場(chǎng)份額，而中國(guó)則是增長(zhǎng)最快的國(guó)家。依照近年來(lái)中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展速度，藥包材年生產(chǎn)總值將在短期內(nèi)迅速突破200億元人民幣。目前，我國(guó)藥品包裝行業(yè)的年產(chǎn)值大約為150億人民幣，年增長(zhǎng)速度超過(guò)10。但僅能滿足國(guó)內(nèi)制藥企業(yè)80左右的需求，包裝材料對(duì)醫(yī)藥行業(yè)的貢獻(xiàn)率也偏低。在發(fā)達(dá)國(guó)家，包裝占據(jù)了藥品價(jià)值的30，然而在中國(guó)，這個(gè)數(shù)值低于10。我國(guó)包裝機(jī)械要滿足制藥行業(yè)快速發(fā)展的需求，并積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，就必須打破“小而散”的行業(yè)態(tài)勢(shì)，在“高精尖”的方向上不斷前進(jìn)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來(lái)包裝業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，在技術(shù)發(fā)展上朝著機(jī)械功能多元化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化，控制智能化，結(jié)構(gòu)高精度化等幾個(gè)方向發(fā)展。包裝系統(tǒng)高度自動(dòng)化的國(guó)內(nèi)藥廠的大部分包裝工作，特別是較復(fù)雜的包裝物品的排列、裝配等工作基本上是人工操作，難以保證包裝的統(tǒng)一和穩(wěn)定，可能造成對(duì)被包裝產(chǎn)品的污染。有些藥廠即使使用包裝機(jī)械，也只是應(yīng)用在整個(gè)包裝鏈的某個(gè)環(huán)節(jié)上，例如前段包裝采用機(jī)械包裝，而后段包裝則采用人工。因此，提高整個(gè)包裝鏈的自動(dòng)化水平和質(zhì)量水平，是現(xiàn)代化制藥企業(yè)推行GMP規(guī)范非常重要的一環(huán)。真正的現(xiàn)代化包裝機(jī)械的每個(gè)機(jī)械手均應(yīng)由電腦控制，并具有對(duì)材質(zhì)及厚度的高分辨能力。機(jī)械功能多元化醫(yī)藥產(chǎn)品已趨向精致化和多元化方向發(fā)展，單品種大批量的產(chǎn)品越來(lái)越少，而多品種小批量的產(chǎn)品日益成為主流。在大環(huán)境的變化趨勢(shì)下，多元化、具有多種切換功能，能適應(yīng)多種包裝材料和模具更換的包裝機(jī)才能夠適應(yīng)市場(chǎng)的需求。例如，在一臺(tái)泡罩包裝機(jī)上既能進(jìn)行“鋁塑”包裝又能進(jìn)行“鋁鋁”包裝，且要求切換簡(jiǎn)單，所需更換的模具少。而目前，更換模具的時(shí)間一般在12個(gè)小時(shí)，如此長(zhǎng)的時(shí)間無(wú)法適應(yīng)多品種小批量的生產(chǎn)要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模塊化對(duì)于傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，如果想要推出一個(gè)新機(jī)型，需要進(jìn)行大量繁重的工作，還要靠新設(shè)備收回高昂的設(shè)計(jì)成本，從而拉高了新機(jī)型的價(jià)格。未來(lái)的設(shè)計(jì)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)理念，能夠充分利用原有機(jī)型的模塊化設(shè)計(jì)，可以在短時(shí)間內(nèi)將之轉(zhuǎn)換成新機(jī)型，把新機(jī)型的價(jià)格控制在比較合理的范圍內(nèi)?？刂乒δ苤悄芑刂葡到y(tǒng)是機(jī)械設(shè)備的大腦，也是下達(dá)動(dòng)作指令的核心裝置。目前，藥品包裝機(jī)械生產(chǎn)廠家普遍使用可編程控制器（PLC控制器），這種設(shè)備不具有工業(yè)電腦（PC）所擁有的強(qiáng)大功能。對(duì)于多數(shù)傳統(tǒng)機(jī)械控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，采用PLC是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)樾枰刂茀?shù)的數(shù)量有限，很多地方仍然采用機(jī)械方式控制，例如，扭矩控制就是利用機(jī)械離合器來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)的。然而，隨著設(shè)備自動(dòng)化程度的提高，計(jì)算機(jī)控制設(shè)備越來(lái)越多，應(yīng)用到設(shè)備上的各種傳感部件、檢測(cè)部件、控制部件、執(zhí)行元件的數(shù)量非常龐大，此時(shí)PLC就無(wú)法對(duì)如此眾多的參數(shù)進(jìn)行管理和控制了，而工業(yè)PC將是最好的選擇。12藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成1主傳動(dòng)模塊主傳動(dòng)動(dòng)力傳遞為步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)鏈主傳動(dòng)模塊的主傳動(dòng)軸位于送瓶、上螺紋、上蓋模塊下傳動(dòng)軸上兩端的主鏈輪通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)另一頭的被動(dòng)鏈輪和被動(dòng)軸位于供瓶模塊下。兩條傳動(dòng)鏈等間距平行放置用于裝瓶的模具放置藥瓶。由于是超小藥瓶和超小藥丸的自動(dòng)包裝，生產(chǎn)對(duì)于主傳動(dòng)要求較高。需要保證裝瓶模具的等間距、模具間的平行度以及每次主傳動(dòng)停止時(shí)模具位置的重復(fù)精度03MM。模具的等間距和平行度可根據(jù)鏈條上的放置位置進(jìn)行控制。通過(guò)軟件中設(shè)定脈沖數(shù)來(lái)保證傳動(dòng)鏈每步前進(jìn)距離足夠小，進(jìn)而保證能夠通過(guò)軟件控制脈沖數(shù)控制模具的位置；對(duì)于主傳動(dòng)的停止位置精度和重復(fù)精度的控制，在軟件上采用雙保險(xiǎn)方式。首先，設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使用重復(fù)精度極好的接近傳感器感應(yīng)位于模具上的定位金屬，發(fā)出脈沖至PLC，PLC發(fā)出停止輸出脈沖至電機(jī)，傳動(dòng)鏈停止。這樣，每次模具停止的位置即為定位金屬塊被感測(cè)到的位置，只要保證定位金屬塊在模具上的位置精度即可。實(shí)際生產(chǎn)表明，使用面積為接近傳感器感測(cè)頭面積三分之一的定位金屬塊，傳感器測(cè)量距離約1MM時(shí)，每次模具停止時(shí)的位置重復(fù)精度完全滿足03MM的要求。2數(shù)粒模塊對(duì)大顆粒、形狀規(guī)則的藥丸，自動(dòng)數(shù)粒多用數(shù)粒圓盤。本自動(dòng)包裝機(jī)也應(yīng)用類似方式。數(shù)粒圓盤孔徑為15MM，每個(gè)圓孔只能容納一粒藥粒，落入圓孔的藥粒被帶出并最終落入藥瓶。