自动药片装瓶机课程设计.docx
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自动药片装瓶机课程设计
一、可编程操纵器的自动药片装瓶机操纵系统简介
1.自动装药机的研究现状
技术工艺，是衡量一个企业是不是具有先进性，是不是具有市场竞争力，是不是能不断领先于竞争者的重要指标依据。
随着我国药物生产设备市场的迅猛进展，与之相关的生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的核心。
了解国内外药物装瓶设备生产技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势关于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。
目前食物药品平安的现状十分不容乐观，国家食物药品监督治理局发觉两大现状致使近几年药品平安型突发事件的频繁发生，一是药品生产企业不按生产工艺生产、规避监管，潜在不平安因素。
二是在非GMP流水线厂房生产药品。
若是想改变此现状，要着力排除问题隐患，从生产环节入手，采纳自动化生产，自动装瓶机解决了生产中的许多问题。
医药行业中，医药包装机械产品种类丰硕，药品的形状、性质、包装要求等不同专门大，且产量大。
因此，自动装瓶机品种众多，目前医药包装设备中，大颗粒、规那么形状的药丸自动包装技术已经超级成熟，国内外均有相关设备，但针对异型粒、异型瓶等包装技术那么较为有限。
PLC通过USS通信协议直接操纵电机,不仅能够实现对装药机方式运行的操纵,而且能够依照需要灵活操纵装药时刻,达到节约电能,降低本钱,提高生产质量的目的。
2.自动装药机的研究目的及意义
手工装瓶直接接触药品，长期接触药品的人会对躯体造成损害，采纳自动装瓶机杜绝了这种现象的发生，同时幸免了人与药品接触带来的对药品的污染，保证了药品的质量，符合药用要求，符合保障人体健康、平安的标准。
手工装瓶生产难于治理，容易显现纰漏和混乱，自动装瓶机，成立一个能操纵整个数据中心运营的综合性治理平台使治理加倍强调流程和自动化，改善了经营系统，提高了工作效率，使企业运营更有加稳固。
考虑到对药品包装的特殊要求，主若是避免塑料瓶内的药品气体挥发和外部气体向瓶内渗透，要求塑料瓶口与瓶盖间有专门好的密封性能。
自动装瓶性能够知足药品包装的这种性能要求，同时排除人为因素对药品灌装的不合格的处置动作，提高灌装质量。
目前，我国制剂生产能力不够，医院配制制剂品种较多，不能知足市场需求，无法保障药品及时供给。
利用有效新型的片剂自动装瓶机，明显地降低了片剂装瓶包装的劳动强度和生产本钱，提高了生产效率，缩短了生产周期，社会效益和经济效益明显增加。
3.生产工作进程和要求
高速自动装瓶机大体可分为4个动作机构：
主传动机构、数粒机构、自动供瓶机构和自动供盖封盖机构。
通过以上4个机构的联动实现包装产品传动、药丸高速计数、自动供瓶和自动供盖封盖等功能。
生产中，主传动机构作为整个生产进程的运输链，连接所有的动作。
供瓶、数粒、供盖封盖这三个生产进程都将在这条主传动机构上完成。
其中供瓶机构为：
从料斗中落下的瓶，通过电动震动器和震动通道，依次进入落瓶通道，通道中有三组气缸联动，保证瓶子在设计时刻内以正确的方向进入主传动链，以后输送到数粒机构。
瓶子到了数粒机构后，开始数粒模块。
数粒圆盘在步进电机带动下转动所设计的角度，从料斗当选诞生产要求的药粒粒数，通过落粒通道落入瓶中。
装有药粒的药瓶继续被传动链带至供盖封盖机构。
盖子通过料斗和震动器、震动通道依次进入等待区域，钳盖用气缸组将盖子钳起，由步进电机带至药瓶上方，然后由该气缸组与压盖气缸组配合完成封盖动作。
高速自动装瓶机的自动操纵必需知足以下要求：
（1）装瓶速度280瓶/min；
（2）人机界面友好，方便自动操纵检测，在必然范围内，可通过输入参数调剂生产速度和装瓶药粒的粒数；
（3）各动作连贯和谐，保证生产顺利；
（4）系统显现故障或需要添加瓶、盖、粒时，能自动报警和提示。
4.硬件系统结构
依照自动装瓶机的操纵功能要求，设计该设备操纵系统的结构方案。
