一、可編程控制器的自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制系統(tǒng)簡介

1.自動(dòng)裝藥機(jī)的研究現(xiàn)實(shí)狀況

技術(shù)工藝，是衡量一種企業(yè)與否具有先進(jìn)性，與否具有市場競爭力，與否能

不停領(lǐng)先于競爭者的重要指標(biāo)根據(jù)。伴隨我國藥物生產(chǎn)設(shè)備市場日勺迅猛發(fā)展，與

之有關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注日勺焦點(diǎn)。理解國內(nèi)外藥物裝

瓶設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢對(duì)于企業(yè)提高產(chǎn)品技術(shù)

規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。

目前食品藥物安全的現(xiàn)實(shí)狀況十分不容樂觀，國家食品藥物監(jiān)督管埋局發(fā)現(xiàn)

兩大現(xiàn)實(shí)狀況導(dǎo)致近幾年藥物安全型突發(fā)事件日勺頻繁發(fā)生，一是藥物生產(chǎn)企業(yè)不

按生產(chǎn)工藝生產(chǎn)、規(guī)避監(jiān)管，潛在不安全原因。二是在非GMP流水線廠房生產(chǎn)藥

物。假如想變化此現(xiàn)實(shí)狀況，要著力消除問題隱患，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)入手，采用自動(dòng)

化生產(chǎn)，自動(dòng)裝瓶機(jī)處理了生產(chǎn)中的許多問題。

醫(yī)藥行業(yè)中，醫(yī)藥包裝機(jī)械產(chǎn)品種類豐富，藥物的形狀、性質(zhì)、包裝規(guī)定等

差異很大，且產(chǎn)量大。因此，自動(dòng)裝瓶機(jī)品種眾多，目前醫(yī)藥包裝設(shè)備中，大顆

粒、規(guī)則形狀口勺藥丸自動(dòng)包裝技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)外均有有關(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。PLC通過USS通信協(xié)議直接控制電機(jī),

不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝藥機(jī)方式運(yùn)行口勺控制J,并且可以根據(jù)需要靈活控制裝藥時(shí)間，

到達(dá)節(jié)省電能，減少成本,提高生產(chǎn)質(zhì)量的目的I。

2.自動(dòng)裝藥機(jī)的研究目的及意義

手工裝瓶直接接觸藥物，長期接觸藥物日勺人會(huì)對(duì)身體導(dǎo)致傷害，采用自動(dòng)裝

瓶機(jī)杜絕了這種現(xiàn)象日勺發(fā)生，同步防止了人與藥物接觸帶來日勺對(duì)藥物日勺污染，保

證了藥物日勺質(zhì)量，符合藥用規(guī)定，符合保障人體健康、安全的原則。

手工裝瓶生產(chǎn)難于管理，輕易出現(xiàn)維漏和混亂，自動(dòng)裝瓶機(jī)，建立一種能控

制整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行H勺綜合性管理平臺(tái)使管理愈加強(qiáng)調(diào)流程和自動(dòng)化，改善了經(jīng)

營系統(tǒng)，提高了工作效率，使企業(yè)運(yùn)行更有加穩(wěn)定。

考慮到對(duì)藥物包裝的特殊規(guī)定，重要是防止塑料瓶內(nèi)口勺藥物氣體揮發(fā)和外部

氣體向瓶內(nèi)滲透，規(guī)定塑料瓶口與瓶蓋間有很好向密封性能。自動(dòng)裝瓶機(jī)可以滿

足藥物包裝時(shí)這種性能規(guī)定，同步消除了人為原因?qū)λ幬锕嘌b的不合格的處理動(dòng)

作，提高灌裝質(zhì)量。

目前，我國制劑生產(chǎn)能力不夠，醫(yī)院配制制劑品種較多，不能滿足市場需求,

無法保障藥物及時(shí)供應(yīng)。使用實(shí)用新型日勺片劑自動(dòng)裝瓶機(jī)，明顯地減少了片劑裝

瓶包裝的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期，社會(huì)效益和

經(jīng)濟(jì)效益明顯增長。

3.生產(chǎn)工作過程和規(guī)定

高速自動(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)

過程日勺運(yùn)送鏈，連接所有的動(dòng)作。供瓶、數(shù)粒、供蓋封蓋這三個(gè)生產(chǎn)過程都將在

這條主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上完畢。其中供瓶機(jī)構(gòu)為：從料斗中落下的瓶，通過電動(dòng)震動(dòng)器

以及震動(dòng)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)

