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基于PLC的自动配料系统设计【机电毕业设计含6张CAD图+说明书论文1.2万字31页，开题报告，任务书】

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关键词：: 基于 plc 自动配料系统设计机电电机毕业设计 cad 说明书仿单论文 31 开题报告讲演呈文任务书

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摘要

随着科学技术的不断发展，自动配料系统广泛应用于冶金、建材、化工及食品等行业。PLC正在成为自动配料系统领域的主流控制设备，可以用于各种规模的控制场合，并发挥着越来越大的作用。

现阶段，我国制药行业星罗棋布，生产水平良莠不齐，持有生产许可证的生产企业已达6000多家，但其中90％为中小型企业，规模小，技术落后，设备陈旧，产品质量安全亦无保障。如何使制剂生产标准化、规模化、自动化是制剂工程亟待解决的重要问题。

本文针对制药行业的配料系统进行研究。通过对自动控制配料机进行简单的介绍，本着低成本、高效率的原则，对自动配料系统进行设计。主要内容包括对生产过程控制系统发展和现状的概述、配料系统工作原理和配料控制系统的总体设计。从而，通过PLC编程实现药品配方原料成份识别、料斗自动旋转、制动和成份称重后的自动倒料过程。该机既能避免配药失误，又提高了称量精度，其较低的价格也适合现在市场的需求。

关键词：PLC；旋转；取料；称量；配料；倒料

ABSTRACT

With the continuous development of science and technology, automatic batching system is widely used in metallurgy, building materials, chemical and food industries.PLC is becoming the mainstream of the field of automatic batching system control equipment of all sizes can be used to control situations and plays an increasingly important role.

At this stage, China's pharmaceutical industry spread all over the production level varies greatly, the holders of production licenses production enterprises has reached more than 6,000, but 90% for small and medium enterprises, small-scale, backward technology, outdated equipment, product quality and safety nor protection.How to make drug production standardization, scale, automation preparation works to be solved.

In this paper, the system of the ingredients of the pharmaceutical industry. Simple introduction of the automatic control of batching machine, the principle of low-cost, high efficiency, automatic batching system design.The main contents include an overview of the production process control system development and current situation, the working principle of the batching system and the overall design of the batching control system.Thus,PLC programming pharmaceutical formulations raw ingredient identification, hopper automatically rotate, automatic brake and ingredient weighing down the material process.The machine can avoid dispensing errors, but also improves weighing accuracy, its lower price is also suitable for the needs of the market.