整个操纵系统可在友好的人机界面环境下输入生产参数，包括主传动步进电机转速、数粒步进电机转速、数粒粒数、供盖步进电机转速、延不时刻等。
在系统操作面板上，可进行生产开始、生产停止、急停等操作。
来自人机界面、操作板和接近开关的信号，经PLC程序进行相应的处置，变成步进电机正/反转、电机转速、步数等操纵命令输出到步进电机驱动器，驱动步进电机，实现主传动链前进、数粒电机和供盖步进电机的转动，或输出到继电器，驱动电磁阀动作，实现各个气缸组的联动；当系统中接近开关、步进驱动器等电气器件显现故障，或急停开关、料斗传感器传来故障信号时，这些故障信号可实时反馈到PLC，经PLC报警故障中断程序处置，可在人机界面上实时显示故障缘故和记录该报警信息，并输出操纵信号，中止生产，激活报警灯和蜂鸣器以提示操作者排除故障。
5.自动装瓶机示用意
图1-1自动装瓶机示用意
二、设计方案
操纵要求
题目:
基于FX0N–60MR可编程操纵器的自动药片装瓶机操纵系统
这是一个将必然数量的药片自动持续地装入到药瓶中的操纵任务，系统的模拟器示用意如图示。
按下按钮S一、S2或S3，可持续每瓶装入3片、5片或7片，通过指示灯H一、H2或H3表示当前每瓶的装药数量。
被选定要装入瓶中的药片数量后，接通系统开关，电动机M驱动皮带轮运转，延时5S后（或采纳位置检测开关），皮带机上的药瓶抵达装瓶的位置，皮带机停止运转。
当电磁阀Y打开装有药片的装置后，通过光电传感器B1，对进入到药瓶的药片进行计数，当药瓶中的药片抵达预先选定的数量后，电磁阀Y关闭，皮带机从头自动启动，使药片装瓶进程自动持续地运行。
若是当前的装药进程正在进行时，需要改变药片装入数量（例如由7片改成5片），那么只有在当前药瓶装满后，从下一个药瓶开始装入改变后的数量。
若是在装药进程中断开系统开关，那么在当前药瓶装满后，系统停止运行。
图2-1自动药片装瓶机操纵系统模拟示用意
设计思路及可编程操纵器简介
设计思路：
选择PLC操纵器作为本课题的操纵系统
（1）PLC与继电器操纵系统相较优势
传统的继电器操纵只能进行开关量的操纵，而PLC即可进行开关量操纵，又可进行模拟量操纵，还能与运算机联成网络，实现分级操纵。
在PLC的编程语言中，梯形图是利用最普遍的语言。
梯形图与继电器操纵原理图十分相似，沿用了继电器操纵电路的元件符号，仅个别地址有些不同。
PLC与继电器操纵系统相较要紧有以下几点区别：
组成的器件不同。
继电器操纵线路是由许多硬件继电器组成的，而PLC那么是由许多“软继电器”组成。
传统的继电器操纵系统本来有很强的抗干扰能力，但其用了大量的机械出点，因物理性能疲劳、尘埃的隔离性及电弧的阻碍，系统靠得住性大大降低。
PLC采纳无机械出点的逻辑运算微电子技术，复杂的操纵由PLC内部运算器完成，故寿命长、靠得住性高。
触点的数量不同。
继电器的触点数较少，一样只有4～8对；而“软继电器”可供编程的触点数有无数对。
操纵方式不同。
继电器操纵系统是通过元件之间的硬接线来实现的，操纵功能就固定在线路中。
PLC操纵功能是通过软件编程来实现的，只要改变程序，功能即可改变，操纵超级灵活。
工作方式不同。
在继电器操纵线路中，当电源接通时，线路中各继电器都处于受制约状态。
在PLC中，各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中，每一个“软继电器”受制约接通的时刻是短暂的。
（2）PLC与工业微机操纵系统相较优势
工业微机在要求快速、实时性强、模型复杂的工业操纵中占有优势。
可是，利用工业微机的人员技术水平要求较高，一样应具有必然的运算机专业知识。
另外，工业微机在整机结构上尚不能适应恶劣的工作环境，抗干扰能力及适应性差，这确实是工业微机用在工业现场操纵的致命弱点。
工业生产现场的电磁辐射干扰、机械振动、温度及湿度的转变和超标的粉尘，每一项足能够使工业微机不能正常工作。
PLC针对工业顺序操纵，在工业现场有很高的靠得住性。
PLC在电路布局、机械结构及软件涉及各方面决定了PLC的高抗干扰能力。