間內(nèi)以對(duì)日勺的方向進(jìn)入主傳動(dòng)鏈，之后運(yùn)送到數(shù)苞機(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)規(guī)定的藥粒粒數(shù)，通過落粒通道落入瓶中。裝有藥粒H勺藥瓶繼續(xù)被傳動(dòng)鏈帶至

供蓋封蓋機(jī)構(gòu)。蓋子通過料斗和震動(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

完畢封蓋動(dòng)作。

高速自動(dòng)裝瓶機(jī)口勺自動(dòng)控制必須滿足如下規(guī)定：

(1)裝瓶速度280瓶/min；

(2)人機(jī)界面友好，以便自動(dòng)控制檢測，在一定范圍內(nèi)，可通過輸入?yún)?/p>

數(shù)調(diào)整生產(chǎn)速度和裝瓶藥粒日勺粒數(shù)；

(3)各動(dòng)作連貫協(xié)調(diào)，保證生產(chǎn)順利；

(4)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或需要添加瓶、蓋、粒時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警和提醒。

4.硬件系統(tǒng)構(gòu)造

根據(jù)自動(dòng)裝瓶機(jī)日勺控制功能規(guī)定，設(shè)計(jì)該設(shè)備控制系統(tǒng)日勺構(gòu)造方案。整個(gè)控

制系統(tǒng)可在友好日勺人機(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)開始、生產(chǎn)停止、急停等操作。來自人機(jī)界面、操作板和靠近開

關(guān)的信號(hào)，經(jīng)PLC程序進(jìn)行對(duì)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)日勺轉(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

缸組日勺聯(lián)動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)中靠近開關(guān)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器等電氣器件出現(xiàn)故障，或者急停開

關(guān)、料斗傳感器傳來故障信號(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)，中斷生產(chǎn)，激活報(bào)警燈和蜂鳴器以提醒操作者排除故障。

5.自動(dòng)裝瓶機(jī)示意圖

圖1-1自動(dòng)裝瓶機(jī)示意圖

二、設(shè)計(jì)方案

2.1控制規(guī)定

題目：基于FXON-60MR可編程控制器日勺芻動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制系統(tǒng)

這是一種將一定數(shù)量的藥片自動(dòng)持續(xù)地裝入到藥瓶中的控制任務(wù)，系統(tǒng)的模

擬器示意圖如圖示。

按下按鈕SI、S2或者S3,可持續(xù)每瓶裝入3片、5片或者7片，通過指示

燈Hl、H2或者H3表達(dá)目前每瓶日勺裝藥數(shù)量。當(dāng)選定要裝入瓶中日勺藥片數(shù)量后，

接通系統(tǒng)開關(guān)，電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)皮帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)，延時(shí)5s后（或者采用位置檢測開關(guān)），

皮帶機(jī)上的藥瓶抵達(dá)裝瓶的位置，皮帶機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)電磁閥Y打開裝有藥片的裝置后，通過光電傳感器B1,對(duì)進(jìn)入到藥瓶的

藥片進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)藥瓶中FI勺藥片抵達(dá)預(yù)先選定口勺數(shù)量后，電磁閥Y關(guān)閉，皮帶機(jī)

重新自動(dòng)啟動(dòng)，使藥片裝瓶過程自動(dòng)持續(xù)地運(yùn)行。

假如目前的裝藥過程正在進(jìn)行時(shí)，需要變化藥片裝入數(shù)量（例如由7片改為

5片），則只有在目前藥瓶裝滿后，從下一種藥瓶開始裝入變化后的數(shù)量。

假如在裝藥過程中斷開系統(tǒng)開關(guān)，則在目前藥瓶裝滿后，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

圖2-1自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制系統(tǒng)模擬示意圖

2.2設(shè)計(jì)思緒及可編程控制器簡介

設(shè)計(jì)思緒：選擇PLC控制器作為本課題的控制系統(tǒng)

(1)PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢

老式口勺繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而PLC即可進(jìn)行開關(guān)量控制，又

可進(jìn)行模擬量控制，還能與計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制。

在PLC的編程語言中，梯形圖是使用最廣泛的語言。梯形圖與繼電器控制原

理圖十分相似，沿用了繼電器控制電路日勺元件符號(hào)，僅個(gè)別地方有些不一樣,PLC

與繼電器控制系統(tǒng)相比重要有如下幾點(diǎn)區(qū)別：

構(gòu)成的器件不一樣。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器構(gòu)成的，而PLC則