為滿足能夠調(diào)節(jié)數(shù)粒粒數(shù)的要求，設(shè)計(jì)有兩種方案。1設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)，由鏈傳動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的數(shù)粒圓盤開(kāi)有24個(gè)孔，即每轉(zhuǎn)動(dòng)15度數(shù)出一粒。在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上加裝編碼器，在PLC中設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度到達(dá)某一度數(shù)時(shí)，停止向電機(jī)輸出脈沖。若需改變每瓶所裝藥粒粒數(shù)，則換算成圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度后，在PLC中設(shè)定有關(guān)參數(shù)即可。該方案對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的位置精度要求不高，容易實(shí)現(xiàn)。2將傳感器加裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，在對(duì)應(yīng)數(shù)粒圓盤的開(kāi)孔位置放置定位金屬塊平頭螺釘即可，使用接近傳感器感應(yīng)通過(guò)的金屬塊，傳回脈沖至PLC，PLC通過(guò)計(jì)數(shù)器功能確定累加的脈沖數(shù)也即數(shù)粒粒數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的數(shù)目時(shí)停止輸出脈沖至步進(jìn)電機(jī)。該方案對(duì)定位金屬塊位置精度要求不高，也容易實(shí)現(xiàn)。實(shí)際生產(chǎn)表明，兩種控制方案都能準(zhǔn)確確定數(shù)粒粒數(shù)，并容易調(diào)節(jié)。3供瓶模塊供瓶模塊的動(dòng)作由3組氣缸配合完成，控制軟件中設(shè)定好聯(lián)動(dòng)順序以及動(dòng)作間的延時(shí)即可。4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03MM。對(duì)于實(shí)現(xiàn)瓶蓋上方的位置精度，使用接近開(kāi)關(guān)方案。將限位塊調(diào)試至合適位置，軟件上給出步進(jìn)電機(jī)有一定余量的脈沖數(shù)，氣缸組自然會(huì)停止在限位塊處。此方案成本低，易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)瓶子上方的位置精度，使用同主傳動(dòng)模塊一致的方案接近傳感器感應(yīng)模具上的定位金屬塊，并在軟件上設(shè)置合適的脈沖數(shù)以求雙保險(xiǎn)。與主傳動(dòng)中使用的完全一樣的接近傳感器固定在氣缸組上，并保證其感測(cè)頭與定位金屬塊距離為1MM。實(shí)際生產(chǎn)表明，該套方案能夠保證超小瓶蓋準(zhǔn)確塞入超小藥瓶。5其他說(shuō)明該裝瓶機(jī)所有氣缸使用導(dǎo)桿氣缸，保證氣缸動(dòng)作直線度和徑向載荷承受能力，保證感測(cè)金屬的重復(fù)精度。PLC用到的命令有計(jì)數(shù)、延時(shí)、高速脈沖輸出、中斷、脈沖輸出等。第2章藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的方案選擇21系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)所希望達(dá)到的功能共分為5個(gè)模塊，分別為送瓶模塊，上螺紋模塊，藥品質(zhì)量檢測(cè)模塊，藥品裝瓶計(jì)數(shù)、上蓋模塊和成品計(jì)數(shù)模塊。送瓶模塊主要有電感傳感器檢測(cè)藥瓶的長(zhǎng)寬是否合格，如果不合格則傳感器向PLC發(fā)出信號(hào)，再有PLC控制將廢品送入廢料箱；上螺紋模塊是由光電傳感器測(cè)量物位，當(dāng)瓶子到達(dá)指定位置時(shí)，光電傳感器向PLC發(fā)出信號(hào)，PLC控制皮帶停止，機(jī)器開(kāi)始上螺紋，然后再由電感傳感器檢測(cè)藥瓶的長(zhǎng)寬是否合格，如果不合格則傳感器向PLC發(fā)出信號(hào)，再有PLC控制將廢品送入廢料箱；藥品質(zhì)量檢測(cè)模塊主要由電感傳感器檢測(cè)藥品的長(zhǎng)寬，如果不合格則傳感器向PLC發(fā)出信號(hào)，再有PLC控制將廢品送入廢料箱；藥品裝瓶計(jì)數(shù)、上蓋模塊要由光電傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)，和檢測(cè)物位，當(dāng)藥瓶到達(dá)指定裝藥位置時(shí)，PLC控制皮帶停止開(kāi)始裝藥，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定計(jì)數(shù)量時(shí)，停止向外裝藥，一段時(shí)間后電機(jī)啟動(dòng)皮帶運(yùn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)上蓋位置時(shí)再次停止，上蓋；成品計(jì)數(shù)模塊由光電傳感器完成計(jì)數(shù)即可。圖21工藝流程圖在為了達(dá)到預(yù)期的功能還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)1送瓶與各工作機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)控制送瓶與分裝、塞紙、旋蓋各工作機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)是該機(jī)自動(dòng)高效工作的關(guān)鍵。一方面,送瓶與分裝、塞紙、上蓋工作要保證是交替進(jìn)行。為此,在分配軸上設(shè)計(jì)一帶缺口的光電盤,利用SHSO2DZPA型光電傳感器對(duì)該缺口進(jìn)行檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)的接通與斷開(kāi)信號(hào)被送入PLC控制系統(tǒng),即可作為步進(jìn)電機(jī)的起步信號(hào)和封鎖信號(hào),而非缺口部分對(duì)應(yīng)于分裝等機(jī)構(gòu)的工作時(shí)間。如此,便可保證送瓶與分裝、上蓋機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作。另一方面,當(dāng)裝瓶等機(jī)構(gòu)的工作速度調(diào)整后,送瓶的速度要隨之改變。解決這一問(wèn)題的方法可通過(guò)PLC控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的生產(chǎn)率或分裝速度來(lái)控制步進(jìn)電機(jī),使其以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)送瓶履帶。2計(jì)數(shù)檢測(cè)控制計(jì)數(shù)裝瓶機(jī)構(gòu)是整個(gè)供料數(shù)粒、裝瓶裝置的核心部分,主要包括上下旋轉(zhuǎn)電磁鐵、SHSO2DZPA型光電傳感器和計(jì)數(shù)下料溜道。