1、摘 要醫(yī)藥行業(yè)中，醫(yī)藥包裝機(jī)械產(chǎn)品種類(lèi)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(lèi)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(mén)子s7-200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)

2、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)bstractIn the pharmaceutical industry, pharmaceutical packaging machinery product variety, drug shape, nature, packaging requirements vary widely, and large output. We focused on the domestic pharmaceutical companies to

3、 small class of high-speed automatic packing machine pills urgent needs, especially the design of the pharmaceutical packaging machine control system to solve.Using Siemens S7-200 control system in this design ,the desired function is divided into five, send bottles respectively, on the thread, drug

4、 quality testing, pharmaceutical bottling count, cover and finished counting function. Using PLC control bottling machine, threading machine on, cover the motor and motor control belt rolling operation, to achieve the machine starting, stopping, and changing the function of filling grains, and the s

5、ystem is capable of drugs and finished filling grains count in order to achieve a bottling machine running automation.The designed control system using PLC as the core control, the main advantages of stable operation, high reliability, and the PLC programming is simple, use is also very convenient.

6、PLC is used as the cone control in this system.It has many advantage,such as stable operation.h reliability,simple programming.very convenient using.Using PLC make the drug packaging is more simple and convenient.Key words：Pharmaceutical packaging；PLC control bottle filling machine；The automatic con

7、trol；Automatic filling目 錄第1章 緒 論11.1 藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)11.2 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52.1 系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)52.2 PLC的主要功能72.3 PLC控制與繼電器控制的比較72.4 PLC控制與單片機(jī)控制的區(qū)別82.5 PLC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)113.1 I/O分析113.2 PLC及擴(kuò)展模塊的選型123.3 I/O編址153.4 I/O地址分配173.5 傳感器的選型183.5.1 光電傳感器的選型183.5.2 接近開(kāi)關(guān)的選型193.5.3 電感傳感器的選型

8、203.6 步進(jìn)電機(jī)的選型233.7 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇253.8 對(duì)藥品計(jì)數(shù)和成品計(jì)數(shù)的顯示283.9 電磁閥的選型303.10 頻率發(fā)生器選型31第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)324.1 整體流程圖324.2 上螺紋模塊流程圖334.3 藥品檢測(cè)模塊流程圖344.4 裝藥模塊流程圖354.5 各模塊皮帶控制流程圖364.6 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1.1 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(lèi)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(lèi)眾多，目前醫(yī)藥包裝設(shè)備中，大顆粒、規(guī)

9、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1.41.6mm)與超小瓶(瓶口內(nèi)徑約3mm，瓶蓋為T(mén) 字形，塞口直徑約3.2mm，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(lèi)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(lèi)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(chǎng)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

10、勢(shì)，大量的生產(chǎn)線(xiàn)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(chǎng)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(xiāo)售了600多條生產(chǎn)線(xiàn)，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?lài)?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)

11、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(mǎn)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(mǎn)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

12、，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(chǎng)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(chǎng)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)

13、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

14、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(chǎng)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。1.2 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)

15、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(0.3mm )。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

16、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(mǎn)足0.3mm 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(pán)。本自動(dòng)包裝機(jī)也應(yīng)用類(lèi)似方式。數(shù)粒圓盤(pán)孔徑為1.5mm，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(mǎn)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

17、機(jī)帶動(dòng)的數(shù)粒圓盤(pán)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(pán)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(pán)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

18、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(0.3mm )。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

19、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(xiàn)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2.1 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

20、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

21、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2.1 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(pán), 利用SHSO2 DZPA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

22、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、SHSO2 DZPA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(chēng)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(chēng)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

23、上設(shè)置SHSO2 DZPA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(mǎn)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(pán), 通過(guò)SHSO2 DZPA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

24、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SHSO2 DZPA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。2.2 PLC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(hù)

25、提供了很多計(jì)時(shí)器, 且時(shí)間設(shè)定值可由用戶(hù)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(hù)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)。 2.3 PLC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(xiàn)連接, 連線(xiàn)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

