基于PLC控制的自動藥片裝瓶機設(shè)計研究摘要在制藥行業(yè)，需要將生產(chǎn)的藥物進行裝瓶包裝，需要通過專用的裝瓶機進行藥物的自動包裝，為了提高生產(chǎn)效率，裝瓶機的工作好壞直接關(guān)系到制藥生產(chǎn)線的管理成本。本設(shè)計的藥片裝瓶機主要由傳輸帶、加藥裝置、加蓋裝置等組成。通過設(shè)定加入藥片的數(shù)量值，進行不同規(guī)格的藥品包裝。并且通過瓶子計數(shù)，進行當前藥瓶的產(chǎn)量統(tǒng)計。系統(tǒng)采用可編程控制器REF_Ref72653670\r\h【1】作為藥片裝瓶機控制系統(tǒng)的控制單元，實現(xiàn)該系統(tǒng)的工藝要求，系統(tǒng)分為方案設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和上位機模擬設(shè)計，通過程序仿真調(diào)試，完成系統(tǒng)的各種動作要求，達到自動控制的目的。系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)了藥瓶包裝的全程加藥和加蓋功能，并且完成了藥片計數(shù)和藥瓶計數(shù)功能。通過仿真模擬，對藥品裝瓶機進行了全程模擬控制，通過全程模擬，實現(xiàn)了藥瓶的自動控制功能，達到了設(shè)計的基本要求。關(guān)鍵詞：藥片裝瓶機，可編程控制器，梯形圖，仿真，順序控制目錄9358前言 119224第1章藥品裝瓶機的總體方案 3136521.1藥品裝瓶機的設(shè)計方案 316327第2章藥品裝瓶機的硬件設(shè)計 6237882.1可編程控制器的選型 6184762.2傳感器的選型 755852.3電機的選型 7144422.4輸送裝置的選型 7166302.5電磁閥的選型 8239292.6變頻器的選型 840732.7系統(tǒng)的I/O分配設(shè)計 985452.8系統(tǒng)的變頻電路設(shè)計 9288212.9系統(tǒng)的PLC電路設(shè)計 1115956第3章藥品裝瓶機的軟件設(shè)計 1242103.1編程軟件的介紹 12245063.2系統(tǒng)的流程圖設(shè)計 13312123.3系統(tǒng)的程序設(shè)計 14185323.3.1硬件組態(tài)設(shè)計 1497963.3.2手動程序的設(shè)計 1439643.3.3自動程序的設(shè)計 14284753.3.4外部輸出程序的設(shè)計 1520985第4章藥品裝瓶機的電路仿真設(shè)計 16264324.1組態(tài)設(shè)計的仿真分析 16257504.2組態(tài)設(shè)計的過程 1651234.3PLC的仿真 2112959第5章三維建模及裝配、運動仿真 2398735.1零件及傳動機構(gòu)的建模 2361665.2電機和傳感器以及減速器的建模 25259635.3裝配圖 26148365.4運動仿真 26246265.4.1推瓶 27137235.4.2裝藥 274825.4.3藥瓶推送 2722305.4.4瓶蓋擰緊 28321765.4.5藥瓶槽輪間歇轉(zhuǎn)送 28238215.4.6藥瓶推出 29133185.4.7藥瓶檢測篩選 2932結(jié)論 3119595參考文獻 339412附錄 34前言在制藥行業(yè)，需要對片劑藥品進行包裝，使用藥片裝瓶機完成藥片的包裝工作。藥片裝瓶機主要通過傳輸帶傳遞空瓶子，當空瓶子到達加藥裝置，加藥電磁閥打開后，進行藥片數(shù)量計數(shù)，當藥片數(shù)量達到設(shè)定值時，加藥電磁閥停止，藥瓶在傳輸帶繼續(xù)運行，進行加蓋處理。到達加蓋位置后，通過加蓋裝置動作，進行藥瓶加蓋，與此同時進行藥瓶計數(shù)。系統(tǒng)構(gòu)成主要由傳送帶、加蓋裝置和加藥裝置等構(gòu)成。國內(nèi)外大多數(shù)制藥企業(yè)都使用藥品包裝機，隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，藥品包裝機不僅要追求包裝的質(zhì)量，加入世界貿(mào)易組織后，我國藥品出口量也很大，給市場帶來了挑戰(zhàn)和機遇，過去多采用手工包裝，性能低下，錯誤率高，產(chǎn)品質(zhì)量差，限制了藥品企業(yè)的發(fā)展，世界各國對藥品包裝機的需求逐年增加，尤其是美國、日本、德國等國外藥品包裝企業(yè)，他們在參與激烈的市場競爭的基礎(chǔ)上，尋找更大的商機，尋找高質(zhì)量、高質(zhì)量的設(shè)備，設(shè)備速度快，包裝質(zhì)量好，不良率低。