胶囊片剂装瓶联动机PLC控制系统设计

1、目录摘要随着当前社会文明越来越发达，人们对于自身的健康问题也更加注重，当今，药物可以说是需求增加呈现倍式的增长，因此如何提升药物的生产速度和投入市场的进度，成为当前各个国家政府和企业的重点研究方向。根据标准，根据GMP中国药品生产质量管理规范（2010年修订）规定，药企业要根据GMP标准来检测自己企业的产品是否达标，而且是否符合国家的其他规定。在目前的药物生产中，胶囊/片剂的制作大多都是采用瓶装的包装方法，药品装瓶联动机是在片剂胶囊的装瓶，塞纸，旋盖的基础上改良而来，目前的市场上的胶囊联动机装置还处于初级阶段，效率还是比较低下，只能完成比较简单的生产设置而且故障率比较高，因此设计出一款高效率的

2、药囊/片剂装瓶联动机是一个很有意义的课题。现在是科技的时代，自动化的到来是划分人类文明的基础，随着自动化技术的普及和技术门槛的减低，应用于plc自动控制系统的联动机对于提高装瓶效率有着重要作用！基于单元和各功能的模块选择和硬件的组成。现行装药系统多为转盘式或电子计数式装药系统，虽然快捷，但是其装药种类与包装方式存在局限性在小型生产时，计数容易出现误差。其制作成本也比较高，不利于企业经营。本设计是以三菱公司开发的FX系列的plc控制，通过PLC控制联动机的各单元，如：传送带步进电机、下药斗电磁继电器，并且通过IO口读入光电药片计数器的状态，实现分片装药功能。为了保证装药精度，使用了毛刷式下药斗作

3、为下药机构，使用高速槽型光耦自行设计了光电传感器，在保证计数和下药精度的同时，使用了THB7128作为步进电机驱动器，在节约PLC的IO资源的同时，精确控制步进电机，实现传送带与下药斗的工作同步。为了提高整个系统的适应性，采用了多种装药数量组合搭配的综合输入设定方式，无需修改程序，即可通过外部按钮实现药片输入数量组合选择，提高了系统的适应性。关键词：光电对管,进电机，PLC控制系统ABSTRACTAlong with the current society more and more developed, people pay for their own health problems hav

4、e increased attention to today, drugs can be said to increase rendering times increase in demand, how to speed up the drug production and progress of the market become key directions to the various Governments and enterprises. According to the standard, according to good manufacturing practice GMP C

5、hina (revised 2010), drug companies testing their product according to GMP standards are met and comply with the other provisions. In currently of drug production in the, capsule/tablets of making mostly are is used bottled of packaging method, drug loaded bottle Alliance motivation is in tablets ca

6、psule of loaded bottle, plug paper, spin cover of based Shang improved and to, currently of market Shang of capsule linkage machine device also in primary stage, efficiency also is compared low, only completed compared simple of production set and fault rate than high, so design out a paragraph effi

7、cient of drug SAC/tablets loaded bottle Alliance motivation is a is has meaning of subject. Now is the era of science and technology, automation is divided into the basis for human civilization, reduce the threshold with the popularity of automation technology and technology, applied to the machine

8、PLC automatic control system plays an important role for improving the efficiency of the bottling! based on unit selection and hardware configuration and function modules. Existing charging systems for Rotary or electric charging system, although fast, but kind and packaging of the charge limitation

9、s in small production, the count is prone to error. Its relatively high production costs, is not conducive to business. This design is based on Mitsubishi FX series PLC control, through the machine PLC control units, such as: belts dou electromagnetic relays, stepping motor, bad medicine, and read t

10、hrough the IO port opto-electronic tablet counter state realized piecewise charging function. In order to guarantee the accuracy of charge, using a brush type drugged bodies using high-speed slot type optical coupler designed electro-optical sensors, at the same time guarantee the accuracy of counti

11、ng and drugging, use THB7128 as the stepper motor drives, saving PLC IO resources at the same time, precise control of stepping motor realized belt fight with the drug in parallel. In order to improve the adaptability of the system as a whole, using a variety of charging quantity combinations compre

12、hensive input enactment, without modifying the program, you can enter the number via an external button pill combination options, improve the adaptability of the system.Keywords: optical tube, step motor, PLC control system目录摘要I关键词IABSTRACTII目录III第一章 总设计方案11.1控制方案21.1.1 步进电机输送瓶子和各机构的协作21.1.2 计数检测控制设