上電磁鐵控制藥物進(jìn)入計(jì)數(shù)通道稱其為數(shù)粒電磁鐵光電傳感器用于計(jì)數(shù),可與控制系統(tǒng)計(jì)數(shù)模塊相聯(lián)下電磁鐵控制藥物進(jìn)入裝瓶通道稱其為分裝電磁鐵。上下電磁鐵的正反向旋轉(zhuǎn)動(dòng)作均由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)數(shù)模塊和有關(guān)裝置的信號(hào)加以控制,從而完成進(jìn)料計(jì)數(shù)裝瓶的循環(huán)工作。3缺瓶檢測(cè)控制為實(shí)現(xiàn)缺瓶不裝、不塞紙、不旋蓋,在各工位上設(shè)置SHSO2DZPA型光電傳感器用作缺瓶檢測(cè)無(wú)瓶時(shí),控制系統(tǒng)將不會(huì)使計(jì)數(shù)裝瓶機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)電磁鐵動(dòng)作同樣,當(dāng)檢測(cè)到塞紙或旋蓋工位無(wú)瓶時(shí),通過(guò)控制系統(tǒng)使帶動(dòng)塞紙或旋蓋機(jī)構(gòu)工作的電磁離合器脫開(kāi)。如此便能達(dá)到無(wú)瓶不動(dòng)作的目的。而要恢復(fù)正常工作狀態(tài),必須滿足兩個(gè)條件一是分配軸正好轉(zhuǎn)到控制系統(tǒng)獲取缺瓶信號(hào)并使相應(yīng)執(zhí)行元件動(dòng)作的瞬間位置,如離合器脫開(kāi)時(shí)的位置二是工位上有瓶。為此,在分配軸上設(shè)有開(kāi)360個(gè)小孔的光孔盤,通過(guò)SHSO2DZPA型光電傳感器和計(jì)數(shù)器,以檢測(cè)和控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)恢復(fù)正常狀態(tài),使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作協(xié)調(diào)。4缺料檢測(cè)機(jī)器自動(dòng)工作過(guò)程中,供藥振蕩器、送紙輥筒、上蓋部分中不可缺藥、缺紙、缺瓶蓋,為此,分別選用SHSO2DZPA型光電傳感器進(jìn)行檢測(cè),一旦檢測(cè)到無(wú)料,則將信號(hào)傳給PLC控制系統(tǒng),使機(jī)器停止工作。5成品計(jì)數(shù)檢測(cè)為掌握實(shí)際生產(chǎn)情況,在聯(lián)動(dòng)機(jī)出瓶部位,設(shè)置SHSO2DZPA型光電傳感器用以檢測(cè)已完成旋蓋工作的成品,并進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示。22PLC的主要功能PLC經(jīng)過(guò)多年在工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用后,按其功能,它主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面1數(shù)據(jù)處理PLC是具有微處理器的一種智能電子產(chǎn)品,它具有數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及數(shù)據(jù)傳輸通信等功能。2邏輯控制PLC具有邏輯運(yùn)算功能,可實(shí)現(xiàn)多種通斷控制。3定時(shí)控制由于PLC為用戶提供了很多計(jì)時(shí)器,且時(shí)間設(shè)定值可由用戶程序設(shè)定修改,所以有很強(qiáng)的定時(shí)功能。4計(jì)數(shù)功能同時(shí)PLC為用戶提供了很多的計(jì)數(shù)器,也可通過(guò)軟件進(jìn)行計(jì)數(shù)值的設(shè)定。5順序控制可依據(jù)生產(chǎn)加工過(guò)程,實(shí)現(xiàn)定位輸出、順序啟動(dòng)等控制。6通信聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)調(diào)節(jié)器、變頻器等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。也可與其它PLC或計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信,構(gòu)成“集中管理分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。23PLC控制與繼電器控制的比較1邏輯控制繼電器控制是利用各電器件機(jī)械觸點(diǎn)的串、并聯(lián)組合成邏輯控制。采用硬線連接,連線多而復(fù)雜,對(duì)今后的邏輯修改、增加功能很困難。而PLC中邏輯控制是以程序的方式存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中,改變程序,便可改變邏輯。連線少、體積小、方便可靠。2控制速度依靠機(jī)械觸點(diǎn)的吸合動(dòng)作來(lái)完成控制的繼電器控制系統(tǒng),工作頻率低,工作速度慢。而PLC由于采用程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,穩(wěn)定、可靠,運(yùn)行速度大大提高了。3順序控制繼電器控制是利用時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作來(lái)完成時(shí)間上的順序控制。時(shí)間繼電器內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境溫度和濕度變化的影響,造成定時(shí)的精度不高。在PLC內(nèi)部是由半導(dǎo)體電路組成的定時(shí)器以及由晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖計(jì)時(shí),定時(shí)精度高。使用者根據(jù)需要,定時(shí)值在程序中便可設(shè)置,靈活性大,定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境影響。4靈活性可擴(kuò)展性繼電器系統(tǒng)安裝后,受電器設(shè)備觸點(diǎn)數(shù)目的有限性和連線復(fù)雜等原因的影響,系統(tǒng)在今后的靈活性、擴(kuò)展性很差。而PLC有專用的輸人和輸出模塊,理論上連接可以無(wú)窮多。連線少,靈活性可擴(kuò)展性好。5計(jì)數(shù)功能繼電器控制可實(shí)現(xiàn)邏輯功能,但不具備計(jì)數(shù)的功能。PLC內(nèi)部有特定的計(jì)數(shù)器,可實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的步進(jìn)控制。可靠性和可維護(hù)性繼電器控制使用大量的機(jī)械觸點(diǎn),觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧,造成損傷并伴有機(jī)械磨損,使用壽命短,運(yùn)行可靠性差,不易維護(hù)。而PLC采用微電子技術(shù),內(nèi)部的開(kāi)關(guān)動(dòng)作均由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成。體積小,壽命長(zhǎng),可靠性高,并且能夠隨時(shí)顯示給操作人員,及時(shí)監(jiān)視控制程序的執(zhí)行狀況,為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供便利。