是由許多“軟繼電器”構(gòu)成。老式的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強(qiáng)的抗干擾能力，

但其用了大量的機(jī)械出點(diǎn)，因物理性能疲勞、塵埃的隔離性及電弧區(qū)I影響，系統(tǒng)

可靠性大大減少。PLC采用無機(jī)械出點(diǎn)日勺邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜日勺控制由PLC

內(nèi)部運(yùn)算器完畢，故壽命長、可靠性高。

觸點(diǎn)日勺數(shù)目不一樣。繼電器的觸點(diǎn)數(shù)較少，一般只有4?8對(duì)；而“軟繼電

器”可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無數(shù)對(duì)。

控制措施不一樣。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間日勺硬接線來實(shí)現(xiàn)的，控制

功能就固定在線路中。PLC控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，只要變化程序，

功能即可變化，控制非常靈活。

工作方式不一樣。在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都

處在受制約狀態(tài)。在PLC中，各“軟繼電器”都處在周期性循環(huán)掃描接通中，每

個(gè)“軟繼電器”受制約接通的時(shí)間是短暫日勺。

(2)PLC與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢

工業(yè)微機(jī)在規(guī)定迅速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。不過，

使用工業(yè)微機(jī)的人員技術(shù)水平規(guī)定較高，一般應(yīng)具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。此

外，工業(yè)微機(jī)在整機(jī)構(gòu)造上尚不能適應(yīng)惡劣日勺工作環(huán)境,抗干擾能力及適應(yīng)性差,

這就是工業(yè)微機(jī)用在工業(yè)現(xiàn)場控制的致命弱點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場日勺電磁輻射干擾、

機(jī)械振動(dòng)、溫度及濕度日勺變化以及超標(biāo)的粉塵，每一項(xiàng)足可以使丁業(yè)微機(jī)不能正

常工作。

PLC針對(duì)工業(yè)次序控制，在工業(yè)現(xiàn)場有很高的可靠性。PLC在電路布局、機(jī)

械構(gòu)造及軟件波及各方面決定了PLC日勺高抗干擾能力。電路布局方面的重要模塊

都采用大規(guī)模與超大規(guī)?？谏准呻娐?，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等口勺通道

保護(hù)功能；在電路構(gòu)造上對(duì)耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都作了周密口勺考慮;

在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了

數(shù)字濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù)。所有這些都是PLC具有非

常高日勺抗干擾能力，從而使PLC絕不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象。PLC采用梯形圖語言編

程，是熟悉電器控制日勺技術(shù)人員易學(xué)易懂，便于推廣。

伴隨PLC功能的不停增強(qiáng)，越來越多地采用了微機(jī)技術(shù)，同步工業(yè)微機(jī)為了

適應(yīng)顧客需要，想提高可靠性、耐用性與便于維修日勺方向發(fā)展，兩者間互相滲透,

差異越來越小。此后，PLC與工業(yè)控制微機(jī)將繼續(xù)共存，在一種控制系統(tǒng)中，使

PLC集中在功能控制上，使微機(jī)集中在信息處理上，兩者相輔相成，共同發(fā)展。

通過性能和特點(diǎn)日勺比較，我覺得PLC更合適做本次設(shè)計(jì)。

(3)PLC自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的設(shè)計(jì)流程

(1)首先根據(jù)課題的控制規(guī)定，查閱有關(guān)資料，確定所要用到的開關(guān)、按鈕、以

及燈泡等電器元器件的個(gè)數(shù)

(2)在確定元器件之后，初步歐I進(jìn)行I/O口日勺分派，并列I/O分派表。

(3)深入細(xì)化控制規(guī)定，繪制工作流程圖，繪出主控電路，硬件接線圖。

(4)根據(jù)上一步的圖樣，初步畫出步進(jìn)指令歐I狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，狀態(tài)梯形圖以及基本

指令的梯形圖兩種措施

(5)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，深入優(yōu)化梯形圖，修改局限性，并重新確定I/O分派、

把梯形圖轉(zhuǎn)化為程序。

(6)根據(jù)計(jì)算機(jī)上口勺調(diào)試畫出程序時(shí)序圖，用于查對(duì)課題的控制規(guī)定。

(7)根據(jù)前面所做［1勺撰寫闡明書。

2.2.1可編程控制器的定義

“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用

可編程的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、次序控制、定期、計(jì)數(shù)和算術(shù)

運(yùn)算等操作啊指令，并通過數(shù)字式、模擬式口勺輸入和輸出，控制多種類型的機(jī)械

或生產(chǎn)過程。課編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一

體、易于擴(kuò)充功能日勺原則設(shè)計(jì)?！鄙鲜鍪菄H電工委員會(huì)于1985年1月對(duì)PLC所

作的權(quán)威性的定義。

對(duì)于PLC時(shí)定義，其補(bǔ)充闡明如下.