Keywords : PLC; Rotation; Reclaimer; Weigh; Ingredients; Down material

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 课题研究的目的和意义1

1.1.1 设计目的1

1.1.2 设计意义1

1.2 课题发展状况及趋势2

1.3 研究基本内容4

1.4 拟解决的主要问题4

1.5 技术路线或研究方法4

第2章总体方案设计5

2.1 方案论证5

2.1.1 总体设计思路5

2.1.2 本设计的可行性验证5

2.2 具体方案7

2.2.1 系统工作原理8

2.2.2 控制要求的实现9

2.3 本章小结10

第3章硬件设计11

3.1 器件选择11

3.1.1 精确称量系统组成11

3.1.2 称量及校称机构11

3.1.3 各小器件介绍12

3.2 地址分配表13

3.3 外部接线图14

3.4 控制面板15

3.5 本章小结15

第4章软件设计16

4.1 流程图16

4.2 顺序功能图17

4.3 梯形图程序设计及仿真17

4.3.1 根据顺序功能图绘制梯形图17

4.3.2 运用三菱PLC编程软件仿真17

4.4 指令表20

4.5 本章小结21

结论22

参考文献23

致谢24

附录25

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字数统计 (1).jpg

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内容简介：: 毕业设计中期检查表填表日期 2012 年 5 月 9 日迄今已进行 11 周剩余 6 周学生姓名宋义静院系机电工程学院专业、班级机械 08 指导教师姓名刘财勇职称讲师从事专业机械制造及自动化是否外聘是否题目名称基于自动配料系统设计学生填写毕业设计工作进度已完成主要内容待完成主要内容集资料，撰写开题报告； 2 确定控制方案，绘制控制框图； 3 选型及 I/O 分配； 4 控制系统外部接线图；序编制与调试；理资料，准备答辩；存在问题及努力方向本设计中配料的校称过程不是很清晰，在后期需要继续学习、研究。在校称准确的基础上，整理思路，编制程序、画出梯形图。学生签字：宋义静指导教师意见毕业设计进度：超前正常滞后严重滞后指导教师签字：年月日系意见系主任签字：年月日毕业设计任务书学生姓名宋义静院系机电工程学院专业、班级机械 08导教师姓名刘财勇职称讲师从事专业机械制造及自动化是否外聘是否题目名称基于自动配料系统设计一、设计目的、意义自动配料系统在冶金、建材、化工及食品等行业应用非常广泛，近几年来随着计算机技术和动配料系统控制方案也在不断改进。由于迅猛发展，实现了工业控制领域的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。在成为自动配料系统领域的主流控制设备，可以用于各种规模的控制场合，并发挥着越来越大的作用。除了逻辑处理功能以外，近年来功能单元大量涌现，使逻辑控制渗透到了生产过程控制、运动控制等各种工业控制中。加上信能力的增强，使用成各种控制系统变得非常容易。从而使配料系统可以按要求自动完成配料。二、设计内容、技术要求（研究方法）设计内容： 1基本方案的选择和确定； 2 自动配料工艺流程设计； 3进行选型及 I/O 分配； 4. 制程序的编写。技术要求： 1 配料和校称两个工作状态； 2 实现自动倒料； 3 实现原料识别称量。三、设计完成后应提交的成果 1开题报告一份； 2设计说明书一份，字数不少于 2 万字； 3图纸总量不少于 2 张中，包含系统框图、制系统的外部接线图和制程序清单及注释等。四、设计进度安排查阅文献，收集资料，撰写开题报告；确定控制方案，绘制控制框图；型及 I/O 分配；控制系统外部接线图；序编制与调试；撰写设计说明书，整理资料，准备答辩。五、主要参考资料 1 高安邦 M机械工业出版社， 2008 2 皮壮行 M机械工业出版社， 2000 3 常宏杰，张永弟，岳彦芳等 . 炼钢自动配料设备控制系统设计 J. 机床与液压， 2010（ 2） 4 王文林 . 陶瓷自动配料柔性开发系统的软件设计 J2006， (6) 5 何瑞，贾磊 . 基于制的自动配料系统研究与应用 J2007， (10) 六、备注指导教师签字：年月日系主任签字：年月日 I 摘要随着科学技术的不断发展，自动配料系统广泛应用于冶金、建材、化工及食品等行业。料系统领域的主流控制设备，可以用于各种规模的控制场合，并发挥着越来越大的作用。现阶段，我国制药行业星罗棋布，生产水平良莠不齐，持有生产许可证的生产企业已达 6000多家，但其中 90 为中小型企业，规模小，技术落后，设备陈旧，产品质量安全亦无保障。如何使制剂生产标准化、规模化、自动化是制剂工程亟待解决的重要问题。本文针对制药行业的配料系统进行研究。通过对自动控制配料机进行简单的介绍，本着低成本、高效率的原则，对自动配料系统进行设计。主要内容包括对生产过程控制系统发展和现状的概述、配料系统工作原理和配料控制系统的总体设计。从而，通过斗自动旋转、制动和成份称重后的自动倒料过程。该机既能避免配药失误，又提高了称量精度，其较低的价格也适合现在市场的需求。