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自动药片装瓶机PLC控制系统设计院系：机电与自动化学院专业班级：姓名：学号：指导教师：2013年6月自动药片装瓶机PLC控制系统设计ThedesignofPLCcontrolsystemaboutautomatictabletbottlingmachineI摘要PLC可编程序控制器其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。在现今医药行业中，自动装瓶机得到了广泛应用，它由PLC通过USS通信协议直接控制电动机。不仅能够实现对装药机方式运行的控制，而且能够根据需要灵活控制装药时间，达到节约电能，降低成本，提高生产效率等目的。PLC特有的I/O指示功能以及简便的PLC控制硬接线使得查找故障点十分迅速、方便。PLC主机工作可靠，本身故障率很低。所以，本文采用PLC设计装瓶机控制系统。关键词：工业控制系统PLC自动装瓶机IIAbstractPLCprogrammablecontrolleranditsessenceisakindofspecialforindustrialcontrolcomputer,anditshardwarestructureisbasicallythesamewithmicrocomputer.Itadoptsakindofprogrammablememory,foritsinternalstorageprocedures,theimplementationoflogical,sequentialcontrol,timing,countingandarithmeticoperationssuchasuser-orientedinstructions,andthroughdigitaloranaloginput/outputcontrolvarioustypesofmachineryorproductionprocess.Intoday'spharmaceuticalindustry,automaticbottlingmachinehasbeenwidelyused,itfromthePLCthroughtheUSScommunicationprotocoltocontrolthemotordirectly.Notonlycanrealizethechargingmachineoperationcontrol,andcanflexiblycontrolthechargetime,saveenergy,reducecosts,improveproductionefficiencyandotherpurposes.PLCspecialI/OindicationfunctionandsimplePLCcontrolhardwiringthatfindthepointoffailureisveryrapid,convenient.PLChostworkreliability,failurerateisverylow.Therefore,thispaperusesPLCtodesignabottlingmachinecontrolsystem.Keywords:industrialcontrolsystemPLCautomaticbottlingmachineIII目录摘要……………………………………………………………………………………….IAbstract………………………………………………………………………………….II绪论……………………………………………………………………………………….11方案设计……………………………………………………………………………...21.1任务描述……………………………………………………………………………21.2生产工作过程和要求………………………………………………………………31.3方案设计图…………………………………………………………………………41.4系统总体设计………………………………………………………………………52硬件设计……………………………………………………………………………...62.1PLC的基本结构……………………………………………………………………62.1.1PLC的软件结构………………………………………………………………….72.1.2PLC的编程语言………………………………………………………………….82.1.3用户程序结构…………………………………………………………………...102.2PLC的基本工作原理……………………………………………………………..102.3PLC控制系统的设计基本原则…………………………………………………..113软件设计………………………………………………………………………….…133.1PLC输入／输出(I／O)端口与资源分配……………………………………...…133.2硬件系统结构方框图………………………………………………………….….133.3软件系统设计与设备动作要求……………………………………………….….143.3.1信号预处理块………………………………………………………………..….143.3.2药瓶移位及药片装瓶模块………………………………………………….…..153.3.3状态指示及药片计数块………………………………………………………...153.3.4程序梯形图…………………………………………………………………..