24PLC控制與單片機(jī)控制的區(qū)別1PLC是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電路，兩者不具有可比性。2單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。3不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過(guò)海，各顯神通，功能千差萬(wàn)別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。最后，從工程的角度從工程的角度從工程的角度對(duì)PLC與單片機(jī)系統(tǒng)的選用進(jìn)行分析1對(duì)單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本較高。2對(duì)于量大的配套項(xiàng)目，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點(diǎn)，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。25PLC控制系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)鑒于可編程控制器（PLC）由于其種種優(yōu)點(diǎn)，成為目前在工業(yè)系統(tǒng)中使用最多的控制方式。所以本系統(tǒng)選用PLC為核心控制。PLC控制系統(tǒng)本身的特點(diǎn)如下1運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高，由于采取了一系列的保證PLC高可靠性的措施，PLC的平均無(wú)故障時(shí)間一般可達(dá)到3到5萬(wàn)小時(shí)，且能在各種工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行。2編程簡(jiǎn)單、方便使用，PLC采用面向過(guò)程、面向的問(wèn)題“自然語(yǔ)言”編程，如梯形圖語(yǔ)言編程方式非常直觀、易懂易編，容易推廣使用。3功能強(qiáng)大、現(xiàn)代PLC不僅具有條件控制、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位等功能，還能完成A/D,D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等功能。4硬件配置、安裝、使用和維護(hù)都很簡(jiǎn)單方便，PLC的接線只需將輸入設(shè)備和其輸入端子相連，將輸出設(shè)備與其輸出端子相連，十分方便。PLC上有I/O指示燈，那個(gè)I/O元件有故障，一目了然。5體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，PLC結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧并具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)采用已在工業(yè)控制各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的可編程控制器因?yàn)镻LC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能齊全、適用性強(qiáng)、易于編程、維修及使用方便等特點(diǎn)。將PLC技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)包裝的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使裝瓶機(jī)實(shí)現(xiàn)從散裝的瓶、蓋、藥粒的裝瓶到封蓋的全自動(dòng)化。以下主要介紹系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的組成。圖22系統(tǒng)的整體框圖根據(jù)自動(dòng)裝瓶機(jī)的控制功能要求，該設(shè)備控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案如上圖22所示。整個(gè)控制系統(tǒng)可在友好的人機(jī)界面環(huán)境下輸入生產(chǎn)參數(shù)，包括主傳動(dòng)步進(jìn)電人機(jī)界面操作版面接近開(kāi)關(guān)PLC步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器繼電器繼電器步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)電磁閥頻率發(fā)生器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)粒機(jī)構(gòu)供蓋機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行供料機(jī)構(gòu)機(jī)轉(zhuǎn)速、數(shù)粒步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、數(shù)粒粒數(shù)、供蓋步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、延時(shí)時(shí)間等。在系統(tǒng)操作面板上，可進(jìn)行生產(chǎn)開(kāi)始、生產(chǎn)停止、急停等操作。來(lái)自人機(jī)界面、操作板和接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)，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)速、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)；當(dāng)系統(tǒng)中接近開(kāi)關(guān)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器等電氣器件出現(xiàn)故障，或者急停開(kāi)關(guān)、料斗傳感器傳來(lái)故障信號(hào)時(shí)，這些故障信號(hào)可實(shí)時(shí)反饋到PLC，經(jīng)PLC報(bào)警故障中斷程序處理，可在人機(jī)界面上實(shí)時(shí)顯示故障原因和記錄該報(bào)警信息，并輸出控制信號(hào)，中止生產(chǎn)，激活報(bào)警燈和蜂鳴器以提示操作者排除故障。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31I/O分析本系統(tǒng)定每瓶藥片數(shù)為15、20、25、30包裝系統(tǒng)，需要輸入端口的有4個(gè)電機(jī)開(kāi)關(guān)、4種藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)、上螺紋機(jī)開(kāi)關(guān)、計(jì)數(shù)電機(jī)開(kāi)關(guān)、送藥電機(jī)開(kāi)關(guān)、1號(hào)光電傳感器、2號(hào)光電傳感器、3號(hào)電感傳感器、3號(hào)光電傳感器、計(jì)數(shù)光電傳感器、4號(hào)光電傳感器、7個(gè)三相電機(jī)、1號(hào)電感傳感器模、2號(hào)電感傳感器模和共有輸入量22個(gè)，其中數(shù)字量輸入有20個(gè)，模擬量輸入有2個(gè)。