关键词：转；取料；称量；配料；倒料 of is in is of of of be to an At s of ,000, 0% to to be In of of of of of an of of of LC is of 目录摘要 I 1 章绪论 1 题研究的目的和意义 1 计目的 1 计意义 1 题发展状况及趋势 2 究基本内容 4 解决的主要问题 4 术路线或研究方法 4 第 2 章总体方案设计 5 案论证 5 体设计思路 5 设计的可行性验证 5 体方案 7 统工作原理 7 制要求的实现 9 章小结 10 第 3 章硬件设计 11 件选择 11 确称量系统组成 11 量及校称机构 11 小器件介绍 12 址分配表 13 部接线图错误 !未定义书签。制面板 15 章小结 15 第 4 章软件设计 16 程图 16 序功能图 17 形图程序设计及仿真 17 据顺序功能图绘制梯形图 17 用三菱程软件仿真 17 令表 20 章小结 21 结论 22 参考文献 23 致谢 24 附录错误 !未定义书签。 1 第 1 章绪论题研究的目的和意义计目的自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，冶金、建材、化工及食品等行业应用非常广泛。近几年来随着计算机、网络、数据库和相关技术的飞速发展和完善，自动配料系统控制方案也在不断改进。由于迅猛发展，实现了工业控制领域的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。在成为自动配料系统领域的主流控制设备，可以用于各种规模的控制场合，并发挥着越来越大的作用。除了逻辑处理功能以外，近年来功能单元大量涌现，使逻辑控制渗透到了生产过程控制、运动控制等各种工业控制中。加上信能力的增强，使用成各种控制系统变得非常容易。许多行业的产品，成份配置要求较高。制药业就是其一，为确保药剂产品的安全生产。配料是一道关键工序，配方成份不得疏漏、重复，每一成份的含量不得超差。这一要求如何实现，是摆在药品生产企业面前的重要课题。本文以配药为例，使用自动控制配料机，通过程实现药品配方原料成份识别、料斗自动旋转、制动和成份称重后的自动倒料过程。这种控制方法既能避免配药失误，又提高了称量精度，其较低的价格也适合现在市场的需求。计意义自动配料系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重。自动配料控制系统在生产中的应用不仅可以提高配料质量和产量，也大大减轻了岗位工人的劳动强度，提高了生产效率带来可观的经济效益，推动我国国民经济的发展。应用极大地提高了产品的质量和生产效率，在整个配料行业也具有广阔的应用前景。配料系统在诸多行业的工业生产过程中占据有及其重要的地位，配料工序的合理性、稳定性、准确性以及快速性直接影响到以后各生产环节的顺利进行。在配料过程中，环境温度、湿度的变化会引起物料的粘度、比重、粒度发生变化，严重影响下料精度。然而，配料工艺对每种物料的下料速度和精度要求严格，对系统的配料 2 速度和精度要求也较高。因此，作为一套完整的自动配料系统应该完成各种工艺条件的准确配料。混合料的制备质量是影响产品质量的一个重要因素，随着企业的技术进步，对配料的质量要求越来越高，配料系统不仅要具有完备的控制功能，还要具备一定的管理功能。因此，更加迫切地要求进一步提高自动配料系统。本文本着提高制药业生产水平和制药企业素质的原则，通过程控制配料机，使制药设备标准化、规范化、自动化，从而达到精确配料的效果。题发展状况及趋势配料工序是药品生产过程中非常重要的环节，它主要包括成份的抓取和称量。这看起来可能很平常，却是至关重要的。如果这个环节在生产过程中出了错，无论接下来的情况怎样，整批产品都可能被报废或者重新生产。而实际上，在大多时候，称重、配药的误差是在发生了之后才发现，到那时就只能浪费一批药品了。目前大多药品公司主要精力集中于应用先进的控制技术来提高他们的生产过程。各种各样的混料、搅拌、成型、包装设备应有尽有，但在配药、称重环节，却被忽视。多数企业仍采用传统的人工取料和称重法，效率低、精度差，且很容易因人为失误造成某一成份的重复或疏漏现象。目前一些制药厂采用简单机械操作，也同样难以达到药品成份高精度的要求。我国有配料、称重、打包于一体的设备，其特点是集多道工序于一体，节省空间、降低成本，但不适于配方成份较多的情况。七十年代至八十年代中期，我国首钢、鞍钢、武钢等能够第一批烧结厂采用了自动配料设备，实践证明自动配料比传统配料有明显的优点： 1、提高了配料精度，稳定了配料比，改善了产品的质量； 2、节约了固体燃料； 3、由于自动配料使产品性能改善，从而使产品质量更高； 4、减轻了工人的劳动强度。在激烈的市场竞争中，要求生产企业有更高的生产率和更低的生产成本，质量优良的原料、燃料和先进可靠的设备是实现这一目标不可缺少的先决条件，而建立高性能、稳定可靠的配料控制系统，对配料过程实施有效的控制，是工业生产的必然趋势。近年来，随着现场总线技术的推广，将传统的配料控制系统改进为基于现场总线的控制系统成为科技进步的必然趋势。目前，许多用于配料的称重仪表已经有了 3 现场总线接口，使基于现场总线的配料控制系统成为可能，基于现场总线的配料控制系统正在迅速推广。