根據(jù)片劑灌裝機的工藝要求和設(shè)計內(nèi)容，根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計流程，首先對系統(tǒng)進行了總體流程分析和設(shè)計。確定了系統(tǒng)后，完成了系統(tǒng)硬件的設(shè)計和分析，詳細設(shè)計了軟件流程和程序。通過系統(tǒng)調(diào)試，達到了設(shè)計要求，具體設(shè)計思路按以下步驟進行分析：（1）在總體設(shè)計的過程分析中，詳細分析了片劑灌裝機的控制過程，確定了系統(tǒng)的控制對象，設(shè)計了系統(tǒng)的總體設(shè)計策略和方案，確定了系統(tǒng)的設(shè)計方案，選擇了系統(tǒng)的控制單元、檢測部分和實現(xiàn)部分。（2）在系統(tǒng)硬件設(shè)計中，明確了硬件設(shè)計要求，對系統(tǒng)電路進行了單獨設(shè)計，對各電路圖進行了詳細設(shè)計，并對電路的要求和原理進行了明確的分析。（3）在系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計中，程序設(shè)計方案主要是基于工藝流程圖和I/O硬件分布設(shè)計。程序的設(shè)計方案主要體現(xiàn)了流程圖的思想，通過不同指令和編程規(guī)范的組合來實現(xiàn)功能，通過對系統(tǒng)流程圖的分析，明確了各種動作的要求和標準化，程序分部分設(shè)計，完成了程序各項功能的實現(xiàn)，分析了程序的設(shè)計思想和注意事項。（4）根據(jù)硬件和軟件的設(shè)計，通過仿真驗證和修改系統(tǒng)功能，確定系統(tǒng)功能按設(shè)計要求執(zhí)行。通過仿真驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，滿足系統(tǒng)工藝要求。（5）完成系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)，分析系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)缺點，留有后續(xù)更新的空間，進行項目綜合分析。第1章藥品裝瓶機的總體方案1.1藥品裝瓶機的設(shè)計方案本設(shè)計的藥瓶裝片機主要由輸送帶、加藥裝置、加蓋裝置等組成。具體示意圖如圖1-1所示。圖1-1藥瓶包裝機示意圖按照以上示意圖可知，藥品包裝機REF_Ref72654045\r\h【4】主要由傳輸帶進行藥瓶的運輸，通過加藥裝置和加蓋裝置進行藥瓶的裝藥和封蓋操作。具體的工藝要求如下：（1）當系統(tǒng)啟動后，傳輸帶運行，當空瓶子運輸?shù)郊铀幯b置處，傳輸帶停止。通過設(shè)定規(guī)定的裝藥數(shù)量，加藥電磁閥打開，藥品進入瓶子，通過藥片的計數(shù)器進行計數(shù)，當計數(shù)的數(shù)量達到規(guī)定的數(shù)量后，加藥電磁閥關(guān)閉，加藥過程結(jié)束。（2）當加藥過程結(jié)束后，傳輸帶繼續(xù)運行，裝有藥品的瓶子運輸?shù)郊由w位置處，進行加蓋操作。首先加蓋裝置下降，當下降到位后，進行加蓋，加蓋延時2秒，當延時時間到后，加蓋裝置上升，與此同時傳輸帶運行，并且對藥瓶進行計數(shù)。（3）為了控制加藥裝瓶機的速度，需要采用變頻器控制傳輸帶的速度，傳輸帶速度越快，效率越高。（4）對加藥計數(shù)器和藥瓶計數(shù)器采用傳感器進行監(jiān)測，當監(jiān)測到信號后，傳輸?shù)娇刂茊卧?，進行計數(shù)操作。（5）系統(tǒng)采用上位機進行監(jiān)控，進行藥片數(shù)量設(shè)置、藥瓶顯示以及當前的狀態(tài)監(jiān)控等。根據(jù)上述工藝要求，對系統(tǒng)進行了設(shè)計，包括原理圖的比較與設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。1.2.系統(tǒng)控制系統(tǒng)根據(jù)上述方案，以前的控制系統(tǒng)采用的是繼電系統(tǒng)，這在系統(tǒng)的初始控制中是常用的。主要由外按鈕、檢測開關(guān)、繼電器、接觸器等低壓電器元件組成。