基于PLC的自动装药机的设计毕业设计论文.docx

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基于PLC的自动装药机的设计毕业设计论文

基于PLC的自动装药机的设计

摘要

本设计是一台可以根据不同需求切换装药数量并进行计数和装瓶的自动装药机，本篇论文主要介绍了自动装药机的整体控制系统、工作流程、硬件系统设计和软件系统设计。

本系统采用一台三菱FX2N系列PLC完成对自动装药机的整体控制，利用PLC的控制实现装药机的启动/停止，根据需求切换药粒数目和药瓶自动封盖等功能，同时能够实现实时显示装填药粒数目的功能。

自动装药机主要分为四个机构：

主传动机构、计数机构、药瓶传送机构和自动瓶盖封盖机构，并且通过这四个机构的联动实现存料、选料、计数、装瓶、封盖、送瓶等6个步骤，完成整个自动装药机的自动化控制。

本次设计的自动装药机具有控制灵活、计数准确性高、可靠性好、控制线路简单、使用性强等特点，适用于大多数的自动装药作业。

关键词：

PLC,自动封盖，GMP，装药机，光电传感器

PLC-basedAutomaticTabletbottlingmachinedesign

Abstract

Thisdesigncanbeswitchedaccordingtodifferentneedsandcountthenumberofchargeandbottlingofprofessionalequipment,thispaperintroducestheautomaticloadingmachine'soveralldrugcontrolsystem,includingtheoverallworkflow,thehardwaresystemdesignandsoftwaresystemdesign.

ThroughoutaMitsubishiFX2NSeriesPLCtocompletetheoverallmachineautomaticchargecontrol,theuseofPLCcontroltoachieveChargeMachinestart/stopswitchaccordingtodemandthenumberofdrugcapsules,vialsautomaticclosuresystemandotherfunctions,whileachievingreal-timeShowgrainsfillingdrugpurposefunctions.AutomaticChargeMachineismainlydividedintofour:

Themaintransmissionmechanism,countingbodies,institutesandautomatictransmissionbottlecapscappingmechanism,andthroughthelinkageofthefouragenciestoachieveStores,choiceofmaterials,counting,bottling,cover,sendingbottlessixstepstocompletetheautomationofmachineautomaticchargecontrol.

Thedesignofthemachinewithautomaticchargecontrolflexibility,countinghighaccuracy,reliability,controllines,easytouse,andothercharacteristics,suitableformostautomaticchargeoperation.

Keywords:

PLC,Automaticcapping,GMP,ChargeMachine,Photoelectricsensors

目录

第一章绪论4

1.1自动药片装瓶机的发展现状4

1.2自动装药机的研究目的及意义4

第二章自动装药机的整体构造6

2.1控制系统整体结构6

2.2生产过程和要求6

第三章系统的硬件设计8

3.1PLC简介8

3.2三菱PLC简介8

3.3主程序输入/输出点的分配8

3.4加料器的构成9

3.5光电计数器计数分析9

3.6药瓶运送机构10

3.7药瓶自动封盖机构10

3.8自动装药机的硬件连接11

第四章系统的软件设计12

4.1自动装药机的工作流程12

4.2主程序14

4.3主程序详解15

4.4子程序18

第五章总结20

参考文献21

谢辞22

第一章绪论

随着我国制药行业的高速发展和可编程控制技术在各行各业的普遍应用，加之人民生活水平和健康养生意识的提高，在现今的医药行业，伴随着药品市场不断被拓宽，自动药片装瓶机作为PLC在制药行业自动化进程中的一大重要成功应用，越来越多的制药机械生产厂家开始竞相研制高性能的自动药片装瓶机，这更加促进了在此方面的技术水平的不断进步。

1.1自动药片装瓶机的发展现状

当前食品和医药行业生产安全问题频发，国家食品药品监督管理局在调查中发现了两大导致食品药品安全问题频繁发生的原因：

首先是生产企业未按生产工艺要求进行生产，为节约成本，采用各种存在安全隐患的原料和工艺；其次，在非采用GMP（药品生产质量管理规范）流水线的厂房进行生产。

然而为了消除安全隐患，改变现有状况，就要从最初的生产环节入手，使用自动化作业，而自动化药片装瓶机的出现解决了其中的很多问题。

在现今技术水平不断更新换代的制药机械制造行业，国内外各类装药机的型号五花八门，已经可以适应各种大颗粒，形状规则的药粒的自动包装，而针对其他形状不规则的药粒和药瓶的自动包装技术就较为不足了。

而基于PLC的自动装药机由于直接控制电机的运转，实现了降低劳动量，节约成本，并且提高生产效率的目的。

1.2自动装药机的研究目的及意义

在传统的手工装瓶中，由于工人和药品的直接接触，会导致人体受到药品的影响而产生疾病，同时也会对药品本身造成污染，无法保证药品的安全和卫生；其次，手工操作难以管理，容易产生生产事故，无法在保证生产要求的前提下扩大生产规模。