26、當(dāng)中, 改變程序, 便可改變邏輯。連線(xiàn)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

27、器設(shè)備觸點(diǎn)數(shù)目的有限性和連線(xiàn)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(zhuān)用的輸人和輸出模塊, 理論上連接可以無(wú)窮多。連線(xiàn)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

28、護(hù)提供便利。 2.4 PLC控制與單片機(jī)控制的區(qū)別1 .PLC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(chǎng)家的PLC有相同的工作原理，類(lèi)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

29、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。2.5 PLC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

30、、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(xiàn)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。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

31、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)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P L C 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2.2 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2.2 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

32、、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

33、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 I/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3.1所示：表3.1 輸入輸出信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)4個(gè)

34、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)2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)3.2 PLC及擴(kuò)展模塊的選型根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)確定，S7-200可編程控制器是德國(guó)西門(mén)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(xiàn)圈，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能夠滿(mǎn)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

35、湊的結(jié)構(gòu)，低廉的成本，功能強(qiáng)大的指令集使得S7-200PLC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3.1所示:圖3.1 S7-200 為了能夠滿(mǎn)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S7-200PLC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(xiàn)圖如圖3.2所示圖3.2 PLC CPU226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

36、，也不會(huì)產(chǎn)生地線(xiàn)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(xiàn)的時(shí)候作1L、2L、3L接到L1端，1M、2M接M端。通常PLC的輸入類(lèi)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(xiàn)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(mǎn)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

37、可以滿(mǎn)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3.3所示：圖3.3 EM223本設(shè)計(jì)中選用了16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出的EM223(6ES7 223-1BL22-0XA0 )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(xiàn)圖如圖3.4所示：圖3.4 EM223 外部接線(xiàn)圖由于主機(jī)的模擬量輸入輸出滿(mǎn)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(mǎn)足系統(tǒng)的要求。圖3.5為EM235的實(shí)物圖。圖3.5 EM235下

38、面圖3.6和圖3.7為EM232和EM235的外部接線(xiàn)圖：圖3.6 EM2353.3 I/O編址下面是主機(jī)與各個(gè)模塊的連接圖：主機(jī)CPU226模塊1EM223DI16/D16模塊2EM235AI4/AO1圖3.8 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。S7-200系統(tǒng)所擴(kuò)展對(duì)輸入/輸出的編址規(guī)則為：1.同類(lèi)型的輸入或輸出點(diǎn)的模塊進(jìn)行順

39、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(mǎn)8位的，未用位不能分配給I/O鏈的后續(xù)模塊。3.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3.2 各模塊編址主機(jī)I/O模塊1I/O模塊2I/OI0.0Q0.0I3.0Q2.0AIW0AQW10I0.1Q0.1I3.1Q2.1AIW2I0.2Q0.2I3.2Q2.2AIW6I0.3Q0.3I3.3Q2.3AIW8I0.4Q0.4I3.4Q2.4I0.5Q0.5I3.5Q2.5I0.6Q0.6I3.6Q2.6I0.7Q0.7I3.7Q2.7I1.0Q1.0I4.0Q3.0I1.1Q1.1I4.1Q3

40、.1I1.2Q1.2I4.2Q3.2I1.3Q1.3I4.3Q3.3I1.4Q1.4I4.4Q3.4I1.5Q1.5I4.5Q3.5I1.6Q1.6I4.6Q3.6I1.7Q1.7I4.7Q3.7I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.6I2.73.4 I/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(lèi)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(lèi)型模塊的有無(wú)以及所處的位置不影響本類(lèi)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

41、分配如表3.6所示：表3.3 I/O分配表序號(hào)名 稱(chēng)符號(hào)輸入點(diǎn)符號(hào)名 稱(chēng)輸出點(diǎn)11號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S1I0.0HL11電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.022號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S2I0.1HL21電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.133號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S3I0.2HL31電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.244號(hào)電機(jī)開(kāi)關(guān)S4I0.3HL42電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.35藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)1S4I0.3HL5 2電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.46藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)2S5I0.4HL62電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.57藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)3S6I0.5HL73電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.68藥量調(diào)控開(kāi)關(guān)4S7I0.6HL83電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q0.79送藥機(jī)開(kāi)關(guān)S8I0.7HL93電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.010上螺紋