13、计21.1.3 缺瓶检测控制设计21.1.4 缺料检测设计21.1.5 成品计数检测设计22.PLC控制系统软件设计3PLC控制系统原理图如下：33.PLC控制系统的硬件设计331.3.2相关模块的选择31.3.3控制系统的硬件构成44.结束语5第二章 机械结构的设计92.1计数装瓶机构的设计92.2 塞纸机构的设计92.3 旋盖机构的设计92.4 凸轮机构的设计102.4.1 何为凸轮机构102.4.2凸轮机构的工作原理102.4.3凸轮机构的优点112.4.2 抓放传送装置凸轮122.4.3凸轮机构的确定1224.4确定循环图和动程角h122.5供料斗的设计122.5.1 料斗进给装置14

14、（二）旋盖机构的材料进给装置设计15第三章：控制系统的设计173.1方案的拟定171.输瓶与各执行机构的协调172.缺料检测173.缺瓶检测控制173.2 控制系统的设计183.3 PLC的选择193.1.1、机型的选择193.1.2容量的选择193.1.3I/O模块的选择203.1.4输出模块的选择203.1.5电源模块的选择203.4显示器的选用223.5 PLC传送显示数据方法的比较22 3.6 3s/out串行传送技术规范.22 3.7光电传感器的选择25 3.7.1光电传感器的概述25第四章：软件开发284.1 PLC程序的设计284.1.1熟悉被控对象284.1.2明确控制任务和设

15、计要求284.1.3制定电气控制方案284.1.4确定电控系统的输入输出信号284.1.5PC的选型与硬件配置284.1.6程序设计的方法284.2 各程序块的设计294.2.1 梯形图的绘制29总结34致谢35参考文献36附件37V第一章 总设计方案第一章 总设计方案根据片剂、胶囊装瓶联动机的生产工作流程出发，介绍了应用于联动机的PLC控制系统的方案拟定、基本单元和各功能模块的选择以及硬件组成，给出了有关控制程序的流程框图。在目前制药生产中，片剂、胶囊等制剂很多是采用瓶装这种包装形式。药品装瓶联动机是在片剂、胶囊的装瓶、塞纸、旋盖生产线（即将装瓶机、塞纸机、旋盖机通过中间输送带联系起来）基础

16、上改进的，提高了装瓶的效率和自动化水平，并且满足药品生产质量管理规范（简称GMP）对生产机械在结构设计、满足生产工艺和验证等方面的严格要求。片剂、胶囊装瓶联动机是在同一台设备上完成多工位操作，其工作流程如下：图1-1 工作流程图从这一流程可见，设备组成可分为两大部分：完成各工位工作的执行机构；完成进瓶、送瓶、出瓶的输瓶机构。根据多种方案的比较，各执行机构通过分配主轴由变频电机驱动，以实现不同生产率调节要求；将输瓶机构设计成间歇运动履带式结构，并用步进电机驱动，使传动系统结构简单。这样，对整机的控制就分为：送瓶数粒分装、送瓶塞纸、送瓶旋盖，几个分支。实现各分支的协调控制是本机的关键所在。另外，各

17、分支中还需有缺瓶检测、无料检测、数粒检测、成品计数检测、及各执行机构状态控制等。为此，采用操作简单、程序修改方便、抗干扰能力强的PLC作为控制器构成联动机的控制系统，以解决上述检测和协调控制等问题。1.1控制方案该装瓶联动机集多种功能于一体，其分装、塞纸、旋盖工作的协调通过主传动系统分配轴（由变频电机驱动）控制，而每一机构均设有相应的检测控制装置。1.1.1 步进电机输送瓶子和各机构的协作送瓶与分装、塞纸、旋盖各工作机构之间的协调是该机自动高效工作的关键。一方面，送瓶与分装、塞纸、旋盖工作要保证是交替进行。为此，在分配轴上设计一带缺口的光电盘，利用SHS04-DZPA型光电传感器对该缺口进行检

18、测。光电开关的接通与断开信号被送入PLC控制系统，即可作为步进电机的起步信号和封锁信号，而非缺口部分对应于分装等机构的工作时间。如此，便可保证送瓶与分装、塞纸、旋盖机构协调工作。另一方面，当装瓶等机构的工作速度调整后，送瓶速度要随之改变。解决这一问题的方法可通过PLC控制系统根据输入的生产率（或分装速度）来控制步进电机，使其以相应的转速驱动送瓶履带。1.1.2 计数检测控制设计 计数装瓶机构是整个供料数粒装瓶装置的核心部分，主要包括上下旋转电磁铁、SHSO4-DZPA型光电传感器和计数下料溜道。上电磁铁控制药物进入计数通道（称其为数粒电磁铁）；光电传感器用于计数，可与控制系统计数模块相联；下电