在自动化软件赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对自动化软件需求的提升，也决定了自动化软件将由过去单纯的组态监控功能，向着更高和更广的层面发展。 1、开放性技术自动化软件正逐渐成为协作生产制造过程中不同阶段的核心系统，无论是用户还是硬件供应商都将自动化软件作为全厂范围内信息收集和集成的工具，这就要求自动化软件大量采用 “ 标准化技术 ” ，如样使得自动化软件演变成软件平台，在软件功能不能满足用户特殊需要时，用户可以根据自己的需要进行二次开发。比如组态王个开发工具包，就是使用户可以进行二次开发。自动化软件采用标准化技术还便于将局部的功能进行互连。 2、构造全厂信息平台目前的售、物流等方面。在国内外的企业生产中，还没有多少企业能够将生产信息和生产效率和市场效益最大化，也就是说在工业现场和何使实时历史数据能够进入企业信息管理系统，是现代信息工厂迫在眉睫的需求。随着大型数据库技术的日益成熟，全球主要的自动化厂商已发展了相关平台，使自动化软件向着生产制造和管理的信息系统的方向发展。自动化软件已经成为构造全厂信息平台的承上启下的重要组成部分。 3、无线的人机界面解决方案数字终端已具备越来越强的功能和智能化，像现在可以看到的预装了备非常好的图形能力。蓝牙技术发展迅速，据专家预测，其未来的传输距离可达 100m，另外，以些技术的发展为无线的人机界面解决方案提供了先决条件。和其他技术相比，无线的人机界面能够以更低的费用，更快的连接、更容易地获取重要的生产信息，像紧急报警、重要事件、生产过程中的重要参数等等。 4、以客户为导向的软件设计如何站在客户的角度来设计软件是所有自动化软件厂商都应面对的挑战，自动化软件涉及从控制、人机界面到生产管理的多个层次，相应存在着多个模块，比如亚控 4 目前有组态王和软逻辑两大产品模块，保持不同模块的一致性，能有效地减少用户学习的时间。相同的数据结构也便于产品在企业内集成。这种一致性不仅表现在外观和感受上，还表现在兼容性、平台、编程工具、数据访问、控制引擎、如西门子的使得用户只需将系统中的数据点定义一次。究基本内容 1、配料系统的总体设计及控制方案； 2、设计自动配料工艺流程； 3、型及 I/O 分配； 4、制程序的编写。解决的主要问题 1、实现配料和校称两个工作状态； 2、完成 10 种原料的混合； 3、实现原料识别、称量； 4、避免传统配料中出现的配错和配量不准的问题。术路线或研究方法综上，实施本设计方案实现精度较高、价格较低、且能保证质量安全的自动控制配料机以满足中小企业需求。该设备通过、可编程控制器及条码识别仪实现对药品配方的识别、显示以及各种原料所需数量的显示，利用电子天平精确称量，同时通过其他的辅助装置保证配方原料药取料的不重复、不疏漏和取量的精确，然后由自动倒料装置实现自动倒料，这样既减少人员的工作量，更重要的是完全避免了人为失误。该设备可以很好地适合我国国情，满足制药行业的新生产要求。另外，该设备也适用于其他配料精度要求较高的企业 (如轮胎制造业 )，有较好的市场前景。研究方法： 1、选取自动控制方案； 2、设计自动配料机的工艺流程； 3、控制要求实现的过程； 4、型及 I/O 分配； 5、制程序的编写，上机调试通过。 5 第 2 章总体方案设计案论证体设计思路本设计总体思路是使用三菱列为自动配料控制系统的主控制器，控制自动控制配料机的 10个供料桶 (分别盛有各配方成份 )和 10个储料桶 (各成份的组合 )转盘的启动和制动，通过条形码阅读器识别，若是处方成份，会显示该成份数量，则按需取料即可。若非处方成份，则拒绝取料。重复取料，控制系统也会拒绝。重量正确，将自动开缸、自动倒料，重量超差，系统将拒绝接料。设计的可行性验证 1、方案论证比较在工业产品的制造领域中，应用自动控制技术可以大幅度的提高生产效率和产品质量。同时，也能够代替繁重的体力劳动以及重复性的手工操作。制药行业的配料工序就是一种烦琐地，重复劳动的过程。而且极易造成人为失误。因此，有必要设计简单易行且可靠性较强的自动控制方案。结合当前自动控制系统的发展情况，可有以下几种控制方案来实现自动控制配料机的动作。根据题目要求，我们分析以下方案设计进行对比论证：方案一：继电接触控制继电接触控制系统：它的优点是电路图较直观形象，组成元件结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但它也有不可忽视的缺点，如继电控制逻辑使用了大量的机械触点，触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短。因此，其可靠性和可维护性差。另外，继电器连线多而复杂，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难；继电器触点数目有限，因此灵活性和扩展性较差。方案二：控制微机控制是现代自动控制系统的另一大主流，在工控领域有着广泛的应用。其优点是：具有完善的输入输出通道；具有实时控制功能，或者说具有完善的中断系统、实时时钟及高速数据通道，这些都保证了与被控对象之间进行实时信息交换；高可靠性，微机控制对环境的适应性特别强，可以保证现场生产的多种要求。微机控制的缺点主要有以下几方面： 6 微机控制系统对于操作设计人员的要求比较高。