42、機(jī)開(kāi)關(guān)S9I1.0HL104電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.111上蓋電機(jī)開(kāi)關(guān)S10I1.1HL114電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.212光電傳感器1YA1I1.2HL124電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.313光電傳感器2YA2I1.3HL135電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.414光電傳感器3YA3I1.4HL145電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.515光電傳感器4YA4I1.5HL155電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.616計(jì)數(shù)光電傳感器1YA5I1.6HL166電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q1.717計(jì)數(shù)光電傳感器2YA6I1.7HL176電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q2.018電感傳感器SB1I2.0HL186電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q2.119硬件復(fù)位按鈕SB2I2.1HL197電機(jī)驅(qū)動(dòng)

43、器接口Q2.220故障信號(hào)SB3I2.2HL207電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q2.3211號(hào)電感傳感器SB4AIW14HL217電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口Q2.4222號(hào)電感傳感器SB5AIW16KM1開(kāi)始上螺紋Q2.523開(kāi)始上蓋Q2.624開(kāi)始送藥Q2.725藥量調(diào)控1Q3.026藥量調(diào)控2Q3.127藥量調(diào)控3Q3.228藥量調(diào)控4Q3.329303.5 傳感器的選型3.5.1 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

44、電傳感器選用SHSO2 DZPA，如圖3.3所示：圖3.9 SHSO2 DZPA主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓：VAC20.250V額定工作電流：mA3A額定檢測(cè)距離: m5-10m輸出形式: 觸點(diǎn)輸出響應(yīng)時(shí)間: ms3ms重復(fù)精度 0.3mm連接方式: 引線(xiàn)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

45、.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。3.5.2 接近開(kāi)關(guān)的選型圖3.10 M6.5T 遠(yuǎn)距離接近開(kāi)關(guān)下面為M6.5T 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1/2/3mm 2/4/6mm外形規(guī)格M6.5*40輸出方式NPN/PNP NO/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2.5V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35-95%防護(hù)等級(jí)

46、IP67下圖為光電傳感器與PLC的外部接線(xiàn)圖：圖3.11 光電傳感器外部接線(xiàn)圖3.5.3 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QL-G-K2如圖3.4所示：圖3.12 QL-G-K2主要技術(shù)參數(shù)額定工作電壓：VAC20.250V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(xiàn)工作環(huán)境溫度: -20.70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0.01微米的位移變化。傳

47、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(xiàn)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(xiàn)性誤差可達(dá)0.05%0.1%。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(chēng)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(xiàn)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

48、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(xiàn)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(chē)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3.13為系統(tǒng)選用的電感式位移傳感器，它的型號(hào)是SDV 20。具體的技術(shù)參數(shù)如表3.1所示，符合設(shè)計(jì)要求。圖3.13 電感式位移傳感器表3.1 電感式位移傳感器具體參數(shù)量程0200mm接線(xiàn)方式二

49、線(xiàn)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)備圖3.14 電感傳感器接線(xiàn)圖3.6 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。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(zhuān)業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)

50、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）。可以通過(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3-5%，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

51、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80-90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

52、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3.15 130mmHB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(Step Angle) 1.2步距精度(Step Accuracy) 5%溫 升(Temperature Rise) 80 Max環(huán)境溫度(Ambient Temperature Range) -20+50絕緣等級(jí)(Insulation Class) B絕緣電阻(Insulation Resistance) 500VDC 100M Min絕緣強(qiáng)度(Dielectric Strength) 500VAC 50Hz 1Ma Minute徑向跳動(dòng)(radial runout) 0.025mmMax(450g 負(fù)載)軸向間隙(axial clearance) 0.3mmMax(450g 負(fù)載)型號(hào)Model步距角Step Angle(O)機(jī)身長(zhǎng)Le