以微處理技術(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用于以控制開關(guān)量為主，或包括控制過程參量在內(nèi)

H勺邏輯控制、機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制或過程控制等工業(yè)控制領(lǐng)域H勺新型工業(yè)控制裝置。

2.2.3可編程控制器的特點(diǎn)

（1）通信性和靈活性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛

可編程控制器不一樣于一般以硬件固定連接方式來體現(xiàn)控制機(jī)理日勺控制系

統(tǒng),其控制規(guī)則可根據(jù)不一樣日勺需求以便地以更新軟件來實(shí)現(xiàn)，故其適應(yīng)性極強(qiáng),

尤其合用于控制規(guī)則需要不停更新的場所，如機(jī)械制造、甩力、冶金、建材、煤

炭、化工、石化、醫(yī)療、紡織、食品等，既可應(yīng)用于單機(jī)裝置中，又可以應(yīng)用于

生產(chǎn)線中。

（2）可靠性高，抗干擾的能力極強(qiáng)

可編程控制器在硬件、軟件設(shè)計(jì)上均充足考慮了抗強(qiáng)烈干擾和對(duì)故障進(jìn)行診

斷與容錯(cuò)日勺多種措施，如屏蔽、隔離、濾波、電壓調(diào)整、對(duì)故障日勺在線診斷、對(duì)

程序及數(shù)據(jù)的后備電池保護(hù)、燈D保護(hù)等，使其可靠性較之一般工業(yè)控制裝置高

出諸多。大多數(shù)PLC產(chǎn)品的平均無端障間隔時(shí)間MTBF都可達(dá)數(shù)十萬小時(shí)。有一

種例子可以有力地闡明PLC抗干擾能力的強(qiáng)大：PLC出廠試驗(yàn)中有一項(xiàng)抗干擾試

驗(yàn)，是要承受幅值為1000V、上升時(shí)間為1ns、脈寬為1口s的干擾脈沖沖擊。就

這一特點(diǎn)而言，也使PLC贏得了眾多日勺顧客。

（3）產(chǎn)品系列化、規(guī)?；?、功能完備、性能優(yōu)良

可編程控制器發(fā)展到目前的這種局面，已經(jīng)楣有繁多的品牌，小、中、大系

列齊全，多種功能的裝置和模塊相稱齊備，且性能異常優(yōu)良，顧客只需根據(jù)自己

需要，選擇這些產(chǎn)品予以安裝并連上外部接線就可以以便地構(gòu)成自己的系統(tǒng)。就

功能來說，PLC除了滿足強(qiáng)大的邏輯控制功能外，尚有不少的產(chǎn)品具有運(yùn)動(dòng)控制、

PID過程控制、數(shù)控、數(shù)據(jù)處理以及通信等多種功能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了純開關(guān)量控制

H勺概念。

（4）編制程序簡樸、輕易

由于可編程控制器控制程序充足照顧到了目前工程技術(shù)人員的習(xí)慣，既可用

面向生產(chǎn)過程現(xiàn)場的簡樸指令語句形式編程，又可以用大家普遍熟悉的梯形圖編

程。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，有的可編程控制器還可以使用簡樸易懂的功能圖表編程和模

塊化的程序構(gòu)造（如主控程序構(gòu)造）等。使得編程和變化程序均很以便、靈活。

（5）設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試周期短，擴(kuò)充輕易

如前所述，由于PLC硬軟件產(chǎn)品齊全，故顧客組建系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)

試都很輕易，與一般控制系統(tǒng)相比，大大縮短了周期。由于PLC產(chǎn)品開發(fā)有大量

擴(kuò)展單元或不一樣規(guī)模不一樣功能的模塊，故顧客擴(kuò)充自己系統(tǒng)的規(guī)?；驍U(kuò)充功

能都異常以便。

(6)體積小、重量輕，維護(hù)以便

PLC體積小、重量輕自不待說。PLC由于有自診斷功能，能及時(shí)將故障點(diǎn)顯

示給維修人員，故排除故障相稱順利、簡樸。加之PLC組裝、聯(lián)接簡樸、維修時(shí)