而需要輸出端口的量都為4傳送帶對(duì)藥品進(jìn)行計(jì)數(shù)、4個(gè)傳送帶電機(jī)啟動(dòng)控制端、2傳送帶開(kāi)始上螺紋、3傳送帶給瓶子上蓋、開(kāi)始送藥、7個(gè)三相電機(jī)等28個(gè)數(shù)字量輸出。如表31所示表31輸入輸出信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)4個(gè)電機(jī)開(kāi)關(guān)4種藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)上螺紋機(jī)開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù)電機(jī)開(kāi)關(guān)送藥電機(jī)開(kāi)關(guān)1號(hào)光電傳感器2號(hào)光電傳感器3號(hào)電感傳感器3號(hào)光電傳感器計(jì)數(shù)光電傳感器1計(jì)數(shù)光電傳感器24號(hào)光電傳感器1號(hào)電感傳感器模擬量4傳送帶對(duì)藥品進(jìn)行計(jì)數(shù)4個(gè)傳送帶電機(jī)啟動(dòng)控制端2傳送帶開(kāi)始上螺紋3傳送帶給瓶上蓋給藥瓶送藥7個(gè)三相電機(jī)2號(hào)電感傳感器模擬量32PLC及擴(kuò)展模塊的選型根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)確定，S7200可編程控制器是德國(guó)西門子公司驗(yàn)資的一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大，編程方便，輸出端可直接驅(qū)動(dòng)2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能夠滿足系統(tǒng)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。他可應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)，緊湊的結(jié)構(gòu)，低廉的成本，功能強(qiáng)大的指令集使得S7200PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。PLC的CPU根據(jù)I/O需要選擇擁有24點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出的CPU226，PLC的如圖31所示圖31S7200為了能夠滿足系統(tǒng)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求。他可應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)，緊湊的結(jié)構(gòu)，低廉的成本，功能強(qiáng)大的指令集使得S7200PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。PLC的CPU根據(jù)I/O需要選擇擁有24點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出的CPU226，PLC的外部接線圖如圖32所示123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE24JUN2013SHEETOFFILEI業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)EXAMPLESMYDESIGN1DDBDRAWNBY24VDCCPU226220VAC1L00010203040506072L3L101112134L141516171M000102030405060710111213142M1516172021222324252627MLNL1ACV1220V圖32PLCCPU226由于輸入輸出端是靠光電耦合的，電氣上是完全隔離的，因此輸出端的信號(hào)不會(huì)反饋到輸入端，也不會(huì)產(chǎn)生地線干擾或其他干擾，因此PLC具有很高的可靠性和極強(qiáng)的抗干擾能力。圖中上端為輸出端，下端為輸入端，實(shí)際接線的時(shí)候作1L、2L、3L接到L1端，1M、2M接M端。通常PLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的可以有內(nèi)部供給。外部供給能提高PLC輸出壽命。為使PLC避免受瞬間大電流的作用而損壞，輸出端外部接線必須采用保護(hù)措施一是輸入和輸出公共端接熔斷器；而是采用保護(hù)電路，對(duì)交流感性負(fù)載，一般用阻容吸收回路，對(duì)滯留負(fù)載用續(xù)流二極管。由于主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)滿足不了本系統(tǒng)的要求。這時(shí)候就要擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，由于本設(shè)計(jì)中沒(méi)有用到特殊功能，所以擴(kuò)展1塊EM223就可以滿足系統(tǒng)的要求。EM223有4點(diǎn)輸入/4點(diǎn)輸出、8點(diǎn)輸入/8點(diǎn)輸出、16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出。其如圖33所示圖33EM223本設(shè)計(jì)中選用了16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出的EM2236ES72231BL220XA0其外部輸入輸出和主機(jī)一樣，也需要注意L端接到主機(jī)L端，M端接主機(jī)M端。輸入電路的電源也可由外部供給，有的可以由內(nèi)部供給。外部供給能提高輸出繼電器的壽命。其外部接線圖如圖34所示123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE18JUN2013SHEETOFFILEDPROTEL99SEEXAMPLESMYDESIGN1DDBDRAWNBYCPU226220VAC1L00010203040506072L3L101112134L141516171M000102030405060710111213142M1516172021222324252627MLNL1AC24VDCEM223ML1L0001020304052L06073L4L101112131415161700010203040506071011121314151617EM232MLGNDM0V0I0M1V1I1EM235MLGNDM0V0I0RAAARBBBRCCCRDDD圖34EM223外部接線圖由于主機(jī)的模擬量輸入輸出滿足不了本系統(tǒng)的要求。這時(shí)候就要擴(kuò)展，所以擴(kuò)展1塊EM235就可以滿足系統(tǒng)的要求。圖35為EM235的實(shí)物圖。