电路布局方面的要紧模块都采纳大规模与超大规模的集成电路，在输入输出系统中采纳完善隔离等的通道爱惜功能；在电路结构上对耐热、防潮、防尘及防震等各方面都作了周密的考虑；在电路硬件方面采纳了隔离、屏蔽、滤涉及接地等抗干扰技术；在软件上采纳了数字滤涉及循环扫描、成批输入、成批输出处置技术。
所有这些都是PLC具有超级高的抗干扰能力，从而使PLC绝可不能显现死机的现象。
PLC采纳梯形图语言编程，是熟悉电器操纵的技术人员易学易懂，便于推行。
随着PLC功能的不断增强，愈来愈多地采纳了微机技术，同时工业微机为了适应用户需要，想提高靠得住性、耐用性与便于维修的方向进展，二者间彼此渗透，不同愈来愈小。
尔后，PLC与工业操纵微机将继续共存，在一个操纵系统中，使PLC集中在功能操纵上，使微机集中在信息处置上，二者相辅相成，一起进展。
通过性能和特点的比较，我感觉PLC更适合做本次设计。
（3）PLC自动药片装瓶机的设计流程
（1）第一依照课题的操纵要求，查阅相关资料，确信所要用到的开关、按钮、以及灯泡等电器元器件的个数
（2）在确信元器件以后，初步的进行I/O口的分派，并列I/O分派表。
（3）进一步细化操纵要求，绘制工作流程图，绘出主控电路，硬件接线图。
（4）依照上一步的图样，初步画出步进指令的状态转移图，状态梯形图和大体指令的梯形图两种方式
（5）在运算机上进行调试，进一步优化梯形图，修改不足，并从头确信I/O分派、把梯形图转化为程序。
（6）依照运算机上的调试画出程序时序图，用于查对课题的操纵要求。
（7）依照前面所做的撰写说明书。
.1可编程操纵器的概念
“PLC是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采纳可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序操纵、按时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，操纵各类类型的机械或生产进程。
课编程操纵器及其有关设备，都应按易于与工业操纵器系统联成一体、易于扩充功能的原那么设计。
”上述是国际电工委员会于1985年1月对PLC所作的权威性的概念。
关于PLC的概念，其补充说明如下。
以微处置技术为基础，应用于以操纵开关量为主，或包括操纵进程参量在内的逻辑操纵、机电运动操纵或进程操纵等工业操纵领域的新型工业操纵装置。
2可编程操纵器的特点
（1）通信性和灵活性强，应用普遍
可编程操纵器不同于一样以硬件固定连接方式来表现操纵机理的操纵系统，其操纵规那么可依照不同的需求方便地以更新软件来实现，故其适应性极强，尤其适用于操纵规那么需要不断更新的场合，如机械制造、电力、冶金、建材、煤炭、化工、石化、医疗、纺织、食物等，既可应用于单机装置中，又能够应用于生产线中。
（2）靠得住性高，抗干扰的能力极强
可编程操纵器在硬件、软件设计上均充分考虑了抗强烈干扰和对故障进行诊断与容错的各类方法，如屏蔽、隔离、滤波、电压调整、对故障的在线诊断、对程序及数据的后备电池爱惜、WTD爱惜等，使其靠得住性较之一样工业操纵装置高出很多。
大多数PLC产品的平均无端障距离时刻MTBF都可达数十万小时。
有一个例子能够有力地说明PLC抗干扰能力的壮大：
PLC出厂实验中有一项抗干扰实验，是要经受幅值为1000V、上升时刻为1ns、脉宽为1μs的干扰脉冲冲击。
就这一特点而言，也使PLC博得了众多的用户。
（3）产品系列化、规模化、功能完备、性能优良
可编程操纵器进展到目前的这种局面，已经拥有繁多的品牌，小、中、大系列齐全，各类功能的装置和模块相当齐全，且性能异样优良，用户只需依照自己需要，选择这些产品予以安装并连上外部接线就能够够方便地组成自己的系统。
就功能来讲，PLC除知足壮大的逻辑操纵功能外，还有很多的产品具有运动操纵、PID进程操纵、数控、数据处置和通信等各类功能，远远超越了纯开关量操纵的概念。
（4）编制程序简单、容易
由于可编程操纵器操纵程序充分照顾到了此刻工程技术人员的适应，既可用面向生产进程现场的简单指令语句形式编程，又能够用大伙儿普遍熟悉的梯形图编程。
关于复杂系统，有的可编程操纵器还能够利用简单易懂的功能图表编程和模块化的程序结构（如主控程序结构）等。