19、磁铁控制药物进入装瓶溜道（称其为分装电磁铁）。上下电磁铁的正反向旋转动作均由PLC控制系统根据计数模块和有关装置的信号加以控制，从而完成进料一计数装瓶的循环工作。1.1.3 缺瓶检测控制设计为实现缺瓶不分装、不塞纸、不旋盖，在各工位上设置SHSO2-DzPA型光电传感器用作缺瓶检测：无瓶时，控制系统将不会使计数装瓶机构的旋转电磁铁动作；同样，当检测到塞纸或旋盖工位无瓶时，通过控制系统使带动塞纸或旋盖机构工作的电磁离合器脱开。如此便能达到无瓶不动作的目的。而要恢复正常工作状态，必须满足两个条件：一是分配轴正好转到控制系统获取缺瓶信号并使相应执行元件动作的瞬间位置，如离合器脱开时的位置；二是工位上

20、有瓶。为此，在分配轴上设有开360个小孔的光孔盘，通过SHSO4-DZPA型光电传感器和计数器，以检测和控制相应机构恢复正常状态，使各执行机构工作协调。1.1.4 缺料检测设计机器自动工作过程中，供药振荡器、送纸辊筒、理盖振荡器中不可缺药、缺纸、缺瓶盖，为此，分别选用SHSO2-DZPA型光电传感器进行检测，一旦检测到无料，则将信号传给PLC控制系统，使机器停止工作。1.1.5 成品计数检测设计为掌握实际生产情况，在联动机出瓶部位，设置SHSO2-DZPA型光电传感器用以检测已完成旋盖工作的成品，并进行计数显示。2.PLC控制系统软件设计PLC控制系统原理图如下：图1-2 控制系统原理图3.P

21、LC控制系统的硬件设计1.3.1基础单元的选择根据工作流程及设计要求，本控制系统的基本单元选用三菱的FX2n-48MR控制器，基本单元主要用于完成各部分机构的控制和各种检测功能，包括：变频电机的开关及状态控制、步进电机的启停控制、供药供盖振荡器和送纸辊间的缺料检测及相应的信号灯控制、分装工位状态控制、各执行机构工位上无瓶检测与相应电磁铁或离合器状态的控制、工位上夹紧机构的控制、各机构单独调试开关的控制、成品计数输入和复位开关的控制、报警器状态的控制、故障停机信号的控制、紧急停机信号的输入与执行控制等。以上各项功能的完成，共需19个输入点、22个输出点。考虑到本机控制规模、特点和用户在使用过程中

22、增加新的功能、进行扩展等要求，本机选择适用于小系统的三菱小型可编程控制器FX2-48MR作为本机PLC控制系统的基本单元。1.3.2相关模块的选择PLC通过它对步进电机进行控制，如输入的脉冲频率等，从而改变送瓶履带的速度，实现送瓶与分装、塞纸、旋盖机构的协调。从PLC到FX-IGM的数据读出、写入均用FROM/TO指令进行。计数分装过程也是本机一突出问题。由于本机生产量要求高、装量大，实际计数时间少，所以，设有两个计数分装机构，可以单独工作，也可以同时工作，为此，本控制系统增加一个能完成高速计数功能、并且能两相同时输入的特殊模块高速计数模块FX-2HC，以达到高速计数和生产率高的要求。设定值和

23、瞬时值读出写入缓冲寄存器亦可用FROM/TO指令进行。本机生产量、装瓶量均设计为可调（636瓶/min、20100粒/瓶）。为了便于实际操作，不致于频繁修改输入程序，在本机PLC控制系统中又增加了一个特殊的数据通信功能模块FX-8AV，作为定时器计数器参数设定模块。当程序编制好后，每一定时器/计数器在程序中的位置，即齿序号都已确定，修改参数时，只需健入齿序号和新的设定值即可，不必每次修改程序，从而使操作简便、快捷、准确。1.3.3控制系统的硬件构成根据1.3.2基础单元的选择，可以知道控制系统由基础单元和三个功能模块组成，系统具有输瓶与各执行机构的协调控制、各执行机构的状态控制及各种检测装置的

24、控制执行等功能。为了能方便快速地输入和及时修改数据，根据本机控制程序不太复杂的特点，选用一小型的FX系列专用编程器FX-20P-E，LCD液晶显示。表1-1控制系统硬件构成基础单元步进电机控制模块高速计数模块计时器/计数器模块FX2n-48MRFX-1GMFX-2HCFX-8AV4.结束语 用plc控制来实现胶囊/片剂装瓶联动机的实现，是对现有的药品流水生产线的一种尝试改进，此设计方案在现实生产是否适合还存在论证和实践的考验，但是，致力于改善生产环境，努力实现设备更高的生产效率，卫生指标更高，百分百符合国家GMP标准的目标奋斗，也是我们每个科研人员的志愿！5第二章 机械结构的设计第二章 机械结

