发布时间 : 星期一 文章基于PLC的自动药片装瓶机控制系统的设计毕业论文更新完毕开始阅读
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第二章 系统总体方案设计
2.1 系统设计综述
经由前节分析，需要设计一个能够自主选择装药数量的系统，完成对整个系统的装药过程。为了实现其装药流程，需要对整个系统进行分析，并得出设计要求。
自动装瓶机基本可分为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过程的运输链，连接所有的动作。供瓶、数粒、供盖封盖这三个生产过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，通过电动震动器以及震动通道，依次进入落瓶通道，通道中有三组气缸联动，保证瓶子在设计时间内以正确的方向进入主传动链，之后运送到数粒机构。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，从料斗中选出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。
本设计的机械设计要求较多，因此主要完成对供瓶数粒的PLC控制。 2.1.1 系统设计要求
前文分析可知，现有的装药机有电子计数式与转盘式两种装药方式，而药品的主要包装样式为瓶装式，转盘式装药机虽然精度高，适用于瓶装式结构，但其机械结构复杂，造价昂贵，不利于大规模的开发与使用。而带式装药机器效率高，速度快，但结构过于简单，不利于高精度的设计实现。
综上所述，本设计需要设计一个控制系统，此控制系统是将规定数量的药片，有序自动地装入到药瓶中。实现自动装瓶的功能，其装瓶方式为带式装瓶，向每个药瓶装入规定数量的药片。其药片装瓶数量需要方便设置，适用于不同的装药需求。
查阅资料可知，常规的瓶装式药片数量有20片、30片、40片等多种规格，并且通过组合，能在这几种规格的基础上，设置100片以上的装药要求。而系统的装
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药装置需要设计，保证控制器能对单一药片能被筛选出来，实现精准的药片装填。
采用FX2N系列PLC控制药片装瓶机运行，其中按钮、开关，光电传感器分别接PLC输入口相应位置。电机、电磁阀、指示灯分别接PLC输出口相应位置。就这样，通过按药片数量选择按钮S1、S2或S3，可选择装入药瓶中药片的数量，按S1为20片，按S2为30片，按S3为40片。相应数量上的指示灯H的亮暗表示目前药瓶装药数量。当装药数量被选定，接着系统启停被接通，电动机M带动皮带转动，延时5秒后，皮带机将停止运转，这时皮带上的装药瓶到达指定位置进行装药。 装有药片的装置由电磁阀打开，经由光电感应传感器，那么装入药瓶的药片被一一计数。药瓶中的药片数量达到预先规定值时，电磁阀Y会关闭，皮带机重新开始运行，使药片装瓶过程控制顺利进行。
在装药过程中，当药片装入的量需要更改时，这时只有当前皮带机上的药瓶中药片装满后，且从下一个药瓶开始，装填改变后的药片数量。如果在装药过程中系统启停开关被断开，则只有当前药瓶中药片装满后，控制系统的运转才能停止。
为了保证装药机运行的准确性，需要使用PLC的定时功能完成对与传送带的配合，密切配合传送带的停止与运行。
综上，PLC需要使用两路IO口分别控制传送带与装药器电磁阀，同时，通过读光电传感器返回的数字量对当前装药数进行计数。同时使用三路IO口读取装药数设定值，完成装药数量的控制。 2.1.2 工作原理方框图
设定装药 数量 人工 控制 三菱FX系列PLC 自动药片装瓶机 实现装药流程 图2-2 系统原理方框图
2.2 系统的设计方案
根据自动药片装瓶机需要实现的控制要求和功能，首先应制定出系统硬件控制的方案。硬件设计包括PLC的选型依据及其具体型号选择，外围电路器件的选型依
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据与具体型号，其中包括按钮、电机、电磁阀、光电传感器、指示灯等，然后是PLC的硬件接线设计。最后是制定软件部分的设计方案，包括PLC各个I/O口的分配、程序设计思路、流程图、指令表、梯形图等。
即通过软硬件结合的方式，通过按动启动、停止按钮等控制命令来驱动电机带动皮带运动或停止。通过光电传感器，对装入瓶中的药片进行数量统计，如果药瓶中药片数量达到预先规定值，此时电磁阀将停止工作。
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第三章 系统硬件设计
根据自动装瓶机的控制功能要求，设计该设备控制系统的硬件结构方案。方案设计包括各步进电机、电磁阀、下药斗、光电传感器、皮带机等的选型与设计。 3.1 PLC机型的选择 3.1.1 PLC简介
随着科学技术的发展，为了满足制造业对市场的需求，这就要求控制系统的简洁性以及方便灵活性的生产设备自动化。为顺应这一趋势，Programmable Logic Controller(可编程控制器)产生，它是以计算机处理器为核心的自动控制装置。PLC的各种操作指令是在可编程序的存储器中进行完成，并以A/D形式的输入输出方式控制操作系统的顺利运行。从上述论述可以看出，PLC是一种通过程序的改变来实现与上位机联合控制工业控制系统，其除了具有控制作用外，还有可以进行与其他上位机进行通信联网的功能。
PLC的发展历程有以下几个方面： （1）小型化、低成本
新型微电子技术不断发展，同时新型器件功能提高，价格却相应的降低。
（2）标准化、模块化
为实现推动技术标准进程的目标，一些国际型组织，如国际电工委员会（IEC），为PLC的不断发展制定出了新的标准和规定，对不同类型的PLC产品做出归纳或定义，使其标准化、模块化。
（3）高速化、超高性能化
一些大型PLC采用多微处理器系统才能满足要求，如有的控制系统采用32位微处理器，可同时多任务进行操作，从而提高处理速度，增加存储容量。
（4）网络化
当代PLC最大的发展趋势是其网络链接功能，这种需求是由现代信息技术的快速发展决定的，是为实现企业自动化与现代化目标而设计的。
PLC主要有CPU（中央处理器）模块、输入模块、输出模块和编程器组成。其
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