它要求使用者必须要有一定的计算机硬件和软件知识，对于一般的机电控制技术人员来说掌握这门知识要花费很长时间。外围筹备时间长。用微机控制一般要在输入、输出接口上做大量工作。比如：考虑现场与微机的连接、各个接口的扩展、输入输出信号的处理、选用何种接口方式等问题。另外，除了要设计控制程序外还要在多种硬件和软件方面做工作。方案三：单片机控制随着大规模集成电路的出现及其发展，出现单片机。它具有以下几大特点：优异的性能价格比；精度高、体积小、可靠性高、功能强；低电压，低功耗，安全性强。单片机的缺点在于需要的专业知识太强，它的语言为汇编语言和 C 语言学习起来比较难。所以一般人员难以掌握。方案四：可编程控制器控制以微处理器为核心的工业控制装置。它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，采用可编程的存储器用于其内部存储程序，执行逻辑控制、顺序控制、定时、计数和乘除运算等操作指令，并通过数字式输入，输出控制各种类型的机械生产过程。具有体积小、重量轻、耗电少、高可靠性、灵活通用、易于编程、使用方便等特点。与以上三种自动控制系统相比，制也具有一定的优越性：工业环境的适应能力强，可靠性高。在工业生产现场一般会有强大的外围干扰。这就要求现场设备必须有很强的抗干扰能力 (规定设备抗振频率 16幅为 3作温度 10 55 ；湿度 3590 凝结等 )。与其它自动控制系统相比制具有更长的无故障运行时间。功能强，性能价格比高。一台小型的以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的价格比。硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。品已经标准化、系列化、模块化、配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选择，使用非常方便。系统的设计、安装、调试工作量少。软件功能取代了继电器的控制系统中大量的继电器，接线工作量大大减少。程方法易与掌握，用这种方法编程可以节省大量时间。积小，重量轻，便于安装，且速度极快。一般一条用户指令的执行时间 7 在微秒数量级。本题目要设计的自动控制配料机具有自动和手动两种工作方式。其目的是节省时间、提高效率、安全可靠，它的市场是我国的中小制药企业。比较以上四种自动控制方案，选用制，更适合于本题目。 2、绍及选型配置可编程逻辑控制器，简称国际电工委员会（定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。有通信联网的功能，它使间、上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数有口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。目前，生产厂家主要有美国利时本松下，德国西门子，汇川，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷，创研等很多品牌和型号。品牌和型号虽然有很多种，但是他们的结构和功能却不尽相同，所以使用哪一款几乎都能完成自动配料系统的设计，由于在大学学习中学过三菱列的果采用本系列，在设计中会得心应手，节约大量学习时间。通过以上对比，此方案可以执行。体方案统工作原理该设备通过、可编程控制器及条码识别仪实现对药品配方的识别、显示以及各种原料所需数量的显示，利用电子天平精确称量，同时通过其他的辅助装置保证配方原料药取料的不重复、不疏漏和取量的精确，然后由自动倒料装置实现自动倒料，这样既减少人员的工作量，更重要的是完全避免了人为失误。该设备可以很好地适合我国国情，满足制药行业的新生产要求（如图另外，该设备也适用于其他配料精度要求较高的企业 (如轮胎制造业 )，有较好的市场前景。自动控制配料机由 10个供料桶 (分别盛有各配方成份 )和 10个储料桶 (各成份的组合 )组成，对各成份编码，由条形码阅读器识别，若是处方成份，会显示该成份数量，则按需取料即可。若非处方成份，则拒绝取料。重复取料，控制系统也会拒绝。 8 图自动配料机全景重量正确，将自动开缸、自动倒料，重量超差，系统将拒绝接料。各种成份取料误差小于能定期校称。自动控制配料机在工艺流程方面，总体上可以分为配料和校称两部分。整个系统的机械动力来自于汽缸，压缩空气由企业空气压缩机提供给各生产车间，并分配给各用气工位。自动控制配料机的机械装置大体可以分为两部分：提供配方成份的供料机；存储、称取后配方成份的储料机。两部分都有圆盘型底座，底座上装有支架和动力系统，在支架的顶端以轴为中心呈辐射状依次均匀排列 10 个料桶。储料装置和供料装置构成相同。供料装置的每个料桶中装有一种不同的配方成份。在供料装置的每个料桶上都贴有预先设置的相应药品的条形码。工作时，由出指令触动动力气缸的电磁阀开启，动力汽缸推动供料装置旋转 20左右，出断电指令，电磁阀关闭，气缸退回。气缸不再提供动力，但由于惯性作用供料装置会继续转动。当供料装置转到条码扫描器处时，刹车汽缸工作实现制动，速度接近于零时，棘轮、棘爪实现准确定位。手动条码扫描器进行扫描，若桶中成份是配方所需成份，则上显示要取的药品重量，然后完成开盖汽缸开盖、人工取料、然后连续完成电子天平称重、翻转气缸倒料、储料气缸开盖接料等一系列动作。