圖35EM235下面圖36和圖37為EM232和EM235的外部接線圖123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE18JUN2013SHEETOFFILEDPROTEL99SEEXAMPLESMYDESIGN1DDBDRAWNBYCPU226220VAC1L00010203040506072L3L101112134L141516171M000102030405060710111213142M1516172021222324252627MLNL1AC24VDCEM223ML1L0001020304052L06073L4L101112131415161700010203040506071011121314151617EM232MLGNDM0V0I0M1V1I1EM235MLGNDM0V0I0RAAARBBBRCCCRDDD圖36EM23533I/O編址下面是主機(jī)與各個(gè)模塊的連接圖圖38主機(jī)與各個(gè)模塊連接圖一塊EM223主要的輸出是連接濕度顯示和對(duì)各路電機(jī)的啟動(dòng)和停止的控制等，兩塊EM232模塊主要是彌補(bǔ)電路上模擬輸出量的不足，主要連接個(gè)個(gè)電機(jī)的輸出。兩塊EM235主要是彌補(bǔ)PLC的模擬量輸入輸出的不足，與其主要連接的有個(gè)個(gè)電機(jī)的模擬輸入，兩個(gè)測(cè)藥瓶長(zhǎng)寬的電感傳感器的模擬量輸入等。S7200系統(tǒng)所擴(kuò)展對(duì)輸入/輸出的編址規(guī)則為1同類型的輸入或輸出點(diǎn)的模塊進(jìn)行順序編址。2對(duì)于數(shù)字量，輸入/輸出映像寄存器的單位長(zhǎng)度為8位，本模塊高位實(shí)際位數(shù)未滿8位的，未用位不能分配給I/O鏈的后續(xù)模塊。主機(jī)CPU226模塊1EM223DI16/D16模塊2EM235AI4/AO13對(duì)于模擬量，輸入/輸出以2個(gè)字節(jié)遞增方式來(lái)分配地址空間。表32各模塊編址主機(jī)I/O模塊1I/O模塊2I/OI00Q00I30Q20AIW0AQW10I01Q01I31Q21AIW2I02Q02I32Q22AIW6I03Q03I33Q23AIW8I04Q04I34Q24I05Q05I35Q25I06Q06I36Q26I07Q07I37Q27I10Q10I40Q30I11Q11I41Q31I12Q12I42Q32I13Q13I43Q33I14Q14I44Q34I15Q15I45Q35I16Q16I46Q36I17Q17I47Q37I20I21I22I23I24I25I26I26I2734I/O地址分配PLC及擴(kuò)展模塊的CPU226主機(jī)提供的本機(jī)I/O點(diǎn)的I/O地址是固定的，編址方法是同種類型的輸入或輸出點(diǎn)的模塊在鏈中按主機(jī)的位置而遞進(jìn)，其他類型模塊的有無(wú)以及所處的位置不影響本類型模塊的編號(hào)。共有21個(gè)數(shù)字量輸入，30個(gè)數(shù)字量輸出，9個(gè)模擬量輸入，7個(gè)模擬量輸出。對(duì)于本設(shè)計(jì)中沒(méi)涉及到模擬模塊的擴(kuò)展，所以地址分配如表36所示表33I/O分配表序號(hào)名稱符號(hào)輸入點(diǎn)符號(hào)名稱輸出點(diǎn)11號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S1I00HL11電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0022號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S2I01HL21電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0133號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S3I02HL31電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0244號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S4I03HL42電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q035藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)1S4I03HL52電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q046藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)2S5I04HL62電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q057藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)3S6I05HL73電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q068藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)4S7I06HL83電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q079送藥機(jī)開(kāi)關(guān)S8I07HL93電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1010上螺紋機(jī)開(kāi)關(guān)S9I10HL104電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1111上蓋電機(jī)開(kāi)關(guān)S10I11HL114電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1212光電傳感器1YA1I12HL124電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1313光電傳感器2YA2I13HL135電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1414光電傳感器3YA3I14HL145電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1515光電傳感器4YA4I15HL155電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1616計(jì)數(shù)光電傳感器1YA5I16HL166電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1717計(jì)數(shù)光電傳感器2YA6I17HL176電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q2018電感傳感器SB1I20HL186電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q2119硬件復(fù)位按鈕SB2I21HL197電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q2220故障信號(hào)SB3I22HL207電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q23211號(hào)電感傳感器SB4AIW14HL217電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q24222號(hào)電感傳感器SB5AIW16KM1開(kāi)始上螺紋Q2523開(kāi)始上蓋Q2624開(kāi)始送藥Q2725藥量調(diào)控1Q3026藥量調(diào)控2Q3127藥量調(diào)控3Q3228藥量調(diào)控4Q33293035傳感器的選型351光電傳感器的選型在對(duì)藥片進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，不斷地遮擋光源到光電傳感器的光路，使光電脈沖電路產(chǎn)生一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)。