自動(dòng)裝藥片PLC控制設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)

1、 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)電氣與汽車工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者:史波 學(xué) 號：100203129 教研室:機(jī)電教研室專 業(yè):電氣自動(dòng)化題 目:自動(dòng)裝藥片plc控制設(shè)計(jì)許翔指導(dǎo)者： 評閱者： 2013 年 5 月?lián)P州市職業(yè)大學(xué)電氣與汽車工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語學(xué)生姓名： 史波 班級、學(xué)號： 100203129 題 目： 自動(dòng)裝藥片plc控制設(shè)計(jì) 綜合成績： 指導(dǎo)者評語：該生能按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書規(guī)定的工作，積極查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)態(tài)度端正，能獨(dú)立思考并解決有關(guān)技術(shù)問題，論文符合學(xué)校規(guī)定的格式，寫作的規(guī)范化程度好。設(shè)計(jì)方案可行，有一定的創(chuàng)新性，如果再多參考一些外文資料，將會更加完善

2、。建議成績評定為 ，可以提交答辯。指導(dǎo)者(簽字)： 2013年5月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語評閱者評語： 評閱者(簽字)： 2013年 5 月 日答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會負(fù)責(zé)人(簽字)： 2013年 5 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)控制領(lǐng)域。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)是plc在制藥行業(yè)的自動(dòng)化的一大成功的應(yīng)用。隨著人民生活水平的提高，藥品市場

3、有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但目前大部分藥廠在藥粒裝瓶過程中仍采用人工操作,為了提高生產(chǎn)效率，許多制藥機(jī)械生產(chǎn)廠家爭相研制高性能的自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)。本文利用simatic s7-200系列plc編程對藥片的裝瓶過程實(shí)行控制，以此提高生產(chǎn)效率。【關(guān)鍵詞】：plc 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī) 可編程控制器目 錄1緒論11.1自動(dòng)裝藥片機(jī)的研究現(xiàn)狀11.2課題目的和意義21.3國內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀22 plc在自動(dòng)裝藥片機(jī)中的優(yōu)勢42.1 plc發(fā)展簡介42.2 plc的分類及編程語言52.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域52.4 plc的特點(diǎn)62.5 plc的設(shè)計(jì)原則72.6與繼電器控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢82.7與集散控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢82.8

4、與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢93 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的設(shè)計(jì)103.1任務(wù)的分析103.2設(shè)計(jì)思路103.3工作原理及結(jié)構(gòu)113.4自動(dòng)裝瓶的控制要求123.5系統(tǒng)工作流程134 自動(dòng)裝瓶機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)144.1光電傳感器的選型144.2 光電接近開關(guān)選型164.3壓力傳感器的選型184.4微型電動(dòng)機(jī)234.5硬件的清單244.6 系統(tǒng)操作臺244.7 主電路設(shè)計(jì)254.8 控制電路設(shè)計(jì)254.9 plc外圍接線圖285 自動(dòng)裝藥片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)295.1 plc的工作原理295.2 循環(huán)掃描技術(shù)295.3 plc的輸入/輸出響應(yīng)時(shí)間305.4 s7-200系列可編程控制器305.5 可編程序控制器的結(jié)

5、構(gòu)335.6 控制系統(tǒng)i/o地址分配355.7 控制程序流程圖375.8 旋蓋位的軟件設(shè)計(jì)385.9 容器藥物多少報(bào)警的軟件設(shè)計(jì)405.10系統(tǒng)調(diào)試41致謝43參考文獻(xiàn)44控制程序梯形圖451緒論1.1自動(dòng)裝藥片機(jī)的研究現(xiàn)狀 醫(yī)藥行業(yè)中，醫(yī)藥包裝機(jī)械產(chǎn)品種類豐富，藥品的形狀、性質(zhì)、包裝要求等差異很大，且產(chǎn)量大。因此，自動(dòng)裝瓶機(jī)品種眾多，目前醫(yī)藥包裝設(shè)備中，大顆粒、規(guī)則形狀的藥丸自動(dòng)包裝技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)外均有相關(guān)設(shè)備，但針對異型粒、異型瓶等包裝技術(shù)則較為有限。plc通過uss通信協(xié)議直接控制電機(jī),不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對裝藥機(jī)方式運(yùn)行的控制,而且能夠根據(jù)需要靈活控制裝藥時(shí)間,達(dá)到節(jié)約電能,降低成本,