25、构的设计2.1计数装瓶机构的设计装瓶联动机的机构构成部分：物料斗、支管槽、整粒盘、计数灌装头等整粒盘由分配轴通过齿形带等传动机构来实现驱动，他的工作流程为：药品物料斗支管槽整粒盘计数灌装头装瓶通过把支管槽设计成为板弹簧电磁震荡供料器，目的是为了让药品颗粒产生线性震荡，使药物均匀的通过可调下料口送到整粒盘SHSO2-OIPA型光电传感器设置在下料口处设用于检测药品是否有通过，当检测到无药物通过下料口时便发出脉冲信号给PLC控制系统，plc控制系统发出警报当药物进入有机玻璃整粒盘后，随盘旋转，药品颗粒在整粒盘的阿基米德螺旋面原理的干预和离心力的作用下，被抛至导槽，导槽内的药品颗粒有序的排列进入计数

26、机构计数机构中的SHSO2-OIPA光电传感器用于高速计数计数灌装机构的动力由分配轴通过电磁铁，通过凸轮机构来进行运行，它的计数灌装是通过瓶检机构、瓶输送机构等发出的脉冲信号经PLC控制系统来判断控制下料开关，当计数器计数达到设定满值时，则由PLC控制系统发出相应脉冲信号，来控制计数灌装机构以此来达到完成（进料计数-装瓶）的循环动作2.2 塞纸机构的设计塞纸机构的动力由分配轴提供,它是通过一对锥齿轮和电磁离合器将动力由分配轴传输到凸轮机构再通过拉纸机构、切纸机构、卷纸机构和塞纸机构重复的动作，来完成切纸、卷纸与塞纸的工作。拉纸机构中通过棘轮机构和齿轮传动使送纸滚轮间歇旋转而完成，要求两者保证一

27、定的长度塞纸机构的动作通过两个电磁铁来控制，电磁铁是通过控制系统来根据输瓶检测信号与纸检测信号判断而给出信号的，以此来完成缺瓶止塞和缺纸报警的功能2.3 旋盖机构的设计旋盖机构的组成部分有以下主要机构组成：整盖部分通过电磁震荡供料装置来进行整盖送盖部分为一机械手，由分配轴上一锥齿轮带动凸轮机构提供动力，将从落盖轨道中落下的瓶盖送至抓盖部位拉丝抓盖部分由凸轮驱动拉丝杠，从而控制抓盖部分的开合动作I旋盖部分 采用一般旋盖头结构，旋盖头高度可调除理盖部分外，其余均采用电磁离合器控制，当发现缺瓶时，停止该机构的动作，当无盖时，则给出报警信号在此节中介绍的计数灌装、塞纸、旋盖的工位上，机构设有缺瓶检测装

28、置SHSO2-OIPA型红外光电传感器当发现某工位上无瓶时，即发出信号给PLC，由控制系统控制相应的电磁铁电磁离合器，使该机构停止工作，实现缺瓶止灌、止塞、止旋盖功能2.4 凸轮机构的设计2.4.1 何为凸轮机构凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高级机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动，与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓

29、曲线就可以了。凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。常用材料45、40Cr、9sicr、40crMo2.4.2凸轮机构的工作原理由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。为了使从动件

30、与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床，内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。图2-1 凸轮机构 2.4.3凸轮机构的优点结构简单、紧凑、设计方便，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。只要做出适当的凸轮轮廓，就能使从动杆得到任意预定的运动

31、规律。凸轮机构的典型的凸轮机构产品有以下几种：1、 平行分度凸轮机构2、 圆柱分度凸轮机构3、 桶形分度凸轮机构4、 直线送进凸轮机构5、 不等速回转平行凸轮机构6、 凸轮式机械系尽管现在智能化机器人的发展很快，但是当前依然不能够完全取代凸轮式固定程序型的机械系，因为凸轮机构的应可靠性、高速、价格等方面都具有十分突出的优越性。凸轮式机械系又称抓放装置，简称PP（Pink & Place unit）装置，已经形成众多一系列的产品，能够完成直动和直动、直动和转动、转动和转动的简单二重运动的组合，这种二重运动可以采用不同形式凸轮机构来实现，从而达到出现不同规格的抓放装置，即是pp装置。2.4

32、.4 抓放传送装置凸轮抓放传送装置凸轮是自动装配机中的自动机械中常用的抓放传送机构。当安装在凸轮轴上的几个凸轮机构的组合，分别向驱动操作端方向作水平和垂直方向运动时，两个运动合成后的，就会形成运动轨迹为倒U形的运动轨迹，可以完成胜任本设计的药品抓取的任务。2.4.5凸轮机构的确定根据设计的要求，我们可以确定它的结构如下图所示，该机构是由两个凸轮机构组合构成，其中一个是用来推推动输出端作X方向的水平方向的运动，另外一个则是让W作Z方向的垂直运动，这样子就可以达到让系统中的运动系统中的三个滑动副可以让X、Z两个方向的运动可以不互不干涉，互相独立。这两个从动件系统，可以让运动行程放大，不过为了让结构