產(chǎn)品每遮光一次，光電傳感器電路便產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，因此，輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目，該脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)并由顯示電路顯示出來(lái)。光電傳感器選用SHSO2DZPA，如圖33所示圖39SHSO2DZPA主要技術(shù)參數(shù)額定工作電壓VAC20250V額定工作電流MA3A額定檢測(cè)距離M510M輸出形式觸點(diǎn)輸出響應(yīng)時(shí)間MS3MS重復(fù)精度03MM連接方式引線工作環(huán)境溫度2555外殼材料ABS防護(hù)等級(jí)IP65并且應(yīng)用該種光電傳感器還具有以下優(yōu)點(diǎn)1、檢測(cè)距離長(zhǎng)如果在對(duì)射型中保留10M以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段（磁性、超聲波等）無(wú)法遠(yuǎn)距離檢測(cè)。2、對(duì)檢測(cè)物體的限制少由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定在金屬，它可對(duì)玻璃塑料木材液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。3、響應(yīng)時(shí)間短光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。352接近開(kāi)關(guān)的選型圖310M65T遠(yuǎn)距離接近開(kāi)關(guān)下面為M65T遠(yuǎn)距離接近開(kāi)關(guān)的性能指標(biāo)安裝方式埋入式非埋入式檢測(cè)距離1/2/3MM2/4/6MM外形規(guī)格M6540輸出方式NPN/PNPNO/NC電源電壓1030VDC開(kāi)關(guān)頻率2KHZ/2KHZ/1KHZ開(kāi)關(guān)點(diǎn)偏移10遲滯范圍120重復(fù)誤差3負(fù)荷電流100MA殘留電壓25V消耗電流10MA保護(hù)回路浪涌,逆極性保護(hù)輸出指示紅色LED環(huán)境溫度2570環(huán)境濕度3595防護(hù)等級(jí)IP67下圖為光電傳感器與PLC的外部接線圖圖311光電傳感器外部接線圖353電感傳感器的選型在檢測(cè)藥片大小是否出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品時(shí)就與要用到電感傳感器QLGK2如圖34所示圖312QLGK2主要技術(shù)參數(shù)額定工作電壓VAC20250V123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE18JUN2013SHEETOFFILEDPROTEL99SEEXAMPLESMYDESIGN1DDBDRAWNBYCPU226220VAC1L00010203040506072L3L101112134L141516171M000102030405060710111213142M1516172021222324252627MLNL1AC24V業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)1業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)2業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)3業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)4業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)額定工作電流MA400MA額定檢測(cè)距離MM2MM/4MM輸出形式觸點(diǎn)輸出最高工作頻率HZ25HZ連接方式引線工作環(huán)境溫度2070外殼材料黃銅鍍鉻防護(hù)等級(jí)IP67該傳感器電感式傳感器具有以下特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器無(wú)活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長(zhǎng)。2、靈敏度和分辨力高，能測(cè)出001微米的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。3、線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá)00501。同時(shí)，這種傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但不足的是，它有頻率響應(yīng)較低，不宜快速動(dòng)態(tài)測(cè)控等缺點(diǎn)。對(duì)于電感式傳感器，大家都不會(huì)陌生，是用于近距離定位金屬物體的通用方式。因?yàn)橹饕峭ㄟ^(guò)霍爾效應(yīng)來(lái)完成檢測(cè)，所以也稱為霍爾傳感器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩部分構(gòu)成前端由纏繞著發(fā)射、接收線圈的鐵芯構(gòu)成檢測(cè)部分；后端為電路部分，整體封裝在塑料或金屬外殼中。工作時(shí)，電磁鐵芯部分發(fā)生交變磁場(chǎng)，對(duì)靠近的金屬物體表面產(chǎn)生渦流效應(yīng)，從而削弱LC震蕩電路，放大電路部分分析電磁鐵芯接收線圈的微弱LC震蕩電路變化，并給予相應(yīng)的輸出。選擇合適的傳感器，會(huì)大幅提升設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和可靠性，也最大的可能性減少傳感器的失效或損毀，減少不必要的維護(hù)投入。汽車制造業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，大量使用電感式傳感器作為定位檢測(cè)，如何針對(duì)此行業(yè)選擇最適合的產(chǎn)品，顯得尤為重要。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求需要對(duì)藥瓶長(zhǎng)寬進(jìn)行檢測(cè)，因此選用電感式位移傳感器。圖313為系統(tǒng)選用的電感式位移傳感器，它的型號(hào)是SDV20。具體的技術(shù)參數(shù)如表31所示，符合設(shè)計(jì)要求。圖313電感式位移傳感器表31電感式位移傳感器具體參數(shù)圖314電感傳感器接線圖36步進(jìn)電機(jī)的選型步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路。