6、提高生產(chǎn)質(zhì)量的目的。 plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)控制領(lǐng)域。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)是plc在制藥行業(yè)的自動(dòng)化的一大成功的應(yīng)用。隨著人民生活水平的提高，藥片市場有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但是目前大部分藥廠在藥片裝瓶過程中仍采用人工操作，為了提高生產(chǎn)效率，許多制藥機(jī)械生產(chǎn)廠家爭相研制高性能的自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)。本文利用 plc 編程對藥片的裝瓶過程實(shí)行控制，以此提高生產(chǎn)效率。技術(shù)工藝，是衡量一個(gè)

7、企業(yè)是否具有先進(jìn)性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領(lǐng)先于競爭者的重要指標(biāo)依據(jù)。隨著我國藥物生產(chǎn)設(shè)備市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。了解國內(nèi)外藥物裝瓶設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。目前食品藥品安全的現(xiàn)狀十分不容樂觀，國家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)現(xiàn)兩大現(xiàn)狀導(dǎo)致近幾年藥品安全性突發(fā)事件的頻繁發(fā)生，一是藥品生產(chǎn)企業(yè)不按生產(chǎn)工藝生產(chǎn)、規(guī)避監(jiān)管，潛在不安全因素。二是在非gmp流水線廠房生產(chǎn)藥品。如果想改變此現(xiàn)狀，要著力消除問題隱患，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)入手，采用自動(dòng)化生產(chǎn)，自動(dòng)裝瓶機(jī)解決了生產(chǎn)中的許多問題。 醫(yī)藥

8、行業(yè)中，醫(yī)藥包裝機(jī)械產(chǎn)品種類豐富，藥品的形狀、性質(zhì)、包裝要求等差異很大，且產(chǎn)量大。因此，自動(dòng)裝瓶機(jī)品種眾多，目前醫(yī)藥包裝設(shè)備中，大顆粒、規(guī)則形狀的藥丸自動(dòng)包裝技術(shù)已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)外均有相關(guān)設(shè)備，但針對異型粒、異型瓶等包裝技術(shù)則較為有限。plc通過uss通信協(xié)議直接控制電機(jī),不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對裝藥機(jī)方式運(yùn)行的控制,而且能夠根據(jù)需要靈活控制裝藥時(shí)間,達(dá)到節(jié)約電能,降低成本,提高生產(chǎn)質(zhì)量的目的。1.2課題目的和意義手工裝瓶直接接觸藥品，長期接觸藥品的人會對身體造成傷害，采用自動(dòng)裝瓶機(jī)杜絕了這種現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)避免了人與藥品接觸帶來的對藥品的污染，保證了藥品的質(zhì)量，符合藥用要求，符合保障人體健康、安全的

9、標(biāo)準(zhǔn)。 手工裝瓶生產(chǎn)難于管理，容易出現(xiàn)紕漏和混亂，自動(dòng)裝瓶機(jī)，建立一個(gè)能控制整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的綜合性管理平臺使管理更加強(qiáng)調(diào)流程和自動(dòng)化，改善了經(jīng)營系統(tǒng)，提高了工作效率，使企業(yè)運(yùn)營更有加穩(wěn)定。 考慮到對藥品包裝的特殊要求，主要是防止塑料瓶內(nèi)的藥品氣體揮發(fā)和外部氣體向瓶內(nèi)滲透，要求塑料瓶口與瓶蓋間有很好的密封性能。自動(dòng)裝瓶機(jī)可以滿足藥品包裝的這種性能要求，同時(shí)消除了人為因素對藥品灌裝的不合格的處理動(dòng)作，提高灌裝質(zhì)量。 目前，我國制劑生產(chǎn)能力不夠，醫(yī)院配制制劑品種較多，不能滿足市場需求，無法保障藥品及時(shí)供應(yīng)。使用實(shí)用新型的片劑自動(dòng)裝瓶機(jī)，明顯地降低了片劑裝瓶包裝的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，