采用更換整個(gè)單元或模塊，故尤其以便。

可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域

近年來，伴隨大規(guī)模集成電路技術(shù)H勺迅猛發(fā)展，功能更強(qiáng)大、規(guī)模不停擴(kuò)

大而價(jià)格日趨低廉H勺元器件不停涌現(xiàn)，促使PLC產(chǎn)品亦隨之功能大增而成本下

降。目前PLC的應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了初期僅用于開關(guān)量控制日勺局面，現(xiàn)將其應(yīng)用

領(lǐng)域簡述于下。

(1)開關(guān)量邏輯控制

這是PLC最廣泛口勺應(yīng)用。已逐漸取代老式的繼電器邏輯控制裝置，被用于單

機(jī)或多機(jī)控制系統(tǒng)以及自動(dòng)生產(chǎn)線上。PLC控制開關(guān)量的能力是很強(qiáng)的，所控制

的入、出點(diǎn)數(shù)有時(shí)多達(dá)幾萬點(diǎn)。由于可以聯(lián)網(wǎng)，因此點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制。所控制

時(shí)如組合時(shí)、時(shí)序日勺、要考慮延時(shí)的、需要進(jìn)行高速計(jì)數(shù)等的邏輯問題都可以處

理。

(2)運(yùn)動(dòng)控制

目前諸多廠商已經(jīng)開發(fā)出大量運(yùn)動(dòng)控制模塊。且功能是給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服

電動(dòng)機(jī)等提供單軸或多軸日勺位置控制，并在控制中滿足合適日勺速度和加速度，以

保證運(yùn)動(dòng)H勺平滑水準(zhǔn)。

(3)過程控制

目前PLC產(chǎn)品中，尚有一大類是針對(duì)生產(chǎn)過程參數(shù)，如溫度、流量、壓力、

速度等的檢測和控制而設(shè)計(jì)的。常用的有模擬量I/O模塊，通過這些模塊，不僅

可以實(shí)現(xiàn)A/D和D/A轉(zhuǎn)換，還可以深入構(gòu)成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)PID一類向生產(chǎn)過程調(diào)整。

而針對(duì)PID閉環(huán)調(diào)整，又有專門的模塊，可以更以便地實(shí)行。這些產(chǎn)品，往往還

引入了智能控制。

(4)數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代日勺PLC己具有數(shù)據(jù)傳送、排序、查表搜索、位操作以及邏輯運(yùn)算、函數(shù)

運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等多種數(shù)據(jù)采集、分析、處理的功能。目前尚有不少企業(yè)，將

PLC的數(shù)據(jù)處理功能與計(jì)算機(jī)數(shù)值控制(CNC)設(shè)備H勺功能緊密結(jié)合在一起，開

發(fā)了用于CNC的JPLC產(chǎn)品。

(5)通信

伴隨網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的逐漸普及，PLC日勺網(wǎng)絡(luò)化通信產(chǎn)品

也在大量被推出。這些產(chǎn)品處理了PLC之間、PLC與其擴(kuò)展部分之間、PLC與上

級(jí)計(jì)算機(jī)之間或其他網(wǎng)絡(luò)間的通信問題。更有某些企業(yè)，還為其PLC系統(tǒng)開發(fā)了

專門H勺網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。這些網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品包括有經(jīng)典的如A-B企業(yè)的高速數(shù)據(jù)通道DH和

DH+、SIEMENS企業(yè)日勺SINEC局域網(wǎng)等。通過這些產(chǎn)品，可將PLC、計(jì)算機(jī)、多種

外設(shè)構(gòu)成局域環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)還可以套非環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)與環(huán)網(wǎng)還可以橋接。網(wǎng)間日勺結(jié)點(diǎn)

可直接或間接地通信、互換信息。聯(lián)網(wǎng)、通信，適應(yīng)了當(dāng)今諸如計(jì)算機(jī)集成制

造系統(tǒng)（CIMS）及智能化工廠等先進(jìn)技術(shù)發(fā)展H勺需要。它使工業(yè)控制從點(diǎn)（Point）

到線（Line）再到面（Aero）,使現(xiàn)場設(shè)備H勺控制、生產(chǎn)線的控制和工廠管理層

的管理及決策連成一體，甚至實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地區(qū)的控制與管理，以發(fā)明更高口勺

境界。需要注意的是，并非所有PLC都具有上述所有功能，越小型MJPLC,其

功能對(duì)應(yīng)也越少。

可編程控制器的發(fā)展?fàn)顩r

PLC發(fā)展至今已經(jīng)有近40年的歷史，伴隨半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信