使得编程和改变程序均很方便、灵活。
（5）设计、安装、调试周期短，扩充容易
如前所述，由于PLC硬软件产品齐全，故用户组建系统时，设计、安装、调试都很容易，与一样操纵系统相较，大大缩短了周期。
由于PLC产品开发有大量扩展单元或不同规模不同功能的模块，故用户扩充自己系统的规模或扩充功能都异样方便。
（6）体积小、重量轻，保护方便
PLC体积小、重量轻自不待说。
PLC由于有自诊断功能，能及时将故障点显示给维修人员，故排除故障相当顺利、简单。
加上PLC组装、联接简单、维修时采纳改换整个单元或模块，故专门方便。
可编程操纵器的应用领域
最近几年来，随着大规模集成电路技术的迅猛进展，功能更壮大、规模不断扩大而价钱日趋低廉的元器件不断涌现，促使PLC产品亦随之功能大增而本钱下降。
目前PLC的应用已经远远超越了初期仅用于开关量操纵的局面，现将其应用领域简述于下。
（1）开关量逻辑操纵
这是PLC最普遍的应用。
已慢慢取代传统的继电器逻辑操纵装置，被用于单机或多机操纵系统和自动生产线上。
PLC操纵开关量的能力是很强的，所操纵的入、出点数有时多达几万点。
由于能够联网，因此点数几乎不受限制。
所操纵的如组合的、时序的、要考虑延时的、需要进行高速计数等的逻辑问题都能够解决。
（2）运动操纵
目前很多厂商已经开发出大量运动操纵模块。
且功能是给步进电动机或伺服电动机等提供单轴或多轴的位置操纵，并在操纵中知足适当的速度和加速度，以保证运动的滑腻水准。
（3）进程操纵
当前PLC产品中，还有一大类是针对生产进程参数，如温度、流量、压力、速度等的检测和操纵而设计的。
经常使用的有模拟量I/O模块，通过这些模块，不仅能够实现A/D和D/A转换，还能够进一步组成闭环，实现PID一类的生产进程调剂。
而针对PID闭环调剂，又有专门的模块，能够更方便地实施。
这些产品，往往还引入了智能操纵。
（4）数据处置
现代的PLC已具有数据传送、排序、查表搜索、位操作和逻辑运算、函数运算、矩阵运算等多种数据搜集、分析、处置的功能。
目前还有很多公司，将PLC的数据处置功能与运算机数值操纵（CNC）设备的功能紧密结合在一路，开发了用于CNC的PLC产品。
（5）通信
随着网络的进展和运算机集散操纵系统的慢慢普及，PLC的网络化通信产品也在大量被推出。
这些产品解决了PLC之间、PLC与其扩展部份之间、PLC与上级运算机之间或其他网络间的通信问题。
更有一些公司，还为其PLC系统开发了专门的网络产品。
这些网络产品包括有典型的如A-B公司的高速数据通道DH和DH+、SIEMENS公司的SINEC局域网等。
通过这些产品，可将PLC、运算机、各类外设组成局域环网，环网还能够套非环网。
环网与环网还能够桥接。
网间的结点可直接或间接地通信、互换信息。
联网、通信，适应了现今诸如运算机集成制造系统（CIMS）及智能化工厂等先进技术进展的需要。
它使工业操纵从点（Point）到线（Line）再到面（Aero），使现场设备的操纵、生产线的操纵和工厂治理层的治理及决策连成一体，乃至实现大范围、跨地域的操纵与治理，以制造更高的境遇。
需要注意的是，并非所有PLC都具有上述全数功能，越小型的PLC，其功能相应也越少。
可编程操纵器的进展状况
PLC进展至今已有近40年的历史，随着半导体技术、运算机技术和通信技术的进展，工业操纵领域已有翻天覆地的转变，PLC亦一样，随着PLC应用领域日趋扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改良，功能日趋壮大，性价比愈来愈高。
（1）PLC微型化进展
PLC的功能正愈来愈丰硕，而体积那么愈来愈小。
比如三菱的FX-IS系列PLC，最小的机种，体积仅为 60×90×75mm，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四那么运算等能力，还具有可调电位器时刻设定功能。