10、縮短了生產(chǎn)周期，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯增加。1.3國內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀長期以來，plc始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，為各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，其主要原因在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)控制提供安全可靠和比較完善的解決方案。適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動(dòng)化的需要；另一方面，plc必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊。plc誕生不久即顯示了其在工業(yè)控制中的重要地位，如日本、德國、法國等國家相繼研制成各自的plc。plc技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，由最初的一位機(jī)發(fā)展為八位機(jī)。隨著微處理器cpu和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在plc中的應(yīng)用，形成了現(xiàn)代意義上的plc。現(xiàn)在的plc產(chǎn)

11、品已經(jīng)使用了十六位、三十二位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理，通信技術(shù)使plc的應(yīng)用得到進(jìn)一步發(fā)展。近年來，隨著可編程控制器的日漸成熟，越來越多設(shè)備的控制都采用plc控制器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。plc具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)，編程方便、易于使用，功能完善，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短，體積小、維護(hù)操作方便及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是一種通用的自動(dòng)控制裝置，結(jié)合當(dāng)今發(fā)展較快、應(yīng)用越來越廣的模糊控制技術(shù)和pid控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)較大型控制系統(tǒng)，且功能完善，效果好。plc總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)

12、展，具體表現(xiàn)為：向小型化、專用化、成本低方向發(fā)展，向大容量、高速度方向發(fā)展，智能型i/o模塊的發(fā)展，基于pc的編程軟件取代編程器，平流層編程語言的多樣化，plc通信的易用化，組態(tài)軟件與plc的軟件化，plc與現(xiàn)場總線相結(jié)合1。plc的種類繁多，應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。目前，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石油、水泥、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。隨著人民生活水平的提高,醫(yī)療條件的不斷改善，藥品市場有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。隨之而來的是藥品生產(chǎn)廠家對高性能的藥粒自動(dòng)包裝機(jī)迫切需求，因此對于具有單品種生產(chǎn)時(shí)速度快、精度高，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上零部件更換方便快捷的全自動(dòng)生產(chǎn)線是具有

13、重要意義的。在目前制藥生產(chǎn)中，片劑、膠囊等制劑很多是采用瓶裝這種包裝形式。自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)是在片劑、膠囊的裝瓶、旋蓋生產(chǎn)線（即將裝瓶機(jī)、旋蓋機(jī)通過中間輸送帶聯(lián)系起來）基礎(chǔ)上改進(jìn)的，提高了裝瓶的效率和自動(dòng)化水平，并且滿足藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（簡稱gmp）對生產(chǎn)機(jī)械在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、滿足生產(chǎn)工藝和驗(yàn)證等方面的嚴(yán)格要求。2 plc在自動(dòng)裝藥片機(jī)中的優(yōu)勢2.1 plc發(fā)展簡介在市場經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，人們要求產(chǎn)品品種齊全且質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。為適應(yīng)市場的需求，工業(yè)產(chǎn)品的品種就要不斷更新?lián)Q代，從而要求產(chǎn)品的生產(chǎn)線及附屬的控制系統(tǒng)不斷地修改甚至更換。在20世紀(jì)60年代，生產(chǎn)線的控制主要采用繼電器控制。修改一條生產(chǎn)線，要更換許多硬

14、件設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜的接線，既浪費(fèi)了許多硬件又大大拖延了施工周期，增加了產(chǎn)品的成本。于是人們尋找研制一種新型的通用控制設(shè)備。1968年，美國通用汽車公司（gm）液壓部體統(tǒng)了10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：1 編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序；2 維護(hù)方便，各部件最好采用插件方式 ；3 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；4 設(shè)備體積小于繼電器控制柜；5 數(shù)據(jù)可以直接送給管理計(jì)算機(jī)；6 成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭；7 輸入電壓是115v交流電；8 輸出電壓也是115v交流電，輸出電流達(dá)2a以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；9 系統(tǒng)擴(kuò)展是，原系統(tǒng)只需做很小的變動(dòng)；10 用戶程序存儲容量可擴(kuò)展到4kb美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）中標(biāo)，于1