技術(shù)H勺發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)有翻天覆地H勺變化，PLC亦同樣，伴隨PLC應(yīng)用

領(lǐng)域日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品構(gòu)造都在不停改善，功能日益強(qiáng)大，性價(jià)比越

來越高。

（1）PLC微型化發(fā)展

PLC的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。例如三菱口勺FX-TS系列PLC,

最小的機(jī)種，體積僅為60X90X75mm,相稱于一種繼電器，但卻具有高速L數(shù)、

斜坡、交替輸出及16位四則運(yùn)算等能力，還具有可調(diào)電位器時(shí)間設(shè)定功能。PLC

已不再是初期那種只能進(jìn)行開關(guān)量邏輯運(yùn)算歐I產(chǎn)品了，而是具有越來越強(qiáng)日勺模擬

量處理能力，以及其他過去只有在計(jì)算機(jī)上才能具有的高級(jí)處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)

運(yùn)算、P1D調(diào)整、溫度控制、精確定位、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、報(bào)表記錄等。從這種意義上

說，PLC系統(tǒng)與DCS（集散控制系統(tǒng)）的差異越來越小了，用PLC同樣可以構(gòu)成一

種過程控制系統(tǒng)。

（2）PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)化發(fā)展

PLC網(wǎng)絡(luò)控制是目前控制系統(tǒng)和PLC技術(shù)發(fā)展的時(shí)尚。PLC與PLC之間的聯(lián)

網(wǎng)通信、PLC與上位計(jì)算機(jī)H勺聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。目前，PLC制造商都在

發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)能力。各PLC制造商之間

也在協(xié)商指定通用的通信原則，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC已成為集散控制系

統(tǒng)（DCS）不可缺乏的構(gòu)成部分。

（3）模塊化、智能化發(fā)展

為滿足工業(yè)自動(dòng)化多種控制系統(tǒng)日勺需要，近年來，PLC廠家先后開發(fā)了不少

新器件和模塊，如智能1/0模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障日勺

專用智能模塊等，這些模塊H勺開發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能，擴(kuò)展了PLC的應(yīng)用范

圍，還提高了系統(tǒng)的可靠性。

（4）PLC操作簡易化發(fā)展。

目前PLC推廣的難度之一就是復(fù)雜的編程使得顧客望而卻步，并且不一樣廠

商PLC所有編程日勺語言也不盡相似，顧客往往需要掌握更多種編程語言，難度較

大。PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示

屏等編程和應(yīng)用也是PLC程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，用一般的措施對(duì)它們編程時(shí)，需要

熟悉有關(guān)的特殊存儲(chǔ)器的意義，在編程時(shí)對(duì)它們賦值，運(yùn)行時(shí)通過訪問它們來實(shí)

現(xiàn)對(duì)應(yīng)歐I功能。這些程序往往還與中斷有關(guān)，編程歐I過程既繁瑣又輕易出錯(cuò)，阻

礙了PLC日勺深入推廣應(yīng)用。PLC日勺發(fā)展必然朝著操作簡化對(duì)復(fù)雜任務(wù)日勺編程，在

這一點(diǎn)上西門子就充當(dāng)了先行者，西門子S7-200日勺編程軟件設(shè)計(jì)了大量的編程

向?qū)?，只需要在?duì)話框中輸入某些參數(shù)，就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的顧

客程序，大大以便了顧客H勺使用。

(5)編程語言和編程工具日勺多樣化和原則化

多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC軟件進(jìn)步的一種趨勢。PLC廠家

在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同步，日益向MAP(制造

自動(dòng)化協(xié)議)靠攏，使PLCIfg基本部件，包括輸入輸出模塊、通信協(xié)議、編程語

言和編程工具等方面日勺技術(shù)規(guī)范化和原則化。

2.3功能流程

X7

圖2-3T系統(tǒng)功能流程圖

2.4I/O端口分派表

表2-4-1I/O分派

編程元件I/O端子電路器件作用

X000K工作開關(guān)

X001SB1每瓶裝3片按鈕

X002SB2每瓶裝5片按鈕

輸入繼電器

X003SB3每瓶裝7片按鈕

XOO4SQ位置開關(guān)

X005B1光電傳感器

Y000KM皮帶機(jī)接觸器

Y00IYV電磁閥

輸出繼電器YOO2H13片指示燈

Y003H25片指示燈

Y004H37片指示燈

表2-4-2其他編程元件日勺地址分派

編程元件編程地址用途

SO準(zhǔn)備

S20皮帶機(jī)輸送空瓶

狀態(tài)期S21每瓶裝3片

S31每瓶裝5片

S41每瓶裝7片

Cl設(shè)定值K3

計(jì)數(shù)器C2設(shè)定值K5

C3設(shè)定值K7

TO設(shè)定值K20

電氣原理圖

圖2-5-1主電路控制圖

2.6PLC接線圖

AC

圖2-5-2PLC接線圖

2.7設(shè)計(jì)方案一：步進(jìn)指令編程法

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖.