通過現(xiàn)場工藝，這些低壓電器元件的設(shè)計和組裝，滿足了控制系統(tǒng)在特定工業(yè)環(huán)境下的要求，控制系統(tǒng)主要用于控制要求簡單、無需更新的場合，而且過程簡單明了，控制系統(tǒng)硬件成本低，電路復(fù)雜，電氣元件布線較多，布線復(fù)雜，故障概率高，現(xiàn)場解決問題難度大，后續(xù)維護成本高，最終造成經(jīng)濟損失，對于控制技術(shù)復(fù)雜、精度要求高的場合，由于布線極其復(fù)雜，系統(tǒng)所需的一些功能無法實現(xiàn)，繼電接觸器系統(tǒng)的設(shè)計是無力的，特別是在自動控制方面，繼電接觸器系統(tǒng)不能滿足要求，完全依靠操作人員的操作，現(xiàn)場人員的經(jīng)驗和主觀可操作性影響整個系統(tǒng)的運行，因此對于系統(tǒng)的設(shè)計，繼電接觸器系統(tǒng)不能滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。對于可編程控制器，可以通過擴展模塊來設(shè)計可編程控制器。根據(jù)工藝要求和現(xiàn)場功能，可選擇該模塊。我們可以根據(jù)現(xiàn)場控制的需要選擇相應(yīng)的擴展模塊。例如，站點上有許多I/O點，因此您可以根據(jù)I/O點的數(shù)量選擇數(shù)字擴展模塊；例如，如果需要對模擬量進行現(xiàn)場檢查，可以根據(jù)模擬量的控制量選擇模擬量的擴展模塊；例如，現(xiàn)場總線要完成一個特定的通信協(xié)議，就要為通信協(xié)議選擇合適的通信模塊，對于本設(shè)計的控制系統(tǒng)，就要監(jiān)控當前系統(tǒng)的狀態(tài)，改變參數(shù)，記錄查詢，報表查詢等要求，必須通過人機主機界面查看，工作人員可以通過人機界面了解系統(tǒng)當前的運行情況，并對數(shù)據(jù)進行查詢，主機與PLC通過通訊協(xié)議連接，并對PLC內(nèi)部變量進行實時更新和交互，實現(xiàn)對現(xiàn)場系統(tǒng)的可視化控制和監(jiān)控。該控制方案對實現(xiàn)系統(tǒng)自動化非常有用，可以根據(jù)不同的生產(chǎn)條件改變數(shù)據(jù)。根據(jù)研究內(nèi)容和系統(tǒng)設(shè)計控制策略，在系統(tǒng)設(shè)計中考慮了PLC+PC控制系統(tǒng)。本次設(shè)計通過對工藝要求的分析，采用PLC控制系統(tǒng)加PC機對藥瓶機進行加藥控制和分接控制，并實現(xiàn)計數(shù)功能，具體方案如下：（1）變頻器用于驅(qū)動和控制傳動帶，變頻器的運行由可編程控制器的初始信號控制。控制傳動帶發(fā)動機的運行。如果發(fā)生故障，它將向可編程控制器發(fā)送故障信號，以執(zhí)行系統(tǒng)保護功能。（2）加藥裝置和封蓋裝置由電磁閥控制，由輪胎操作，當電磁閥打開時，機構(gòu)工作，電磁閥關(guān)閉，機構(gòu)停止。（3）藥片數(shù)量在給藥過程中設(shè)置和計數(shù)。將計數(shù)的實際值與設(shè)定值進行比較，檢查加藥電磁閥，通過對瓶子的計數(shù)，可以知道電流輸出和速度。（4）系統(tǒng)利用光電傳感器[5]實現(xiàn)對藥瓶位置的監(jiān)控、藥瓶計數(shù)等功能，并將光電傳感器的信號傳輸給可編程控制器進行信號處理，通過外部復(fù)位按鈕對當前的計數(shù)值進行復(fù)位。（5）系統(tǒng)輸入部分主要包括：停止按鈕、手動自動開關(guān)、手動按鈕、進氣傳感器、計數(shù)傳感器、計數(shù)傳感器、逆變器故障、鎖定裝置邊界、復(fù)位按鈕。系統(tǒng)的輸出部分主要由：變頻器操作、電磁加藥閥、電磁閥、電磁閥蓋、電磁閥關(guān)閉及指示燈等組成。根據(jù)以上控制系統(tǒng)的分析，具體控制制度如圖1-2所示。圖1-2系統(tǒng)控制方案圖第2章藥品裝瓶機的硬件設(shè)計2.1可編程控制器的選型隨著社會的發(fā)展，工業(yè)自動化的迅速普及，于是各大自動化控制公司開始開發(fā)自己的產(chǎn)品，以適應(yīng)工業(yè)自動化發(fā)展的形勢。最常見的品牌有西門子自動化公司生產(chǎn)的S7系列PLC、三菱公司生產(chǎn)的FX系列PLC和歐姆龍公司生產(chǎn)的CP系列PLC。這些產(chǎn)品占據(jù)了中國工業(yè)控制市場的很大一部分，在西門子生產(chǎn)的中型PLC中，常用的是S7-300和S7-1200T。PLCS7-300系列有許多應(yīng)用。PLC功能強大，可執(zhí)行更復(fù)雜的控制功能，編程指令豐富，可執(zhí)行PID控制功能、PTO脈沖輸出功能和高速計數(shù)器功能。