33、简单运行的更加简单明了。我们会在机构的两个凸轮中利用沟槽式，来达到目的。设计要求确定行程：X方向， h xZ方向、 h z设计速度： Wd2.4.6确定循环图和动程角h设X方向和Z方向的运动完成一个行程的时间分别是 h1和h2相应的凸轮动程角为t1和t2设两个方向取相同的运动规律，而且实际最大加速度也相等。选择从动件运动规律从动系统与凸轮几何尺寸的初步设计（1） 确定基圆半径 r1（2） 确定摆杆长度与从动系统尺寸（3） 确定滚子半径 r2（4） 计算凸轮轮廓曲线及其压力角、曲率半径（5） 校核2.5供料斗的设计工件的整理和定向是装配机的一项主要操作工序，它在装配机的设计和制造总费用之所以昂贵

34、，主要在于要研制出一种进给系统。使工件能从散装堆存中获得正确的定向和所要求的进给速度，以及在传送过程中工件不受损伤。每种工件都有它自己的特点，但是如果在开始设计进给系统时，就能选用一种最合适的料斗进给装置。则在以后的工程设计中完成可靠而迅速地供应完整无损，定向正确的工件是并不困难的。除了市场上能买到的几种进给装置外。有关料进给装置的资料相当缺乏，设计人员往往选不到最合适的料斗。而且从这些市场上 销售的进给装置中，只有获得有关振动或料筒进给装置的一些对实际有用的性能数据。工件送进装置配机也可采用料仓或类似于弹簧的定向方法，或将工件由制造工位直接送往装配工位（在某些情况下，将加工后的卷绕螺旋弹簧和

35、薄的冲压件直接送往装配工位比采用料斗送料要好）。这些方法是另外一种研究课题的基本问题。此次介绍的料斗进给装置，装着一大堆未定向的工件，进给装置的作用是把工件从料堆中分离出来，并把这些完全定向或局部定向的工件逐个地送往滑道或滑槽，传送到装配机或定向装置。“工件”这个术语也包括半组装件，例如带锁紧垫圈的螺栓。有时将料斗进给装置设计成内部装有定向装置或过滤装置。定向装置是一种能积极起作用的装置，能把定向错误的工件剔出并送回料斗。对具有这些固有特性的料斗进给装置，将对其细节进行介绍。由于料斗进给装置能适用于多种多样的工件以及具有多种哟凝固，因此不可能制订出某种明确规则行为按送进工件的类型来选择进给装置

36、的准则。然而，对哪一种型式特别适用于哪种工件，以及对这些工件在料堆中的分离和定向动作，对此有详细的说明。其它还包括：1、重要的操作特点2、典型的尺寸和速度3、一些特定工件的已知进给速度2、3两项是已知值，但并不是不可以改变的。4、工件损坏的可能性5、设计细则6、驱动方法要想设计一种可靠的进给装置，就应该在设计时便该项装置具有最适宜的进特性，以满足在经济上和功能上的所有要求。这一点是很重要的。许多简单的设计方法都能对送进问题提供解决方法，例如把在正常情况下对称的工件做成不对称，或在垫圈上做出比通常要大一些的倒角等，或拟送进料斗进给装置的工件，必须是洁净而干燥的，其中没有 混入其它类型的工件，料斗

37、以及其它杂物等。有些料斗进给装置，也可能满足一些特殊的要求，为了帮助使用者能选择最好的料斗，在选用以前应考虑下列几个问题。1、 工件的形状能否保证正确定向？2、 工件设计进行微小的改动，能否提高进给装置的可靠性而又不影响产品的成本？3、 需要多大的进给速度？如果使用过滤装置，将会影响进给速度。为了在所需速度下获得正确的定向，最好在进给装置的外部采用单独的定向装置。4、 为了保证合理的运行时间，而不必添加新料。料斗的容量应是多少？5、 工件的表面状况是否会阻碍进给？例如油污的表面会使工件粘附在滑槽上或送进指抓上。6、 静电或剩磁是否会阻碍进给？这种情况通常出现在工件非常小的场合，同时也决定了应该