完成以上动作后，就完成了一个动作周期，系统进入下一个工作循环。若桶中药品不是配方所需成份，则上无内容显示，也不会执行开盖等一系列动作。直 9 接进入下一运行周期。供料装置旋转一周后，储料装置开始启动第一个动作周期，按此时间比例循环执行。当储料装置旋转一周后，则手动停机，将储料装置中药品清空，然后重新开机运行。控制原理图（如图系统受控部分（如图图控制原理图图系统受控图制要求的实现 1、自动控制配料机的全部动作由气缸驱动，全部气缸的动作又由与其相连的电磁阀控制。本设计的电磁阀均选用二位四通阀，电磁阀的线圈通电则电磁阀置位，断电则复位，并且电磁阀将保持线圈通，断电时的动作直到线圈断，通电才改变。 2、本机需有人工操作的配合，其中校称、取料和扫描环节均为手动操作。考虑到人工环节的操作具有时间上的不固定性，所以在装置中设计了手动按钮来方便控制。这样既可以防止人在操作时发生危险又可以给足人工操作的时间力求达到配料的精确。 10 3、安全保护措施方面，设计急停按钮，无论系统处于任何工作状态，只要按下急停按下配料机立即定下所有动作。为防止电流过大串接热继电器，当有过大电流时继点器自动断开。自动控制部分实现：原料桶转盘、集料桶转盘的启动与制动。原料的识别、开盖、封盖、称量、倒料、校称等，均由控制系统完成。章小结本章对医药业的自动配料机的控制方式进行了确定，通过对比论证，选用述了自动配料机的基本结构及其控制方式和工作过程。为后续硬件和软件的设计打下了基础。 11 第 3 章硬件设计件选择确称量系统组成精确称量系统有以下元件组成： 1、条形码阅读器：用于扫描识别配方成份（如图 2、称重设备：对所取配方成份精确称量，并能达到要求的称量精度。设计要求，称量精度为： 3、校称机构：为防止产生称量误差，每次操作后均需校称。 4、料斗：类似秤盘的装置，盛装被称药料。 5、倒料装置：称量合格后，自动反转料斗，将药料倒入集料桶。 6、支架体：安装、支撑以上组件。图条形码阅读器精确称量系统工作原理为：当条码扫描确定为所需药用配料时，开盖汽缸自动打开原料桶盖后，由人工取料放于料斗内称重，当重量与规定要求一致时，操作人员按下控制按钮，由摆动汽缸推动料斗旋转，进而使料自动落入集料桶内。量及校称机构 1、自动检测装置所谓自动检测就是指采用条码扫描器简单快捷的识别出当前成分是否在配方成分之中，以便对其做出下一步处理。传统的配料方式是将配方和写有药品名称的纸条粘贴于相应的储料桶上，然后根据上面写的内容依次分别抓取药品。这种做法首先在确定是否配方成分的同时就浪费了很多的时间。再者很容易被别人轻而易举地获取厂家的药品配方，没有任何商业机密可言。配方的丢失不但会给厂方带来重大的经济损失， 12 同时模仿者若不能理解配方真正含意，只是机械化模仿很可能会给社会带来更大的危害。鉴于此我们将一种商业用条形码贴在原料桶外表面，并将其号码及所需重量输入电脑中，从而来提高生产效率和商业的保密性。考虑到自动控制配料机的工作环境，本设计选用于此条形扫描器属于以不做赘述。 2、高精度称重设备高精度称取药品配方成份是本自动控制配料机的另一关键问题。对于制药行业来说。配方比例要求较高，因为配比的错误，不但会影响疗效，甚至带来生命危险。传统的手工称重方法和称量装置，在精度上显然难以满足要求而且会造成重复取料和漏取某一成份的严重错误。为消除上述缺点，在自动控制配料机上配备了高精度的电子天平。采用的是上海天普分析仪器有限公司生产的天平具有以下特点：精确度高 (可以精确到，在较差使用环境下亦可达到精密称量的要求。能去皮重。带有将天平的称重传送到电脑等外部设施。技术参数见表表子精密天平技术参数选定上述两种设备，使其分别与先将配方成份及各种成份的质量输入计算机，然后对各成份进行编码，将相应的标签粘贴于相应的储料桶上。具体工作时用条码扫描器对储料桶上的条形码进行扫描，若是配方需要成份，则微机屏幕上会显示出所需成份的质量。操作者可根据屏幕上显示的数据使用电子天平进行称重。小器件介绍输入设备：产生或者输入控制信号的装置。本自动控制配料机的输入设备有： 1、转换开关：用于校称和配料两个工作状态的转换。 2、手动启动 /急停按钮、称校上升 /下降按钮、倒料置位 /复位按钮。控制按钮一般用作短时间的接通或断开小电流电路的开关。它由按钮帽、复位弹簧、桥式触点外壳等组成。按钮的颜色一般有红、绿、黑、黄、白、蓝等，习惯上将红色作为停止按钮，绿色作为启动按钮。按钮的工作电压也是多样的，有交流的，也型号围 0 2100g 精度寸 160出接口型尺寸 36030713 有直流的。 3、限位开关：供料装置、储料装置是按照行程原则进行控制的，它的形成可达 36角对应的弧线长，所以设置了 36行程开关。限位开关可以根据运动部件的位置来切换电路。工作时有挡块和限位开关的轮子或触杆相撞使限位开关的触点接通或断开，本设计选用的型号为个常闭两个触点。输出设备：输出设备主要是与气缸相连的电磁阀主要有供料 /储料装置驱动气缸电磁阀、开盖气缸电磁阀、倒料气缸电磁阀、校称气缸电磁阀。本设计的电磁阀均选用二位四通阀，电磁阀的线圈通电则电磁阀置位，断电则复位，并且电磁阀将保持线圈通，断电时的动作直到线圈断，通电才改变。电磁阀（如图所示。图三位四通电磁阀根据以上分析可知：输入点数为 17点，输出点数为 7点。