PLC已再也不是初期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有愈来愈强的模拟量处置能力，和其他过去只有在运算机上才能具有的高级处置能力，如浮点数运算、PID调剂、温度操纵、精准定位、步进驱动、报表统计等。
从这种意义上说，PLC系统与DCS（集散操纵系统）的不同愈来愈小了，用PLC一样能够组成一个进程操纵系统。
（2）PLC网络技术化进展
PLC网络操纵是当前操纵系统和PLC技术进展的潮流。
PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位运算机的联网通信已取得普遍应用。
目前，PLC制造商都在进展自己专用的通信模块和通信软件以增强PLC的联网能力。
各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以组成更大的网络系统。
PLC已成为集散操纵系统（DCS）不可缺少的组成部份。
（3）模块化、智能化进展
为知足工业自动化各类操纵系统的需要，最近几年来，PLC厂家前后开发了很多新器件和模块，如智能I/O模块、温度操纵模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的靠得住性。
（4）PLC操作简易化进展。
目前PLC推行的难度之一确实是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商PLC所有编程的语言也不尽相同，用户往往需要把握更多种编程语言，难度较大。
PID操纵、网络通信、高速计数器、位置操纵、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用一般的方式对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。
这些程序往往还与中断有关，编程的进程既繁琐又容易犯错，阻碍了PLC的进一步推行应用。
PLC的进展必然朝着操作简化对复杂任务的编程，在这一点上西门子就充当了先行者，西门子S7-200的编程软件设计了大量的编程向导，只需要在对话框中输入一些参数，就能够够自动生成包括中断程序在内的用户程序，大大方便了用户的利用。
（5）编程语言和编程工具的多样化和标准化
多种编程语言的并存、互补与进展是PLC软件进步的一种趋势。
PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰硕多样、功能提高的同时，日趋向MAP（制造自动化协议）靠拢，使PLC的大体部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术标准化和标准化。
功能流程
N
N
N
Y
Y
Y
开始
选择装药量
每瓶3片
每瓶5片
每瓶7片
到达指定位置
皮带机暂停电磁阀打开
装药
结束
系统开关打开
皮带机运转
装药结束
图2-3-1系统功能流程图
I/O端口分派表
表2-4-1I/O分派
编程元件
I/O端子
电路器件
作用
输入继电器
X000
K
工作开关
X001
SB1
每瓶装3片按钮
X002
SB2
每瓶装5片按钮
X003
SB3
每瓶装7片按钮
X004
SQ
位置开关
X005
B1
光电传感器
输出继电器
Y000
KM
皮带机接触器
Y001
YV
电磁阀
Y002
H1
3片指示灯
Y003
H2
5片指示灯
Y004
H3
7片指示灯
表2-4-2其它编程元件的地址分派
编程元件
编程地址
用途
状态器
S0
准备
S20
皮带机输送空瓶
S21
每瓶装3片
S31
每瓶装5片
S41
每瓶装7片
计数器
C1
设定值K3
C2
设定值K5
C3
设定值K7
T0
设定值K20
电气原理图
FR
KM
QF
FU
QS
UVW
M
图2-5-1主电路操纵图
PLC接线图
KM
YV
FU
R
H1
H2
H3
K
SB1
SB2
SB3
SQ
B1
AC
220V
X000
X001
X002
X003
X004
X005
COM
Y000
Y001
Y002
Y003
Y004
COM
FX0N—60MR
图2-5-2PLC接线图
设计方案一：
步进指令编程法
状态转移图.