通過對程序的編譯和配置，實現(xiàn)了設(shè)備間的MODBUS通信和以太網(wǎng)通信，并通過通信端口實現(xiàn)了硬件連接，像DI/DO模塊、AI/AO模塊、通信模塊、高速計數(shù)模塊等等，還有很多類型的CPU，包括CPU221-CPU226。每種CPU型號的編程能力是不同的。電平越高，處理能力越高，系統(tǒng)選用的CPU313型號有16個外部輸入端子和16個外部輸出端子的SM323數(shù)字輸入輸出模塊。采用工作電源模塊PS3075A。模塊的輸入電源為AC220V，為CPU和輸入輸出模塊提供DC24V電源，使用的編程軟件為STEP7，產(chǎn)品如圖2-1所示。圖2-1S7-300可編程控制器2.2傳感器的選型光電傳感器性能穩(wěn)定，檢測精度高，響應(yīng)靈敏，不與物體或機器接觸，采用非接觸方式檢測物體的位置，光電傳感器的主要組成部分是光束發(fā)射電路、光束接收電路和信號放大電路，光束發(fā)射電路主要發(fā)射光束，當間隔內(nèi)的物體阻擋光束時，它會吸收部分光束能量，使接收電路能在電流范圍內(nèi)感知物體的存在。信號放大電路對信號進行設(shè)置和放大，然后釋放，選用歐姆龍產(chǎn)品，具體型號為EE-SPY402，產(chǎn)品檢測距離在0.2厘米到2米之間，檢測距離可根據(jù)光電開關(guān)控制進行調(diào)整。需要電源，電源等級為DC24V。光電傳感器原理圖如圖2-2所示。圖2-2光電傳感器的時序圖及電路圖2.3電機的選型步進伺服控制系統(tǒng)是一種典型的開路控制系統(tǒng)，在選擇步進電機時，首先要考慮選擇步進發(fā)動機的類型，其次要選擇具體的品種。在本設(shè)計的控制系統(tǒng)中，要求步進電機電壓低、定位對大，采用兩相混合式步進電機，在選擇步進電機的選型時，要考慮轉(zhuǎn)速比、軸向力、轉(zhuǎn)速比等因素，應(yīng)充分考慮標稱扭矩和工作頻率。因此，本圖選用的發(fā)動機型號為fl39st34-0306。2.4輸送裝置的選型皮帶輸送機廣泛應(yīng)用于工業(yè)中?，F(xiàn)有皮帶式和旋轉(zhuǎn)式兩種加藥方式，藥品的主要包裝形式為瓶裝。帶式上料機效率高、速度快，但其結(jié)構(gòu)過于簡單，不利于高精度地設(shè)計和實現(xiàn)。而皮帶式裝瓶可以解決這些問題，因此采用皮帶式裝瓶的方式。2.5電磁閥的選型電磁閥是一種采用電磁控制的工業(yè)設(shè)備。它是控制流體自動化的關(guān)鍵部件，屬于執(zhí)行機構(gòu)，電磁閥能與多個回路配合，實現(xiàn)必要的控制，保證控制的準確性和靈活性，直動式電磁閥能在真空下正常工作，負壓和零壓。根據(jù)本設(shè)計的要求，采用了直動式電磁閥。2.6變頻器的選型變頻器如圖2-3所示，其主要工作原理是通過整流濾波單元將外部工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后根據(jù)電路板發(fā)出的脈沖指令對IGBT逆變器單元進行檢查，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩電流。本設(shè)計選擇的具體變頻器型號為ACS550變頻器，在市場上應(yīng)用廣泛，對發(fā)動機具有良好的調(diào)速效果?？蓤?zhí)行變頻控制功能和當前發(fā)動機控制功能，變頻器功能非常豐富，可應(yīng)用于各種發(fā)動機控制場合，變頻器參數(shù)主要分為發(fā)動機參數(shù)設(shè)置，停車控制參數(shù)設(shè)置，速度數(shù)據(jù)控制參數(shù)設(shè)置，速度斜率參數(shù)設(shè)置，報警故障功能參數(shù)設(shè)置，現(xiàn)場總線功能參數(shù)設(shè)置，設(shè)置編碼器控制功能和各種數(shù)據(jù)監(jiān)控功能的參數(shù)。根據(jù)本設(shè)計的使用要求，選用ACS550變頻器，標稱入口電壓AC400V，標稱電流15A，頻率調(diào)節(jié)范圍0-1000hz，風機冷卻方式，壁掛式，V/F電壓控制模式，外部端子用于變頻器啟動和停止控制。圖2-3ACS550變頻器示意圖2.7系統(tǒng)的I/O分配設(shè)計對于藥瓶裝片機系統(tǒng)[7]，電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)按照規(guī)定的工藝進行設(shè)計。通過對過程的分析和控制內(nèi)容的設(shè)計，設(shè)計了藥瓶裝片機的I／O裝瓶系統(tǒng)分布。