该自动控制配料机的控制为纯开关量控制，而且所需的 I/此选择一般的小型机即可。选择了主机 I/4/16。其参数如表表数址分配表确定 I/表部接线图根据 I/制外部接线图，见附录型号输入 /输出类型输入点数输出点数电器输入 /输出 24 16 14 表 I/输入点分配输出点分配输入点输入开关名称输出点输出设备名称动开关按钮 0 驱动供料装置电磁阀止开关按钮 1 供料装置刹车电磁阀称启动按钮 2 开盖电磁阀称复位按钮 3 倒料电磁阀料按钮 4 储料装置电磁阀料复位按钮 5 储料装置刹车电磁阀 6行程开关 6 校称电磁阀料装置气缸完全缩回限位开关 10 供料装置停止限位开关 11 倒料结束限位开关12 倒料缸完全缩回限位开关 13 储料装置刹车解除限位开关 14 36左右行程开关15 储料装置气缸完全缩回限位开关 16 储料装置停止限位开关 17 物品检测光电开关 S 停按钮换开关 15 制面板自动配料机控制面板（如图图控制面板章小结本章对其小器件进行了选型，通过系统的输入输出点数，及其工作环境对用了三菱定了 I/过 I/简单列出了控制面板。 16 第 4章软件设计程图根据系统工作过程绘制流程图（如图图流程图 17 序功能图 (见附录形图程序设计及仿真据顺序功能图绘制梯形图 (见附录用三菱程软件仿真安装三菱据梯形图输入软件中，操作步骤如下： 1、输入梯形图（如图图梯形图 2、梯形图逻辑测试选择“工具” “梯形图逻辑测试结果”（如图示为“ 则梯形图逻辑正确。如果显示“ 需要修改。 3、调试选择“在线” “调试” “软元件测试”，可以单个指令强制开关（如图 4、时序图校正点击左上角“菜单启动”选择“继电器内存监视”，在生成的对话框中，选择“时序” “启动”。点击“停止监控”，可以看到其运行状态。双击相对应的指令，进行仿真（如图 5、软元件测试在弹出的“继电器内存监视”对话框中，选择“软元件” “软元件窗口”进行系统的调试（如图 6、输出指令表选择主窗口中“工具” “梯形图逻辑测试结果”，退出测试，选择“梯形图与指 18 图梯形图逻辑测试图调试 19 图时序图图软元件窗口令表转换”，输出指令表（如图 20 7、保存并退出选择“工程” “保存工程”，存入指定文件夹，关闭程序。图指令表令表 D 21 R D D D D D 章小结本章设计出系统的工作流程图，并根据工作流程图绘制出顺序功能图，为梯形图的设计打下了基础。在完成梯形图绘制的同时，运用三菱仿真软件对其进行仿真，通过截图，清晰的介绍了梯形图及其工作过程，同时验证了梯形图的可行性，在此基础上，列出指令表，对自动配料系统进行了进一步完善。 22 结论配料控制系统应用比较广泛，采用了可编程控制技术，使整个控制系统的可靠性和精度大大提高，实现了自动控制。本设计主要针对制药工业中配药工序而做，主要解决了配药过程中由于人工操作而造成的成份多取或漏取以及药品配方成份重量超差等问题。通过现了配料机供料装置、储料装置自行启动、制动、准确定位，成份识别，称量以及自动倒料动作，并且能够在每次操作前进行校称。确保各成份精度控制在。设计中引入了条形码扫描器和高精度电子天平有效地防止了配方成份的少取和漏取以及称量精度不够等现象。本次设计的产品可以有效的提高工作效率，减少操作者的疲劳强度。另外，本自动控制配料机有高精度称重的功能，在其他需要高精度配料行业也可以应用，比如汽车轮胎的配料就可以使用本自动配料机。可以确信经过精心设计、制造的配料系统会给企业带来较大的经济效益。此设计存在问题：在取料称重环节仍依靠人工取料，未能全部实现自动化要求，校称机构还有待进一步完善，这也是今后改进的方向。程技术与现代信息化时代的发展是分不开的，计算机的结合应用会使各领域加快发展，降低人力的需求，提高产品质量，尽显程技术的魅力！ 23 参考文献 1高安邦 M机械工业出版社， 2008. 2皮壮行 M机械工业出版社， 2000. 3常宏杰，张永弟，岳彦芳等 J2010， (2). 4王文林 J2006， (6). 5何瑞，贾磊制的自动配料系统研究与应用 J2007， (10). 6杨丽娜 D长安大学， 2003. 7姜万录，张淑清 M报， 1995. 8廖常初列程及应用 M机械工业出版社， 2004. 9李树雄 M北京航空航天大学出版社， 2003. 10莫正康 M机械工业出版社， 200 毕业设计开题报告设计题目 : 基于自动配料系统设计院系名称 : 机电工程学院专业班级 : 机械设计制造及其自动化 08 学生姓名 : 宋义静导师姓名 : 刘财勇开题时间 : 2012 年 3 月 12 日指导委员会审查意见：签字：年月日 1 1 课题研究的目的和意义计目的全自动配料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，冶金、建材、化工及食品等行业应用非常广泛。近几年来随着计算机、网络、数据库和相关技术的飞速发展和完善，自动配料系统控制方案也在不断改进。由于迅猛发展，实现了工业控制领域的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。在成为自动配料系统领域的主流控制设备，可以用于各种规模的控制场合，并发挥着越来越大的作用。除了逻辑处理功能以外，近年来功能单元大量涌现，使逻辑控制渗透到了生产过程控制、运动控制等各种工业控制中。加上信能力的增强，使用成各种控制系统变得非常容易。