K7
K5
K3
C3
X004
X001
X000
0
X004
0
X004
C2
C1
X003
0
X002
0
M8002
S0
S20
Y000
RSTC1
RSTC2
RSTC3
S21
Y001
Y002
C1
S31
Y001
Y003
C2
S41
Y001
Y004
C3
END
RET
X005
0
X005
0
X005
0
S0
图2-7-1状态转移图
K5
K7
K3
X003
X004
C3
X005
C2
X005
C1
X005
X004
X004
X002
X001
S41
S31
S21
S20
X000
S0
M8002
ZRSTS0S41
SETS0
SET20
Y000
RSTC1
RSTC2
RSTC3
SETS21
SETS31
SETS41
Y001
Y002
C1
S0
Y001
Y003
C2
S0
Y001
Y004
C3
S0
RET
END
图2-7-2状态梯形图
状态梯形图
（1）信号预处置模块
使所有的状态器S0、S20、S21、S31、S41复位，为后续步骤的进行做好预备，再置位S0，步进开始，当开关X000打开时置位S20，皮带机开始运转。
梯形图程序如图2-7-3所示。
X000
S0
M8002
ZRSTS0S41
SETS0
SET20
图2-7-3
（2）药瓶移位及药片装瓶模块
X003
X004
X004
X004
X002
X001
S20
Y000
RSTC1
RSTC2
RSTC3
SETS21
SETS31
SETS41
S20已经置位，选择装药数量，当达到指定位置时，位置检测器检测到皮带上的药瓶达到装瓶的指定位置（X004打开），就开始依照选择的药片数量进行装药，可选择3片、5片、7片药片。
其梯形图如图2-7-4所示。
图2-7-4
（3）状态指示及药片计数模块
上一步选择好了药片数量，使对应的状态器置位，这是装3片药片，电磁阀（Y001）打开，3片指示灯H1（Y002）点亮，光电传感器（X005）准确操纵药片数量为3片，置位预备工作开关S0，为装下一瓶预备。
其梯形图如图2-7-5所示。
C1
X005
S21
Y001
Y002
C1
S0
K3
图2-7-5
上一步选择好了药片数量，使对应的状态器置位，假设为装5片药片，电磁阀（Y001）打开，5片指示灯H2（Y003）点亮，光电传感器（X005）准确操纵药片数量为5片，置位预备工作开关S0，为装下一瓶预备。
其梯形图如图2-7-6所示。
C2
X005
S31
Y001
Y003
C2
S0
K5
图2-7-6
上一步选择好了药片数量，使对应的状态器置位，这是装7片药片，电磁阀（Y001）打开，7片指示灯H3（Y004）点亮，光电传感器（X005）准确操纵药片数量为7片，置位预备工作开关S0，为装下一瓶预备。
其梯形图如图2-7-7所示。
C3
X005
S41
Y001
Y004
C3
S0
K7
图2-7-
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