本設(shè)計的目的是為下一步繪制PLC接線圖和軟件程序，對下一步程序的模擬調(diào)試起到方便的作用，在實際應(yīng)用中，I/O分配對查詢故障非常有用。例如，在執(zhí)行過程中，如果某個輸入點不工作，可以查詢輸入點的名稱和地址，通過程序分析找出問題所在。表2-1I/O分配設(shè)計表輸入功能輸入地址輸出功能輸出地址啟動按鈕I0.0傳輸帶運行Q0.0停止按鈕I0.1加藥電磁閥Q0.1手自動轉(zhuǎn)換I0.2加蓋電磁閥Q0.2傳輸帶啟動I0.3加蓋機構(gòu)下降Q0.3傳輸帶停止I0.4加蓋機構(gòu)上升Q0.4加藥閥開關(guān)I0.5運行指示Q0.5瓶子到位傳感器I0.6自動指示Q0.6藥片數(shù)量檢測傳感器I0.7故障指示Q0.7計瓶傳感器I1.0藥片數(shù)量報警Q1.0手動加蓋開關(guān)I1.1加蓋下限位I1.2加蓋上限位I1.3變頻器故障I1.4加蓋位置傳感器I1.5復(fù)位按鈕I1.62.8系統(tǒng)的變頻電路設(shè)計根據(jù)工藝分析要求和藥瓶裝片機控制策略[8]，結(jié)合總體設(shè)計方案，主電路設(shè)計選用ACS550變頻器，變頻器的標稱輸入電壓為AC380V，標稱電流為15A，頻率控制范圍為0-50Hz，控制策略為V/F電壓控制，變頻器的啟停開關(guān)通過外部端子進行。變頻器主電路的設(shè)計要素包括電路、變頻器等，電路開關(guān)的作用是啟動和停止主機的電路。斷路器應(yīng)立即停止故障線路的運行。變頻器的接線圖是基于對變頻器硬件接線手冊的仔細研究。變頻器的接線主要是動力接線電路和控制電路的接線，如圖2-4所示。在電路布線時，變頻器應(yīng)連接到具有相同電壓水平的系統(tǒng)電源。端子為R、S、T，發(fā)動機端子為U、V、W，分別連接到發(fā)動機三相線電路上，主要進行DI端子和DO端子的接線，DI端子的連接主要用于連接變頻器的停止信號，DO終端主要用于產(chǎn)生變頻器故障信號并傳送給PLC。圖2-4ACS550變頻接線圖2.9系統(tǒng)的PLC電路設(shè)計對于藥瓶裝片機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，PLC接線是系統(tǒng)的重要組成部分[9]，采用S7-300CPU313作為控制單元，SM323作為數(shù)字量輸入輸出的外部模塊，可編程控制器接線是系統(tǒng)硬件設(shè)計的重要組成部分。市場上各種品牌可編程控制器的布線原理基本相同。該裝置主要由電氣接線、輸入接線和生產(chǎn)接線三部分組成，根據(jù)片劑灌裝機控制系統(tǒng)的控制策略和總體設(shè)計方案，確定了PLC的輸入輸出部分。據(jù)統(tǒng)計，系統(tǒng)的輸入部分必須連接到功能信號15個，輸出部分必須連接到7個執(zhí)行信號。根據(jù)系統(tǒng)的PLC選擇，選擇的饋電電壓為DC24V，因此，輸入和輸出單元的電壓電平與功率電平相同，為DC24v。電氣原理圖如圖2-5所示。圖2-5S7-300可編程控制器接線圖第3章藥品裝瓶機的軟件設(shè)計3.1編程軟件的介紹本系統(tǒng)采用PLCS7-300作為控制單元，編程軟件為PLCS7-300的STEP7，軟件必須安裝在Microsoft操作系統(tǒng)上。該軟件可以完成設(shè)備的配置、程序的編寫、特殊功能的創(chuàng)建和配置、程序的下載和在線監(jiān)測。PLC可通過接口啟動和停止。系統(tǒng)在線時，可查詢變量，軟件指令功能強大、豐富，可編寫各種控制程序，軟件可建立MPI通訊，軟件采用專用MPI編程電纜，通過選擇驅(qū)動程序與PLC相連，波特率和通信地址的設(shè)置，使您可以加載、下載程序和進行在線監(jiān)控操作。STEP7軟件有多個版本，本圖采用v5.5版本進行設(shè)計。STEP7軟件界面功能豐富。它可以創(chuàng)建組織塊、功能塊、功能塊和數(shù)據(jù)塊，并創(chuàng)建一個后臺數(shù)據(jù)塊，每個塊可以單獨編程，由OB1或其他塊調(diào)用，界面如圖3-1所示。圖3-1STEP7編程軟件界面圖3.2系統(tǒng)的流程圖設(shè)計系統(tǒng)流程圖主要按照藥品裝瓶機的控制工藝進行流程設(shè)計REF_Ref72654632\r\h【10】，系統(tǒng)分為手動控制和自動控制兩種方式，手動控制的流程圖如圖3-2所示。圖3-2手動控制流程圖當外部選擇手動控制時，通過外部的按鈕進行傳輸帶啟?？刂?、加藥閥啟?？刂?、加蓋閥啟?？刂啤Ｊ謩涌刂浦饕獞?yīng)用于系統(tǒng)的調(diào)試。