38、选用什么材料来制造料斗和滑槽。7、 工件不会缠在一起？8、 工件是否会由于相互间的滚碰而受到损坏？9、 工件中是否有异类物体，碎屑，料头等？10、工件图纸上的公差能否真正表示对要送进的工件所提出的公差要求？例如，某些工件上不起作用的尺寸超出原来规定的范围，这在装配上是允许的，但是当采用料斗进给时却有可能在进给装置系统中的某个地方造成麻烦。11、某些料斗进给装置产生的噪音是否会使邻近的工作人员受不了？例如在某些振动式进给装置中，对冲压成形的杯状工件进行送进时所造成的噪声。2.5.1 料斗进给装置1.计数灌装机构的物料斗这种型式的料斗进给装置能够进给许多形状的物料，特别适用于处理长度远小于直径的圆

39、形工件，例如圆盖。药粒等，2概述料斗安装在振动不见上并随着振动，以大于重力加速度向下运动，这一运动和纵向运动的合成作用，使工件离开料斗的表面，并在沿料斗表面更远一点返回。料斗可做成槽状料盘，侧壁较高，可水平的安装也可以装成与进给槽形成一个向上倾斜或向下倾斜一个微小的角度，两块侧壁对着进给滑槽逐渐靠拢，以将工件排成单列。可用振动部件对其中一个侧壁进行附加的搅动，以防止工件在出料口卡住。料盘也可以做成有较低的侧壁，有一个漏斗形状料斗装在料盘的上方用来装料。从而在料盘和漏斗出口之间就留有充分的间隔，让物料通过。3.物料堆的分流作用如果采用固定型式的料斗，则在料斗出口处工件全部会分开。但不论哪种型式的

40、料斗，只有在进入进给滑槽的出料口处才会完全分开。4.定向作用如果采用固定型式的料斗，部件振动作用使圆盘形式杯形工件不可能搁置在它的侧向边缘上，在出料口处的挡料桥将保证让任何进入进给滑槽的工件处于平放置。5.料斗料斗通常用透明有机玻璃制成，并设有通光孔，确保光电检测元件进行物料检测。6.重要特点：与振动式筒形料斗进给装置相比，这种装置的定向能力较差。通常用来提高振动式筒形料斗进给装置，其它型式料斗进给装置以及料仓进给装置的储存能力。如果某些材料的表面能经得起摩擦且粘贴这些材料来提高进给速度，减少噪音。典型设备的尺寸和速度：目前所用的设备其最大长度可达23米；典型工件的尺寸和进给速率：磨光的圆盘形

41、制动器活塞，直径50mmX32，进给3m；驱动：电磁式或气动式振动部件。、 图2 物料斗图3 （二）旋盖机构的材料进给装置设计适用范围：这种材料进给装置适用于大多数杯形工件，例如瓶盖或罐塞以及多种U形工件。7.概述工件可以成批地装入一个筒形料斗。料斗的壁是固定的，料斗内有一圆盘饶垂直轴匀速旋转。有几根销子分别插在圆盘的导套中。销子的下端与一固定的端面凸轮接触。销子升高时，将工件从料堆中托起，使工件以开口端朝下的状态送进。8.料堆的分离作用当圆盘旋转时，销子被迫升起进入料堆，将定向合适的工件托离料堆，销子托着工件知道工件的位置高于曲线导轨，在导轨的中部制出沟槽使销子可以通过，销子回缩时已将分离出

42、来的工件留在导轨上。由于这种动作不会打滑，所以能把前面的工件沿导轨推至进给滑槽，筒形料斗每旋转一周所分离出来的工件数取决于：（1）销子的数目，由于销子间的节距要大得足以防止工件架跨在两个销子上，所以销子的数目就受到限制。（2）工件在料堆中的定向。（3）工件的形状。（4）稳定性，在销子上放得不稳当的工件仍落回料堆。9.定向作用如果杯形工件的尺寸比例使人们能够采用带有圆弧顶端的销子，则分离作用就能够使工件获得确定的定向。如果销子具有很大直径的平顶，则开口向上的工件就有可能被分离出来，但若工件具有凸缘式卷边，则这种错误定向的工件就会被装在导轨入口处具有适当形状的闸门挡住。10.料斗料斗呈圆柱形，周壁

43、垂直，底版为一旋转圆盘，圆盘的中部呈凸起状或锥形，促使工件在料堆旋转时被置放在销子上。11.重要特点圆盘的旋转运动和销子的提升动作，使搅拌动作一直持续不断，从而就能将工件搅动到能被销子托器的定向状态。因此可获得相当稳定的进给速度。在设计中必须注意防止工件在销子和料斗或导轨间被卡住。典型设备的尺寸和速度：由于料斗中的允许料堆高度必须低于导轨，所以料斗的容量在很大程度上取决于其直径，料斗的直径也限制了可能采用的销子数目。典型的离子是直径为460mm的料斗没分钟20转。典型工件的尺寸和进给率：电灯泡的卡口插座和螺丝插座在上述的例子中，每分钟进给300件。13第三章 控制系统的设计第三章 控制系统的设