许多行业的产品，成份配置要求较高。制药业就是其一，为确保药剂产品的安全生产。配料是一道关键工序，配方成份不得疏漏、重复，每一成份的含量不得超差。这一要求如何实现，是摆在药品生产企业面前的重要课题。本文以配药为例，使用自动控制配料机，通过程实现药品配方原料成份识别、料斗自动旋转、制动和成份称重后的自动倒料过程。这种控制方法既能避免配药失误，又提高了称量精度，其较低的价格也适合现在市场的需求。计意义自动配料系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重。自动配料控制系统在生产中的应用不仅可以提高配料质量和产量，也大大减轻了岗位工人的劳动强度，提高了生产效率带来可观的经济效益，推动国民经济的发展。应用极大地提高了产品的质量和生产效率，在整个配料行业也具有广阔的应用前景。配料系统在诸多行业的工业生产过程中占据有及其重要的地位，配料工序的合理性、稳定性、准确性以及快速性直接影响到以后各生产环节的顺利进行。在配料过程中，环境温度、湿度的变化会引起物料的粘度、比重、粒度发生变化，严重影响下料精度。然而，配料工艺对每种物料的下料速度和精度要 2 求严格，对系统的配料速度和精度要求也较高。因此，作为一套完整的自动配料系统应该完成各种工艺条件的准确配料。混合料的制备质量是影响产品质量的一个重要因素，随着企业的技术进步，对配料的质量要求越来越高，配料系统不仅要具有完备的控制功能，还要具备一定的管理功能。因此，更加迫切地要求进一步自动配料系统。本文本着提高制药业的生产水平、提高制药企业的素质，通过程控制配料机，而使制药设备标准化、规范化、自动化从而达到精确配料的效果。 2 文献综述自动配料系统是当今工业发展中的重要环节，它的发展对工业生产起着重要作用。而应用极大地推动了自动配料系统的准确性和高效性。定义有许多种，国际电工委员会（定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪 80 年代至 90 年代中期，是展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期，处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的统。有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。内外研究现状配料工序是药品生产过程中非常重要的环节，它主要包括成份的抓取和称量。这看起来可能很平常，却是至关重要的。如果这个环节在生产过程中出了错，无论接下来的情况怎样，整批产品都可能被报废或者重新生产。而实际上，在大多时候，称重一配药的误差是在发生了之后才发现，到那时你就只能浪费一批药品了。目前大多药品公司主要精力集中于应用先进的控制技术来提高他们生产过程。各种各样的混料、搅拌、成型、包装设备应有尽有，但在配药称重环节， 3 却被忽视。多数企业仍采用传统的人工取料和称重法，效率低、精度差，且很容易因人为失误造成某一成份的重复或疏漏现象。目前一些制药厂采用简单机械操作，也同样难以达到药品成份高精度的要求。目前国内有配料、称重、打包于一体的设备，其特点是集多道工序于一体，节省空间、降低成本，但不适于配方成分较多的情况。七十年代至八十年代中期，我国首钢、鞍钢、武钢等能够第一批烧结厂采用了自动配料设备，实践证明自动配料比传统配料有明显的优点： 1、提高了配料精度，稳定了配料比，改善了产品的质量； 2、节约了固体燃料； 3、由于自动配料使产品性能改善，从而使产品质量更高； 4、减轻了工人的劳动强度。在激烈的市场竞争中，要求生产企业有更高的生产率和更低的生产成本，质量优良的原料、燃料和先进可靠的设备是实现这一目标不可缺少的先决条件，而建立高性能、稳定可靠的配料控制系统，对配料过程实施有效的控制，是工业生产的必然趋势。展趋势近年来，随着现场总线技术的推广，将传统的配料控制系统改进为基于现场总线的控制系统成为科技进步的必然趋势。目前，许多用于配料的称重仪表已经有了现场总线接口，使基于现场总线的配料控制系统成为可能，基于现场总线的配料控制系统正在迅速推广。在自动化软件赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对自动化软件需求的提升，也决定了自动化软件将由过去单纯的组态监控功能，向着更高和更广的层面发展。 1、开放性技术自动化软件正逐渐成为协作生产制造过程中不同阶段的核心系统，无论是用户还是硬件供应商都将自动化软件作为全厂范围内信息收集和集成的工具，这就要求自动化软件大量采用 “ 标准化技术 ” ，如样使得自动化软件演变成软件平台，在软件功能不能满足用户特殊需要时，用户可以根据自己的需要进行二次开发。比如组态王个开发工具包，就是使用户可以进行二次开发。自动化软件采用标准化技术还便于将局部的功能进行互连。 4 2、构造全厂信息平台目前的售、物流等方面。在国内外的企业生产中，还没有多少企业能够将生产信息和生产效率和市场效益最大化，也就是说在工业现场和何使实时历史数据能够进入企业信息管理系统，是现代信息工厂迫在眉睫的需求。随着大型数据库技术的日益成熟，全

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