SO

圖2-7-1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

狀態(tài)梯形圖

A4c八八C

C/、

OD

□n

而

而

):

口

口

圖2-7-2狀態(tài)梯形圖

(1)信號(hào)預(yù)處理模塊

使所有日勺狀態(tài)器SO、S2()、S21、S31>S41復(fù)位,為后續(xù)環(huán)節(jié)日勺進(jìn)行做好準(zhǔn)

備，再置位SO,步進(jìn)開始，當(dāng)開關(guān)X000打開時(shí)置位S20,皮帶機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。梯

形圖程序如圖2-7-3所小。

圖2-7-3

(2)藥瓶移位及藥片裝瓶模塊

S20已經(jīng)置位，選擇裝藥數(shù)量，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置時(shí)，位置檢測器檢測到皮帶

上的藥瓶到達(dá)裝瓶日勺指定位置(X004打開)，就開始按照選擇日勺藥片數(shù)量進(jìn)行裝

圖2-7-4

(3)狀態(tài)指示及藥片計(jì)數(shù)模塊

上一步選擇好了藥片數(shù)量，使對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器置位，這是裝3片藥片，電磁閥

(Y001)打開，3片指示燈Hl(Y002)點(diǎn)亮，光電傳感器(X005)精確控制藥片

數(shù)量為3片,置位準(zhǔn)備工作開關(guān)SO,為裝下一瓶準(zhǔn)備。其梯形圖如圖2-7-5所示。

上一步選擇好了藥片數(shù)量，使對(duì)應(yīng)日勺狀態(tài)器置位，若為裝5片藥片，電磁閥

(Y001)打開，5片指示燈H2(Y003)點(diǎn)亮,光電傳感器(X005)精確控制藥片

數(shù)量為5片,年位準(zhǔn):備工作開關(guān)SO,為裝下一瓶準(zhǔn)備a其梯形圖如圖2-7-6所示。

T0

1T

圖2-7-6

上一步選擇好了藥片數(shù)量，使對(duì)應(yīng)日勺狀態(tài)器置位，這是裝7片藥片，電磁閥

(Y001)打開，7片指示燈H3(Y004)點(diǎn)亮，光電傳感器(X005)精確控制藥片數(shù)量

為7片，置位準(zhǔn)備工作開關(guān)SO,為裝下一瓶準(zhǔn)備。其梯形圖如圖2?7?7所示。

圖2-7-7

語句表程序19SETS41

0LDM800220STLS21

1ZRSTSOS4121OUTY001

2SETSO22OUTY002

3STLSO

4LDXOOO23LDX005

5SETS2024OUTClK3

6STLS2025STLS31

7OUTYOOO26OUTY001

8RSTCl27OUTY003

9RSTC228LDX005

10RSTC329OUTC2K5

11LDX00430STLS41

12ANDX00131OUTY001

13SETS2132OUTY004

14LDX00433LDX005

15ANDX00234OUTC3K7

16SETS3135STLS21

17LDX00436LDCl

18ANDX00337OUTSO

38STLS31

39LDC2

40OUTSO

41STLS41

42LDC3

43OUTSO

44RET

45END

過程時(shí)序圖

X000

X001

X002

)i1n1:n

X003-----H----

X0()4_juUJ

X005

J「」

Cl開關(guān)ri~\~；i~

C2開關(guān)

C3開關(guān)

YOOOJ_nh

Y001

Y002

Y003

Y0()4

圖2-7-8過程時(shí)序圖

2.8設(shè)計(jì)方案二：基本指令編程法

梯形圖

IT

圖2-8-1梯形圖

(1)皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)模塊

狀況一：裝藥機(jī)未計(jì)數(shù)，藥瓶未抵達(dá)行程開關(guān)位置。

當(dāng)系統(tǒng)開關(guān)(X000)打開后，系統(tǒng)檢測到藥瓶未到達(dá)行程開關(guān)(X004)的位置,

使X004常閉觸點(diǎn)通電，帶動(dòng)皮帶機(jī)(Y000)運(yùn)轉(zhuǎn)，同步復(fù)位3個(gè)計(jì)數(shù)器。