44、计3.1方案的拟定胶囊/片剂的装瓶联动装置，在当前的生产中大多数是采用单一的机器来操作，尽管有的设计成灌装塞纸旋盖联动机，但是性能较差，功能也比较单一，不能够提高生产效率和劳动力的解放，尤其特别是多工位的协调性和各种故障的检修，更加影响联动机的使用。所以为了让胶囊/片剂瓶装联动机实现高效率合格自动化目标。符合GMP的要求，本设计利用了PLC控制的胶囊/片剂装瓶联动机。该联动机为整机形式。利用机电一体化，解决了各机构协调性的问题。而且PLC控制操作相对来说更加简单方便，具有更加强的抗干扰能力。能在更加恶劣环境下更加可靠稳定的工作。本设计的机器生产量可调（6-36瓶/分），而且单瓶装量可调范围（2

45、0-100粒/瓶）。另外，还设多种的检测装置，用来以保证机器工作的高生产率和更高的准确性。由于本设计要求联动机具有效率高，准确性好。机电联动等特点，所以本机的控制方案包括以下方面：1.输瓶与各执行机构的协调本机数粒灌装、塞纸、旋盖等执行机构由一台电机驱动，它们的协调性可通过分配轴上一组凸轮来调整。而输瓶机构是由步进电机驱动，那么，输瓶机构与其它执行机构的协调就成为本联动机的关键。解决这一问题的措施，就是采用PLC控制系统来控制步进电机。2.缺料检测本机的供药振荡器，送纸滚筒，整盖振荡器中是否有料。是利用光电装置来进行检测，如果检测到无料，光电传感器就会则把信号传给PLC控制系统来，再由PLC发

46、出警报。3.缺瓶检测控制当某一工位出现缺瓶现象时，由红外光电装置检测发出信号该PLC，PLC系统再控制该工位有关部件，便该工位执行机构不能动作。3.1.计数检测装置在数粒灌装机构中，设置红外光电装置可以计数，根据预值设置，由PLC控制计数通道的开关动作，使本机能快速准确地进行计数。3.2.成品计数检测I在联动机出瓶部位，采用光电装置检测已经完成最后一项工作（旋盖）的成品数量，并通过PLC控制系统驱动显示器。1、 缺瓶过多检测为保证成品率和生产率的要求，避免连续缺瓶过多现象，采用红外光电装置结合PLC系统严格控制，即当PLC同时接收到两个以下（具体数字据实际操作而定）缺瓶信号时，就立即发出警报并

47、停机。2、 离合器的控制当需要改革某工位的速度或工作状态时，由PLC控制发出信号控制相应的电磁离合器，以达到不同的要求。3、 夹紧机构的控制本机采用间隙运动或履带输瓶机构，瓶的定位已由履带结构设计完成，各工位无须再设定专门定位装置，但对有些工位，为了保证工作的可靠性，仍须设夹紧装置，其动作由PLC内部的定时器和缺瓶信号的配合来控制。3.2 控制系统的设计本装瓶联动机是集多种功能于一身的机器。被控制机构相互联系。根据设计要求和上述控制方案，在设计中，选用一台单元结构的小型PLC来控制两台电机。完成多种功能检测及控制相应执行机构。包括：1、变频电机开关控制。2、步进电机开关、正反转、单步控制。3、

48、供药供盖振荡器和送纸辊筒的缺料检测及相应的信号灯控制。4、三个执行机构工位上无瓶检测与控制。5、灌装工位的计数检测和状态控制。6、各执行机构的相应电磁离合器状态的控制。7、成品计数输入和复位开关的控制。8、工位上夹紧机构的控制。9、报警器状态的控制。10、故障停机信号的控制。11、紧急急停信号的输入与执行控制等。在考虑了本机的控制规模和有关要求后，选择适用于小系统的日本三菱公司的MELSEC FX2N系列中的FX2N-64MR作本联动机PLC空话子系统中的基本单元。对本联动机，灌装、塞纸、旋盖与送瓶的协调是关键性问题。本机计数灌装过程也是一突出问题，PLC基本单元内部虽然有计数器，也能适应大1

49、5多数计数场合，本机生产产量要求高，装量大，实际用于数粒时间很少，因此，本控制系统PLC内部的高速计数器，以达到在很短时间内准确快速地计十几个数的要求。工作时，先送预置给常数寄存器，计数输入端每计一个数就通过比较器与预置值进行比较，一旦相等，就发出信号，停止计数进行灌装。3.3 PLC的选择一、机型的选择随着PC的推广普及，PC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、西德等引进的PLC的产品，国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。PC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PC，对提