系統(tǒng)自動控制如圖3-3所示。圖3-3自動控制流程圖對于系統(tǒng)自動控制REF_Ref72654700\r\h【11】，主要用順序控制的方法進行設(shè)計，采用順序流程法主要對上一工序進行完成判斷，如果完成，將關(guān)閉上一工序動作，執(zhí)行下一工序動作，以此類推，直到所有順序工藝完成。當系統(tǒng)啟動后，傳輸帶運行，當空瓶子運輸?shù)郊铀幯b置處，傳輸帶停止。通過設(shè)定規(guī)定的裝藥數(shù)量，加藥電磁閥打開，藥品進入瓶子，通過藥片的計數(shù)器進行計數(shù)，當計數(shù)的數(shù)量達到規(guī)定的數(shù)量后，加藥電磁閥關(guān)閉，加藥過程結(jié)束。傳輸帶繼續(xù)運行，裝有藥品的瓶子運輸?shù)郊由w位置處，進行加蓋操作。首先加蓋裝置下降，當下降到位后，進行加蓋，加蓋延時2秒，當延時時間到后，加蓋裝置上升，與此同時傳輸帶運行，并且對藥瓶進行計數(shù)。進入下一步循環(huán)裝瓶控制，如果按下外部停止按鈕，系統(tǒng)停止運行。3.3系統(tǒng)的程序設(shè)計3.3.1硬件組態(tài)設(shè)計按照系統(tǒng)的選型，選擇CPU313作為控制單元，采用SM323作為數(shù)字量輸入輸出模塊。第一插槽進行PS3075A的電源模塊插入，在第二插槽插入CPU313，從第四插槽開始插入數(shù)字量模塊和模擬量模塊。從插入后的地址來看，數(shù)字量輸入地址為I0.0-I1.7，數(shù)字量輸出地址為Q0.0-Q1.7。硬件組態(tài)設(shè)計如圖3-4所示。圖3-4硬件組態(tài)圖3.3.2手動程序的設(shè)計當通過外部I0.2進行手自動轉(zhuǎn)換選擇，如果I0.2輸入信號，表示當前為自動控制，將M0.0接通，并且輸出Q0.6自動指示。當在手動狀態(tài)時，按下外部的I0.3按鈕，M0.1得電并自鎖，表示傳輸帶手動輸出；按下外部的開關(guān)I0.5，加藥閥手動動作；按下外部的開關(guān)I1.1加蓋閥手動動作。3.3.3自動程序的設(shè)計當M0.0得電后，表示自動位，按下外部系統(tǒng)啟動按鈕I0.0，M1.0自動運行的電并自鎖。當運行時，上升沿接通M1.0，將M1.1置位，此時傳輸帶開始運行，當傳輸帶上的瓶子到達加藥位置，I0.6輸入信號，此時將M1.2加藥位置位，將M1.1傳輸帶運行位復(fù)位。當瓶子到達加藥位置后，M1.2置位，表示加藥電磁閥打開，通過I0.7信號輸入進行藥片的計數(shù)，進行MW10疊加，每次疊加數(shù)量為1.實際藥片數(shù)量和設(shè)定藥片數(shù)量MW12比較，當大于設(shè)定藥片數(shù)量時，將M1.3置位，表示傳輸帶運行，將加藥位復(fù)位，與此同時將實際藥片MW10復(fù)位。當藥片數(shù)量達到設(shè)定數(shù)量后，傳輸帶運行，當裝有藥品的瓶子到達加蓋位置后，I1.5信號輸入。此時加蓋下降位M1.4置位，傳輸帶運行M1.3復(fù)位。當加蓋下降到位后，I1.2輸入信號，此時進行加蓋，將M1.5置位，開始加蓋。當延時2秒后，T1時間到，將M1.6置位，M1.5復(fù)位，表示加蓋完成，加蓋裝置上升。當上升到位后，加蓋裝置停止。此時傳輸帶運行，當下一個空瓶子到達加藥位置時，傳輸帶停止。當計瓶傳感器I1.0輸入時，將當前的瓶子數(shù)量加1.當按下外部的復(fù)位按鈕，將藥片數(shù)量和瓶子數(shù)量清零。3.3.4外部輸出程序的設(shè)計當手動狀態(tài)下的傳輸帶運行位得電或者自動狀態(tài)下的傳輸帶運行位得電后，將Q0.0得電輸出，變頻器驅(qū)動傳輸帶運行。當手動狀態(tài)下的加藥電磁閥位或運行狀態(tài)下的加藥電磁閥為的電后，將Q0.1加藥電磁閥輸出。對于加蓋機構(gòu)和上升下降機構(gòu)，都通過手動或自動地位得電，進行外部輸出。當裝藥過程中，如果藥片數(shù)量不等于設(shè)定數(shù)量，將進行報警輸出。第4章藥品裝瓶機的電路仿真設(shè)計4.1組態(tài)設(shè)計的仿真分析系統(tǒng)采用組態(tài)王軟件進行設(shè)計，可以監(jiān)控藥瓶的當前狀態(tài)、藥片的設(shè)置和計數(shù)，對藥瓶和機構(gòu)的狀態(tài)進行數(shù)字監(jiān)控，本系統(tǒng)設(shè)計的組態(tài)王軟件版本為6.55。通過與PLC通信、建立通信驅(qū)動程序、添加和設(shè)置變量表等實現(xiàn)系統(tǒng)的通訊功能?！?3】.4.2組態(tài)設(shè)計的過程首先打開軟件，如圖4-1所示。