15、969年研制成功了一臺符合要求的控制器，成為可編程控制器，在通用汽車公司（gm）的汽車裝配生產(chǎn)線上試驗(yàn)并獲得成功。美國電器制造商協(xié)會（nema）經(jīng)過4年的調(diào)查，于1980年把這種控制器正式命名為可編程控制器（programmable controller），英文縮寫為pc。為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)pc（personal computer）相區(qū)別，就在pc中間加入l（logical）而寫成plc。國際電工委員會（iec）于1982年頒布了plc標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1987年2月頒布了第三稿，對可編程控制其定義如下： 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲器，

16、用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械動(dòng)作過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。2.2 plc的分類及編程語言plc已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最常見、最重要的控制裝置，它代表著一個(gè)國家的工業(yè)水平。以美國gm公司為例，1987年其工業(yè)區(qū)安裝近2萬臺plc、2000臺工業(yè)機(jī)器人，若包括編程智能設(shè)備，總數(shù)近4萬臺。至1990年上述設(shè)備增至20萬臺之多，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化的全面要求。世界上生產(chǎn)plc的廠家非常多，其中著名的廠家有美國的ab，日本的三菱，德國的西門子等公

17、司。plc通常以輸入輸出點(diǎn)（i/o）總數(shù)的多少進(jìn)行分類。i/o點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下為小型機(jī)；i/o點(diǎn)數(shù)在129512點(diǎn)為中型機(jī)；i/o點(diǎn)數(shù)在513點(diǎn)以上為大型機(jī)。plc的i/o點(diǎn)數(shù)越多，其存儲容量也越大。plc的編程語言常用的有梯形圖、指令表和sfc圖。由于梯形圖比較直觀，容易掌握，因而很受普通技術(shù)人員的歡迎。plc的常用編程工具有：手持式編程器，一般供現(xiàn)場調(diào)試及修改使用；個(gè)人電腦，利用專用的編程軟件進(jìn)行編程。2.3 plc的應(yīng)用領(lǐng)域plc的應(yīng)用非常廣泛，例如：電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號燈控制、樓宇供水自動(dòng)控制、消防系統(tǒng)自動(dòng)控制、供電系統(tǒng)自動(dòng)控制及各種生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制等。按plc

18、的編程功能來分可分為以下6大類：開關(guān)量順序控制這是plc最早、最原始的控制功能，可以取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路中的順序控制系統(tǒng)。例如電梯自動(dòng)控制、工廠裝配流水線的控制及交通分流信號燈的自動(dòng)控制的等。模擬量控制plc利用pid（proportional integral derivative）算法可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能。 例如對溫度、速度、壓力及流量等的過程量控制。運(yùn)動(dòng)控制目前plc制造商已制造出能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸的plc和運(yùn)動(dòng)控制特殊模塊，可驅(qū)動(dòng)單軸或多軸電動(dòng)機(jī)按一定的速度、作用力到達(dá)擬定目標(biāo)位置。隨著plc用量的增加，其價(jià)格大幅度地降低，而其功能卻不斷地增強(qiáng)，現(xiàn)在用plc實(shí)現(xiàn)運(yùn)

19、動(dòng)控制比用其他方法更有優(yōu)越性：價(jià)格更低、速度更快、體積更小、操作更方便。通信功能為適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需要集中及遠(yuǎn)程管理，plc可實(shí)現(xiàn)與plc、單片機(jī)、打印機(jī)及上級計(jì)算機(jī)等之間的互相交換信息的通信功能。（5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)

20、。（6）通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。 隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。2.4 plc的特點(diǎn) (1) 學(xué)習(xí)plc編程容易plc是面向用戶的設(shè)備，考慮到現(xiàn)場普通工作人員的知識面及習(xí)慣，plc可以采用梯形圖來編程，這種編程方法形象直觀，無需專業(yè)的計(jì)算機(jī)知識和語言，所以普通人可以在很短時(shí)間里學(xué)會。(2) 控制系統(tǒng)簡單，更改容易，施工周期短plc及外圍模塊品種多，可靈活組合完成各種要求的控制系統(tǒng)。只需在plc的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號線