….164程序调试…………………………………………………………………………….204.1测试程序…………………………………………………………………………..204.2调试总结…………………………………………………………………………..21IV总结……………………………………………………………………………………...22致谢……………………………………………………………………………………...23参考文献………………………………………………………………………………...241绪论技术工艺是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否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发展，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焦点。了解国内外药物装瓶设备生产技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。医药行业中，医药包装机械产品种类丰富，药品的形状、性质、包装要求等差异很大，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、规则形状的药丸自动包装技术已经非常成熟，国内外均有相关设备，但针对异型粒、异型瓶等包装技术则较为有限。PLC通过USS通信协议直接控制电机,不仅能够实现对装药机方式运行的控制,而且能够根据需要灵活控制装药时间,达到节约电能,降低成本,提高生产质量的目的。手工装瓶直接接触药品，长期接触药品的人会对身体造成伤害，采用自动装瓶机杜绝了这种现象的发生，同时避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、安全的标准。手工装瓶生产难于管理，容易出现纰漏和混乱，自动装瓶机建立了一个能控制整个数据中心运营的综合性管理平台使管理更加强调流程和自动化，改善了经营系统，提高了工作效率，使企业运营更有加稳定。考虑到对药品包装的特殊要求，主要是防止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很好的密封性能。自动装瓶机可以满足药品包装的这种性能要求，同时消除了人为因素对药品灌装的不合格的处理动作，提高了灌装质量。目前，我国制剂生产能力不够，医院配制制剂品种较多，不能满足市场需求，无法保障药品及时供应。使用实用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成本，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。本文是应用三菱FX2N-16MR与simulator6c仿真软件设计的自动药片装瓶机系统。21方案设计1.1任务描述这是一个将一定数量药片自动连续地装入到药瓶中的控制任务。按下按钮S1、S2、S3或者S4，可选择每瓶装入3片、5片、7片或者10片药片，通过指示灯HI、H2、H3或者H4表示当前每瓶的装药数量。当选定要装入瓶中的药片的数量后，接通系统开关，电动机M驱动皮带机运转，位置检测检测到皮带机上的药瓶到达装瓶机的位置，皮带机停止运转。当电磁阀Y打开药片自动装瓶的装置后，通过光电传感器B1，对进入药瓶的药片进行计数，当药瓶中的药片达到预先选定的数量后，电磁阀Y关闭，皮带机重新自动启动，使药片装瓶过程自动连续运行。如果当前的装药过程正在进行时，需要改变药片装入数量（例如7片改为5片），则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。如果在装药过程中断开系统开关，则在当前药瓶装满后，系统停止运行。当系统开关X0的常闭触点闭合时，采用手动操作，首先选择装药量，如果按下每瓶装3片按钮S1，电磁阀打开，开始装药，通过光电传感器和计数器对药片进行计数，当达到3片时电磁阀关闭，停止装药。同样的对于5片、7片、10片。自动药片装瓶机模型如图1-1所示。图1-1自动药片装瓶机控制系统模拟器示意图31.2生产工作过程和要求（1）实际试验和生产表明，该控制系统能够达到生产所提出的速度和效率要求。并且该控制系统扩展性和通用性良好。由该装瓶机控制系统可见，一般药品包装动作均可分为以下几个模块：①药品容器供应(如药瓶供应)；②药品供应(如药丸药粒等供应)；③密封方案实现(如瓶盖供应与封盖)；④成品半成品运输(如主传动链，连接各个动作阶段，直至完成装瓶)；⑤最终封装(如装箱等)。PLC的逻辑控制能力强，处理数字与模拟信号能力稳定快速，而且对于基于时间的顺序动作控制能力尤其强，因此是医药行业中自动药品包装机械的理想控制平台。只要药品包装的各个动作能通过机械方式实现，就能够找到相应的控制系统来实现自动化。（2）典型的自动控制动作有：①精确的位置控制可由高精度的步进电机或伺服电机实现，以及通过设计闭环控制系统使用传感技术实现；②运动的控制可由各种电机实现；③单向或双向的冲击动作可由气压系统实现，液压系统还可以完成带负载的有位置要求的动作；④对于各种动作所需要的条件判断可利用各种传感技术输入信号至PLC来实现等。由此可见，该自动装瓶机的控制系统稍加改进，能实现各种异型瓶、异型粒的自动包装，在药品包装行业中能够实现绝大多数的包装机械的自动化。另外，该自动装瓶机所有动作均可由气缸和步进电机来完成，因此也可由数字量的输入输出控制来完成。现在多元化的产品和市场要求可能在产品包装中需要能够处理模拟量的控制系统，如精确可调或连续的位置量、参量等。PLC的功能同样可以处理模拟量的控制。41.3程序流程图程序流程图设计如图1-2所示图1-2程序流程图51.4系统总体设计FX2N系列可编程控制器是功能齐全的中小型PLC，其控制规模包括16点/32点/48点/64点/80点/128点/，输出具有继电器/晶体管/晶闸管输出，内置8KB容量的EEPROM存储器，CPU运算处理速度0.55~0.7us/基本指令，在三菱FX2N系列PLC器件的右侧可连接I/O扩展模块和特殊功能模块。图1-3自动药片装瓶控制系统PLC资源分配62硬件设计2.1PLC的基本结构PLC（ProgrammableLogicController），可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等