50、高PC控制系统的技术经济指标起着重要作用。PC的选择应包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择，电源模块的选择等几个方面。下买内分别加以介绍。机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，保证可靠，维护使用方便以及最佳的功能价格比。1、结构合理对于工艺过程比较固定，环境条件较好（维修量小）的场合，选用整体式结构PC，其他情况则选用模块式结构PC。2、功能相当对于开关量控制的工程项目，对其控制速度无须考虑，一般的低档机就能满足要求。对于以开关量控制为主，带有少量模块量控制的工程项目，可选用带A/D、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机。对于控制比较复杂，控制功能要求更高的工程项目，例如

51、要求实现PID运算，闭环控制，通信联网等，可视控制规模及复杂程度,选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制，令PLC的分布控制系统以及整个工厂的自动化等。3、机型统一一个大型企业，应尽量做到机型统一，因为同一机型的PC，其模块可互相备用，便于备用品备件的采购和管理；其功能及编程方法同意，有利于技术力量的培训，技术水平的提高和功能的开发；其外部设备通用，资源共享，配上计算机之后，可把控制各独立系统的多台PC联成一个多级分布式控制系统，相互通讯，集中管理。4、是否在线编程二、容量的选择PC的容量指用户存贮容量（字数）和I/O点数方面的含义。PC容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕

52、量以作备用，在选择备用，在选择存贮容量时，一般可按实际需要的25%考虑裕量，通常I/O点数可按实际需要的1015%考虑裕量。三、I/O模块的选择（一）模块的选择1）电压的选择 应根据现场设备与模块之间的距离来考虑。2）同时接通的点数一般来讲，同时接通的点数不要超过输入点数的60%。3）门槛电平。（二）输出模块的选择输出模块的作用是将PC的输出信号传递给外部负载，并将PC内部的低电平信号转换为外部所需的输出信号。输出模块按输出方式不同分为继电器输出，晶体管输出及双向可控硅输出三种。1）输出方式的选择 继电器输出的价格便宜，适用电压范围较宽，导通压降小。但它属有触点元件。其动作缓慢，寿命较短，因此

53、不适用于频繁通断的负载。当驱动感性负载时,其最大通断频率不得超过1Hz。2）输出电流 输出模块的输出电流必须大于负载电流的额定值。3）同时接通的点数 输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共端所允许通过的电流值。四、电源模块的选择电源模块的选择很简单，只需考虑输出电流。电源模块的额定电流必须大于CPU模块。I/O模块。专用模块等消耗电流的总和。表3.1 控制系统的输入输出（I/O）分配表输入（IN）X输出（OUT）Y功能编号功能编号系统调整开0第一次无瓶检测报警24系统调整关1报警蜂鸣器25系统起动2变2系统停止3频3步进电机起动4变频电源4停止5缺药检测报警5单步6第二次无瓶检测报警6正

54、反转7理药电磁振荡器7主电机起动10灌装机构离合器10停止11计数器开11第一次缺瓶检测12计数器关12缺药检测13纸少检测报警13第二次缺瓶检测14第三次无瓶检测报警14计算灌装机构起动15切纸机构离合器15停止16盖少检测报警16药粒入瓶计数17第四次无瓶检测报警17纸少检测20理盖电磁振荡器20第三次缺瓶检测21旋盖机构离合器21塞纸机构起动22直流电机正转22停止23直流电机反转23盖少检测24第四次缺瓶检测25压力检测26旋盖机构起动27停止30成品计数31主电机转速32夹紧电机33参数设定开关134参数设定开关235增加计数36容量设定开关137容量设定开关238数量增加39因为步

55、进电机和两个显示器要求晶体管输出，加上以上输入输出，以及根据手头资料，最终选用三菱FX2N-64MR，FX-8EX，FX-8EYT即可满足控制系统要求。3.4显示器的选用概述：可编程序控制器（PLC），自1969年由美国MODICON公司发明问世以来，是全世界发展最为迅速的工业自动控制产品。是工业现场专用的工业控制计算机，不仅在国外，目前在国内也十分广泛地被制造业采用，是实现工厂自动化的最佳配套产品，也是目前自动化领域最适合我国国情的工业控制器，经过在实际工业现场的应用，收到了很高的社会效益和经济效益。北京爱羽方模块科技发展中心设计生产的3MD1系列数字显示器，采用3s/out串行传送技术。可将PLC内部程序中运行的某些数据（如温度、压力、流量、转速、角度、长度、面积、容量、频率、电流、电压、功率、计时、计数、故障代码等）串行传送出来，进行数字显示或修改，可降低用户的硬件投资成本，并可在任何制造商生产的PLC上使用，灵巧方便，通用性极强，保护用户硬件投资的永久性。3.5 PLC传送显示数据方法的比较过去，在工业现场的生产线机电设备上，若要显示PLC内部程序中某一个动态数据（如