21、即可，絕不像傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)那樣需使用大批繼電器及電子元件和復(fù)雜繁多的硬件接線。對比繼電器控制系統(tǒng)，plc系統(tǒng)當(dāng)控制要求改變時(shí)，只需用花圖的方法把梯形圖改畫即可，因此plc控制系統(tǒng)施工周期明顯縮短，施工工作量也大大地減少。(3) 系統(tǒng)維護(hù)容易plc具有完善的監(jiān)控及自診斷功能，內(nèi)部各種軟元件的工作狀態(tài)可用編程軟件進(jìn)行監(jiān)控，配合程序針對性編程及內(nèi)部特有的診斷功能，可以快速準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)并及時(shí)排除故障。還可配合觸摸屏顯示故障部位或故障屬性，因而大大縮短了維修時(shí)間。2.5 plc的設(shè)計(jì)原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控制對象的工藝要求，一提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵

22、循以下基本原則：（1）最大限度的滿足被控制對象的控制要求充分發(fā)揮plc的功能，最大限度的滿足被控制對象的控制要求，是設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料 ，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)在操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。（2）保證plc控制系統(tǒng)安全可靠保證plc控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證

23、plc程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在正常條件下（如突然掉電在上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（3）力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維修也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷的降低工程成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維修方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。（4）適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷的提高，設(shè)計(jì)者要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。

24、這就要求在選擇plc、輸入/輸出模塊、i/o點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。2.6與繼電器控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而plc即可進(jìn)行開關(guān)量控制，又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分級控制。在plc的編程語言中，梯形圖是使用最廣泛的語言。梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，沿用了繼電器控制電路的元件符號，僅個(gè)別地方有些不同。plc與繼電器控制系統(tǒng)相比主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別：組成的器件不同。繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而plc則是由許多“軟繼電器”組成。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)本來有很強(qiáng)的抗干擾能力，但其用了大量的機(jī)械出

25、點(diǎn)，因物理性能疲勞、塵埃的隔離性及電弧的影響，系統(tǒng)可靠性大大降低。plc采用無機(jī)械出點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由plc內(nèi)部運(yùn)算器完成，故壽命長、可靠性高。觸點(diǎn)的數(shù)目不同。繼電器的觸點(diǎn)數(shù)較少，一般只有48對；而“軟繼電器”可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無數(shù)對?？刂品椒ú煌?。繼電器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬接線來實(shí)現(xiàn)的，控制功能就固定在線路中。plc控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，只要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。工作方式不同。在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)。在plc中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個(gè)“軟繼電器”受制約接通的時(shí)間是短暫的。2.7

26、與集散控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢 plc有繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，而集散控制系統(tǒng)由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來。不論是plc還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，二者始終是相互滲透、互為補(bǔ)充的。因此，plc與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越接近，很多工業(yè)生產(chǎn)的控制過程即可以用plc實(shí)現(xiàn)，也可以用集散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。2.8與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)相比優(yōu)勢 工業(yè)微機(jī)在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)微機(jī)的人員技術(shù)水平要求較高，一般應(yīng)具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識。另外，工業(yè)微機(jī)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這就是工業(yè)微機(jī)用在工業(yè)現(xiàn)場控制的致命弱點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁輻射干擾、機(jī)械振

27、動(dòng)、溫度及濕度的 變化以及超標(biāo)的粉塵，每一項(xiàng)足可以使工業(yè)微機(jī)不能正常工作。plc針對工業(yè)順序控制，在工業(yè)現(xiàn)場有很高的可靠性。plc在電路布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件涉及各方面決定了plc的高抗干擾能力。電路布局方面的主要模塊都采用大規(guī)模與超大規(guī)模的集成電路，在輸入輸出系統(tǒng)中采用完善隔離等的通道保護(hù)功能；在電路結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵及防震等各方面都作了周密的考慮；在電路硬件方面采用了隔離、屏蔽、濾波及接地等抗干擾技術(shù)；在軟件上采用了數(shù)字濾波及循環(huán)掃描、成批輸入、成批輸出處理技術(shù)。所有這些都是plc具有非常高的抗干擾能力，從而使plc絕不會出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象。plc采用梯形圖語言編程，是熟悉電器控制的技術(shù)人