量程0200MM接線方式二線制輸出輸出420MA檢測(cè)誤差1MM工作電源交流220V10V工作溫度10150典型應(yīng)用機(jī)械、化工、自動(dòng)化控制設(shè)備123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE18JUN2013SHEETOFFILEDPROTEL99SEEXAMPLESMYDESIGN1DDBDRAWNBYEM235MLGNDM0V0I0RAAARBBBRCCCRDDDR24V業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)24V將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角）?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。1、一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的35，且不累積。2、步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏8090度完全正常。3、步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。4、步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。圖315130MMHB系列三相步進(jìn)電機(jī)130MMHB系列三相步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)基本參數(shù)步距角STEPANGLE12步距精度STEPACCURACY5溫升TEMPERATURERISE80MAX環(huán)境溫度AMBIENTTEMPERATURERANGE2050絕緣等級(jí)INSULATIONCLASSB絕緣電阻INSULATIONRESISTANCE500VDC100MMIN絕緣強(qiáng)度DIELECTRICSTRENGTH500VAC50HZ1MAMINUTE徑向跳動(dòng)RADIALRUNOUT0025MMMAX450G負(fù)載軸向間隙AXIALCLEARANCE03MMMAX450G負(fù)載適配驅(qū)動(dòng)器（MATCHEDDRIVER）YK3HB3822AYK3HB3722MA表34130MMHB系列三相步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)型號(hào)MODEL步距角STEPANGLEO機(jī)身長(zhǎng)LENGTHLMM額定電流CURRENTA/PHASE保持轉(zhuǎn)矩HOLDINGTORQUENM轉(zhuǎn)動(dòng)慣量ROTORINERTIAGCM2重量WEIGHTKG軸徑SHAFTDIAMETERMM1303HB1804031807242670016241303HB2124032127283397018241303HB2454032457374124022241303HB2717031227175055780272437步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，不但取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的性能，也取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究幾乎是與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究同步進(jìn)行的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器）?？刂破鳎}沖信號(hào)發(fā)生器）可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。圖316YK3HB3822MA三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器YK3HB3822MA是基于大功率三相逆變驅(qū)動(dòng)模塊的三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)電壓為AC160V250V，適配電流在120A以下、外徑130MM150MM的各種型號(hào)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)。該驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用類似伺服控制原理的電路，定位精度最高可達(dá)12000步/轉(zhuǎn)。YK3HB3822MA驅(qū)動(dòng)高速性能及力矩明顯高于單管類驅(qū)動(dòng)器，對(duì)50NM以上步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)通用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。1高性能、低價(jià)格。2設(shè)有16檔等角度恒力矩細(xì)分，最高分辨率12000步/轉(zhuǎn)3最高反應(yīng)頻率可達(dá)200KPPS4步進(jìn)脈沖停止超過(guò)15S時(shí)，線圈電流自動(dòng)減到設(shè)定電流的一半5光電隔離信號(hào)輸入/輸出6驅(qū)動(dòng)電流60A/相到120A/相分16檔可調(diào)7單電源輸入，電壓范圍AC160V250VYK3HB3822MA驅(qū)動(dòng)器輸入信號(hào)波形時(shí)序圖如下圖317YK3HB3822MA驅(qū)動(dòng)器輸入信號(hào)波形時(shí)序圖所有輸入信號(hào)均通過(guò)光電隔離，為確保內(nèi)置高速光耦可靠導(dǎo)通，要求提供控制信號(hào)的電流驅(qū)動(dòng)能力至少15MA。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部已串入光耦限流電阻，當(dāng)輸入信號(hào)電壓高于5V時(shí)，可根據(jù)需要外串電阻R進(jìn)行限流。限流電阻R的阻值選取當(dāng)控制器/執(zhí)行器信號(hào)輸出電平為5V時(shí)不用串電阻；12V時(shí)1/4W，8001000；24V時(shí)1/4W，182,2K。下面為YK3HB3822MA的電流設(shè)定和YK3HB3822MA的細(xì)分設(shè)定表35YK3HB3822MA電流設(shè)定參數(shù)YK3HB3822MA電流設(shè)定運(yùn)行電流（A）6080100120I1OFFOFFONONI2OFFONOFFON表36YK3HB3822MA電流設(shè)定參數(shù)YK3HB3822MA細(xì)分設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)4005006008001000120015001600S1OFFOFFONOFFONOFFONONS2OFFOFFOFFONONOFFOFFOFFS3OFFONONONONOFFOFFOFFS4OFFOFFOFFOFFOFFONONOFF細(xì)分?jǐn)?shù)2000240030003200400060001200012800S1OFFONOFFOFFONOFFONONS2ONONOFFONOFFONONONS3OFFOFFONOFFONONONOFFS4ONONONOFFONONONOFFYK3HB3822MA撥碼設(shè)定示意圖圖318YK3HB3822MA撥碼設(shè)定示意YK3HB38