然而通过采用自动药片装瓶机就可以解决以上的诸多问题，首先自动药片装瓶机隔绝了人与药片的直接接触，杜绝了药品的污染，保证了药品的质量；其次采用机械化的生产流程，使整个生产过程的管理变得高效有序，提高了工作效率，更加有利于企业今后的发展。

由于传统的手工装瓶作业存在诸多问题，而这些问题基本上都能通过采用自动药片装瓶来避免和解决，这就进一步推动了自动药片装瓶机的普及和发展。

第二章自动装药机的整体构造

2.1控制系统整体结构

根据自动装药机的控制功能要求，该设备控制系统的结构方案如图2.1所示。

根据设计要求，该系统能够实现在友好的人机互动界面环境输入和修改所需的生产参数，在操作面板上，可以进行系统的启动/停止，急停以及所要装填的药粒数目修改等操作。

各种操作经由PLC的处理转化为电动机的正/反转、电机转速的变化，实现主传动机构的运行，或者是将控制信号输入到继电器，驱动电磁阀动作。

当系统故障时，故障信号可实时反馈回PLC，经过PLC故障处理程序的处理，显示在人机交互界面上，同时反馈控制信号，中断工作流程，激活报警灯和蜂鸣器。

图2.1装瓶机控制系统框图

2.2生产过程和要求

自动装药机分为以下四个动作机构：

主传动机构、计数机构、药瓶传送机构和自动瓶盖封盖机构。

通过这四个机构的联动实现存料、选料、计数、装瓶、封盖、送瓶等6个步骤。

在整个生产过程中主传动机构作为中枢环节，联通整个工作机构。

药粒通过电振机从存料器中送入传料器，在离心力的作用下均匀的送至出料口，通过出料口处的光电检测器将药粒的数量信号送给PLC，从而实现药粒的自动装填，当药瓶按照预定的规格装满后，传送带在电机的驱动下完成药瓶的传递，并由自动封盖机完成瓶盖的封盖，完成整个装瓶流程。

图2.2自动装药机结构示意图

第三章系统的硬件设计

本次设计采用三菱系列可编程控制器作为系统控制方式，具有电路结构简单，操作简便，系统报错，修参快速等特点，拥有稳定的运料装置，减少了故障发生率，使其更加安全可靠，适用于大规模生产作业。

3.1PLC简介

PLC（ProgrammableLogicController），可编程逻辑控制器，是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统。

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。

现在PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，具有安全可靠、抗扰性强、功能强大、操作简便、易上手、结构轻巧耐用、价格便宜等特点。

3.2三菱PLC简介

三菱电机公司20世纪80年代推出的F系列小型PLC在90年代初被Fl系列和F2系列取代，FI系列在我国曾经有很高的市场占有率。

其后的FX2系列在硬件和软件功能上都有很大的提高，后来推出的FX0,FX0S,FX0N和FX2N等系列实现了微型化和多品种化，可以以满足不同用户的需要，F1系列和FX2系列早已属于淘汰产品，三菱电机现在的FX系列产品样本中仅有FX1S、FX1N、FX2N和FX2NC这4个子系列，与过去的产品相比，在性能价格比上又有明显的提高。

FX系列的适应面广,FX2N和FX2NC最多可以扩展到256个I／O点，并且有很强的网络通信功能，能够满足大多数要求较高的系统的需要，是国内使用最广泛的PLC系列产品。

3.3主程序输入/输出点的分配

本系统的控制程序采用日本三菱公司的FX2N-36MR可编程控制器，首先对PLC的输入/输出点进行分配，如表3.1。

表3.1主程序输入/输出点的分配

代号

名称

代号

名称

输入点

X000

启动/停止

X003

70片选择开关

X001

30片选择开关

X004

药瓶位置检测

X002

50片选择开关

X005

药粒检测开关

输出点

Y000

译码器A端输入

Y011

出料电磁阀

Y001

译码器B端输入

Y012

电振机继电器

Y002

译码器C端输入

Y013

30片指示

Y003

译码器D端输入

Y014

50片指示

Y004

个位输入

Y015

70片指示

Y005

十位输入

Y016

错误指示

Y010

传送带继电器

3.4加料器的构成

加料器的任务是当传送带上的药瓶通过存料斗下方时,存料斗中的药粒能顺利进入药瓶,同时又必须保证每次只能落下一颗药粒,以实现准确计数。

加料器由存料斗和控片部件构成,底板用螺钉安装在支架组件的侧面板上,存料斗固定于底板上,而实现控片以准确计数的部件采用转刷,它由转刷电机直接驱动。

当传送带上的药瓶通过加料器下方时,由于转刷与传送带在接触区域的运行方向是相反的,这样就将药瓶上方多余的药粒阻挡住,从而保证计数的准确性。

3.5光电计数器计数分析

本系统采用的光电计数器可简化为如图3.2所示的药粒计数器模型，图中H为光电计数器到快门的距离，L为相邻药粒之间的最小距离，药粒从出料口到快门之间所需的时间为T1,快门从接到指令到关闭动作完成所需时间为T2，PLC的最长周期扫描延时时间为T3，由此可得快门从光电传感器