圖4-1工程管理器在這個工程管理器中，可以創(chuàng)建一個新的項目，并根據(jù)名稱和存儲位置開發(fā)一個新的項目，通過搜索可以選擇原來的設(shè)計項目，設(shè)置項目屬性，可以支持項目，通過項目的開發(fā)和運行兩個部分，在“開發(fā)”中，可以設(shè)計項目運行過程中的項目、驅(qū)動、畫面、變量、動畫等，系統(tǒng)根據(jù)實際流程需要進行監(jiān)控，系統(tǒng)設(shè)置項目對話框時，必須填寫存儲的項目信息，還必須注明項目名稱。確認上述信息后，即可新建項目，如圖4-2所示。圖4-2項目建立對話框項目完成后，可以實現(xiàn)項目的開發(fā)和設(shè)計，首先設(shè)置計算機的串口，設(shè)置串口為COM2，設(shè)置波特率和奇偶校驗等，使用默認設(shè)置，系統(tǒng)通訊方式為RS232，設(shè)置好串口后，按確定按鈕，如圖4-3所示。圖4-3串口設(shè)置對話框設(shè)置串口時，驅(qū)動程序按設(shè)備配置導(dǎo)向進行設(shè)置，選擇西門子S7-300系列，驅(qū)動模式為MPI，建立完成后，必須做出相應(yīng)串口的位置，設(shè)置S7-300地址，建立后，如圖4-4所示。圖4-4驅(qū)動程序建立對話框在設(shè)計驅(qū)動程序配置之后，添加變量。添加變量時，應(yīng)考慮系統(tǒng)的運行策略和過程要求。變量添加完整，數(shù)據(jù)類型準確。設(shè)置變量類型，必須設(shè)置初始值、最小值和最大值。更多的時候，默認設(shè)置會被保留，如圖4-5所示。圖4-5變量設(shè)置對話框所有項目變量設(shè)置完畢后，形成如下變量列表，可以是內(nèi)存變量，也可以是PLC通訊變量，如下圖4-6所示。圖4-6變量列表圖根據(jù)系統(tǒng)流程要求和變量可視化數(shù)據(jù)交互變量要求，設(shè)置變量后，在畫面設(shè)計上，畫面通常包括啟動和調(diào)用，畫面是通過工具箱制作的，工具箱可以用來繪制圖像、添加位圖、編譯字體和顏色、制作管等，在畫面設(shè)計中，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，添加相關(guān)對象，并指明對象，并設(shè)置添加的按鈕、指示燈、輸入數(shù)據(jù)框等變量。在畫面的設(shè)計中，可以根據(jù)工藝的需要完成每個物體的顏色和形狀，在圖庫管理器中，有很多相關(guān)的圖形，如儀器、傳感器、按鈕、指示燈、電氣符號、閥門等。可以選擇拖動鼠標將其添加到畫面上，將變量指定給對象，并完成對象參數(shù)的詳細設(shè)置。能充分反映當前系統(tǒng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)的顯示，如圖4-7所示。圖4-7畫面設(shè)計圖畫面設(shè)計基本完成后，需要給一些圖形添加變量，包括閃爍動畫、隱式動畫、水平或垂直運動動畫、填充屬性窗口等，根據(jù)不同的圖表添加不同的動畫，如圖4-8所示。圖4-8動畫設(shè)計對話框當設(shè)計到這一點時，整個組態(tài)設(shè)計就完成了。組態(tài)設(shè)計主要是添加驅(qū)動程序，指定變量，設(shè)置屬性，完成變量列表，每個指示燈的變量和相應(yīng)的圖形指示器都是變量動態(tài)設(shè)置的，配置完成后，系統(tǒng)就可以工作了。4.3PLC的仿真在完成配置畫面設(shè)計和配置畫面動畫設(shè)計后，必須對系統(tǒng)進行仿真調(diào)試，按照以下仿真調(diào)試步驟，對系統(tǒng)進行仿真調(diào)試。（1）首先，根據(jù)系統(tǒng)原理圖設(shè)計布線，布線過程中，注意系統(tǒng)的PLC輸入部分，輸出部分地布線，并根據(jù)PLC型號，電氣布線AC220V。布線完成后，經(jīng)過仔細檢查和確認后，PLC可以運行。（2）開機后，下載PLC程序，完成PLC與組態(tài)王的通訊設(shè)置。按要求進行組態(tài)王通訊。（3）按下相應(yīng)的按鈕，相應(yīng)的輸出執(zhí)行器。檢查外形和配置屏幕的狀態(tài)，觀察相應(yīng)變量的當前狀態(tài)，然后判斷解決問題。直到所有調(diào)試成功。（4）根據(jù)自動工藝流程圖控制流程，熟悉各自動控制階段的情況，進行自動調(diào)試，注意程序和組態(tài)的在線監(jiān)測狀態(tài)，找出問題并解決，直到所有自動控制功能完成。