狀況二：裝藥機(jī)目前瓶裝藥結(jié)束，藥瓶仍處在行程開關(guān)位置。

當(dāng)系統(tǒng)開關(guān)(X000)打開后，系統(tǒng)檢測到藥瓶仍處在行程開關(guān)(X004)的位置,

使X004常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)需要通過M0觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)(Y000)的運(yùn)轉(zhuǎn)，M0

在Cl、C2、C3其中一種計(jì)數(shù)完畢之后接通2s后復(fù)位，TO的作用是使已裝完藥

的藥瓶完全離開行程開關(guān)的位置后再斷開MOo如圖2-8-2所示

T/C八

圖2-8-2

(2)狀態(tài)指示及藥片計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)模塊

上一步使空藥瓶抵達(dá)指定位置后，行程開關(guān)(X004)打開，選擇裝3片藥片按鈕

(X001),電磁閥(Y001)打開,3片指示燈Hl(Y002)點(diǎn)亮，光電傳感器(XDO5)

精確控制藥片數(shù)量為3片，裝完后通過C1常閉觸點(diǎn)關(guān)閉電磁閥和指示燈，并在

梯形圖中加入其他裝藥方案的互鎖，其梯形圖如圖2-8-3所示

圖2-8-3

上一步使空藥瓶抵達(dá)指定位置后，行程開美(X004)打開，選擇裝5片藥片按鈕

(X002),電磁閥(Y001)打開,5片指示燈Hl(Y003)點(diǎn)亮,光電傳感器(X005)

精確控制藥片數(shù)量為5片，裝完后通過C2常閉觸點(diǎn)關(guān)閉電磁閥和指示燈，并在

梯形圖中加入其他裝藥方案的互鎖，其梯形圖如圖2-8-4所示

上一步使空藥瓶抵達(dá)指定位置后，行程開關(guān)(X004)打開，選擇裝5片藥片按鈕

(X002),電磁閥(Y001)打開，5片指示燈HI(Y003)點(diǎn)亮,光電傳感器(X005)

精確控制藥片數(shù)量為5片，裝完后通過C2常閉觸點(diǎn)關(guān)閉電磁閥和指示燈，并在

梯形圖中加入其他裝藥方案的互鎖，其梯形圖如圖2-8-5所示

圖2-8-5

語句表程序19ORY003

0LDIX00420ANIY002

1ORMO21ANIY004

2ANDXOOO22ANIC2

3OUTYOOO

4RSTCl23OUTY001

5RSTC224OUTY003

6RSTC325ANDX005

7LDX00426OUTC2K5

8ANDX00127LDX004

9ORY00228ANDX003

10AN1Y00329ORY004

11ANIY00430ANIY002

12ANICl31ANIY003

13OUTY00132ANIC3

14OUTY00233OUTY001

15ANDX00534OUTY004

16OUTClK335ANDX005

17LDX00436OUTC3K7

18ANDX00237LDCl

38ORC2

39ORC3

40ORMO

41ANITO

42OUTMO

43OUTTOK20

44END

2.9調(diào)試運(yùn)行與問題分析

(1)試驗(yàn)設(shè)備

FX1N-60MR可編程控制器一臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)一臺(tái)

⑵試驗(yàn)現(xiàn)象

及算機(jī)模擬接通系統(tǒng)K(X000)之后,模擬按下行程開關(guān)SQ(X004)和3片

裝藥按鈕SBl(XOOl)之后,電磁閥打開(Y001亮)3片指示燈H1亮(Y002)，同

步光電開關(guān)開始計(jì)數(shù)藥片，在裝藥過程中斷開系統(tǒng)開關(guān)K無反應(yīng)，切換其他裝藥

量方案無效，需等到目前裝藥結(jié)束后才可停止和切換方案，滿足課題的控制規(guī)定。

對(duì)于5片裝藥方案和7片裝藥方案也與之同理。

(3)調(diào)試問題分析

設(shè)計(jì)方案一：

a)程序一開始需要對(duì)計(jì)數(shù)器Cl、C2、C3復(fù)位處理，否則程序在運(yùn)行一遍之后

將不能在執(zhí)行第二遍，原因是計(jì)數(shù)器還在置位的狀態(tài)，不滿足課題日勺持續(xù)自

動(dòng)裝藥H勺控制規(guī)定。

b)