在完成配置畫面設(shè)計和配置畫面動畫設(shè)計后，必須對系統(tǒng)進行仿真調(diào)試，系統(tǒng)仿真過程如圖4-9、4-10、4-11所示。圖4-9傳輸帶運行過程仿真圖圖4-10加藥運行過程仿真圖圖4-11加蓋過程仿真圖第5章三維建模及裝配、運動仿真5.1零件及傳動機構(gòu)的建模運用UG12.0軟件REF_Ref72654773\r\h【14】進行建模和仿真的工作，自動藥片裝瓶機主要結(jié)構(gòu)包括配藥裝置、計數(shù)裝置、輸送裝置、擰緊裝置、檢測篩選裝置以及機械傳動系統(tǒng)等。機械傳動系統(tǒng)作為整個生產(chǎn)過程的運輸鏈，連接所有的動作。如下圖所示一些零件和傳動機構(gòu)：傳動軸承。如圖5-1所示。圖5-1傳動軸承三維圖供料軸承。如圖5-2所示。圖5-2供料軸承三維圖藥瓶。如圖5-3所示。圖5-3藥瓶三維圖機械傳動機構(gòu)。如圖5-4所示。圖5-4機械傳動機構(gòu)檢測機構(gòu)。如圖5-5所示。圖5-5檢測機構(gòu)儲藥容器。如圖5-6所示。圖5-6儲藥容器三維圖裝瓶容器。如圖5-7所示。圖5-7裝瓶容器三維圖5.2電機和傳感器以及減速器的建模運用UG12.0軟件進行本設(shè)計建模過程中，電機和傳感器以及減速器的建模必不可少。如下圖所示：擰緊電機。如圖5-8所示。圖5-8擰緊電機三維圖步進電機。如圖5-9所示。圖5-9步進電機三維圖檢測傳感器。如圖5-10所示。圖5-10檢測傳感器5.3裝配圖運用UG12.0軟件進行各個零件的建模，經(jīng)過各種約束和配合完成了裝配圖的組裝REF_Ref72654792\r\h【15】。如圖5-11所示：圖5-11裝配圖5.4運動仿真運用UG12.0軟件進行裝配圖的組裝后，要對此三維模型進行仿真REF_Ref72654806\r\h【16】。具體分析如下。（按3600瓶/小時的產(chǎn)量，即1瓶/秒）。5.4.1推瓶推瓶電機帶動推瓶機構(gòu)，將藥瓶推到配料盤下方。如圖5-12所示。參數(shù)：推瓶電機轉(zhuǎn)速360°/s。圖5-12推瓶5.4.2裝藥儲藥倉中的藥片在分藥傳感器的控制下，將藥片間歇分裝進入配料盤的分配軸中，分配軸間歇轉(zhuǎn)動，將藥片裝入藥瓶。如圖5-13所示。參數(shù)：分藥傳感器每0.5秒鐘釋放一次，釋放保持時間0.25秒；分配軸每次轉(zhuǎn)動0.5秒，轉(zhuǎn)速120°/s。圖5-13裝藥5.4.3藥瓶推送左右各有一個分撥器，將藥瓶往前推送。如圖5-14所示。參數(shù)：分撥器電機轉(zhuǎn)速360°/s。圖5-14藥瓶推送5.4.4瓶蓋擰緊伺服電機帶動螺桿，螺桿旋轉(zhuǎn)帶動瓶蓋并向下運動，將瓶蓋擰緊在藥瓶上，行程170mm。擰上后電機反轉(zhuǎn)將螺桿返回原位。如圖5-15所示。參數(shù)：伺服電機正反轉(zhuǎn)速均為306°/s（電機和螺桿的傳動比為1：5，螺桿螺距80mm，圈數(shù)=170/80=2.125，轉(zhuǎn)速=2.125*360/0.5/5=306°/s），螺桿往返運動速度均為340mm/s。圖5-15瓶蓋擰緊5.4.5藥瓶槽輪間歇轉(zhuǎn)送槽輪電機通過減速器帶動槽輪主動撥盤轉(zhuǎn)動，槽輪主動撥盤帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，驅(qū)動軸帶動槽盤轉(zhuǎn)動，從而將卡在槽盤的藥瓶轉(zhuǎn)送。如圖5-16所示。參數(shù)：槽輪電機轉(zhuǎn)速為720°/s（槽盤轉(zhuǎn)速40°/s，主動撥盤轉(zhuǎn)速360°/s，減速器的傳動比為2：1，槽輪電機轉(zhuǎn)速=2*360=720°/s）。圖5-16轉(zhuǎn)送5.4.6藥瓶推出推送電機帶動推送機構(gòu)，推送機構(gòu)的滑塊將槽盤上的藥瓶推出，落在傳送帶上。如圖5-17所示。參數(shù)：推送電機轉(zhuǎn)速360°/s。圖5-17藥瓶推出5.4.7藥瓶檢測篩選傳送帶轉(zhuǎn)動帶動藥瓶移動，并經(jīng)檢測傳感器檢測。若不合格，檢測機構(gòu)中的電機帶動絲杠滑塊移動，篩選出不合格品。如圖5-18所示。參數(shù)：電機正反轉(zhuǎn)速均為204°/s（電機和螺桿的傳動比為1：60，絲杠螺距20mm，滑塊行程340mm，絲杠圈數(shù)=340/20=17，電機轉(zhuǎn)速=17*360/0.5/60=204°/s），滑塊往返運動速度均為680mm/s。圖5-18藥瓶檢測篩選結(jié)論本設(shè)計主要采用S7-300對藥瓶裝片機進行設(shè)計。上位機