28、員易學(xué)易懂，便于推廣。隨著plc功能的不斷增強(qiáng)，越來越多地采用了微機(jī)技術(shù)，同時(shí)工業(yè)微機(jī)為了適應(yīng)用戶需要，想提高可靠性、耐用性與便于維修的方向發(fā)展，兩者間相互滲透，差異越來越小。今后，plc與工業(yè)控制微機(jī)將繼續(xù)共存，在一個(gè)控制系統(tǒng)中，使plc集中在功能控制上，使微機(jī)集中在信息處理上，兩者相輔相成，共同發(fā)展。通過性能和特點(diǎn)的比較，我覺得plc更合適做本次設(shè)計(jì)。3 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的設(shè)計(jì)3.1任務(wù)的分析 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是以西門子s7-200系列plc作為處理核心，用光電接近開關(guān)、傳感器將生產(chǎn)過程中的信號處理后送給plc處理器，由plc對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，然后輸出驅(qū)動(dòng)信號（如電磁閥）來完成飲藥品裝生產(chǎn)過程的

29、流水線操作。該系統(tǒng)的總體思路：此生產(chǎn)線為全自動(dòng)控制的，生產(chǎn)線一旦上電，plc將通過軟件對生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)控制：通過輸出繼電器控制傳送帶的停轉(zhuǎn)和對藥品瓶裝藥的控制，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)狀態(tài)的顯示，并且通過plc內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。3.2設(shè)計(jì)思路 自動(dòng)裝瓶機(jī)系統(tǒng)可以進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。其中手動(dòng)控制主要由硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，而自動(dòng)控制則由plc來實(shí)現(xiàn)。其主程序的流程圖如下：3.3工作原理及結(jié)構(gòu)自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)是在同一臺設(shè)備上完成多工位操作，其工作流程如下：從這一流程可見，設(shè)備組成可分為兩大部分：完成各工位工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；完成進(jìn)瓶、送瓶、出瓶的輸瓶機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)將輸瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成間歇運(yùn)動(dòng)履帶式結(jié)構(gòu)，并

30、用不僅電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。這樣，對整機(jī)的控制就分為：送瓶數(shù)粒分裝，送瓶旋蓋兩個(gè)分支。實(shí)現(xiàn)各分支的協(xié)調(diào)控制是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。另外，各分支中還需有位置檢測、數(shù)粒檢測及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)狀態(tài)控制等。為此，采用操作簡單、程序修改方便、抗干擾能力強(qiáng)的plc作為控制器構(gòu)成裝瓶機(jī)的控制系統(tǒng)，以解決上述檢測和協(xié)調(diào)控制等問題。自動(dòng)裝瓶機(jī)系統(tǒng)的組成操作臺plc傳動(dòng)機(jī)構(gòu)旋蓋機(jī)構(gòu)報(bào)警器數(shù)粒機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)自動(dòng)裝瓶機(jī)基本可分為3個(gè)動(dòng)作機(jī)構(gòu)：主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)粒機(jī)構(gòu)、和自動(dòng)供蓋封蓋機(jī)構(gòu)。通過以上3個(gè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)藥瓶傳動(dòng)、藥片高速計(jì)數(shù)、自動(dòng)供瓶和自動(dòng)供蓋封蓋等功能。主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為整個(gè)生產(chǎn)過程的運(yùn)輸鏈，連接所有的動(dòng)作。數(shù)粒、供蓋封

31、蓋這兩個(gè)生產(chǎn)過程都將在這條主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上完成。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過操作臺設(shè)置需裝瓶的藥片數(shù)量，由主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)送藥瓶到指定位置，通過接近開關(guān)進(jìn)行定位后開始裝瓶，數(shù)粒機(jī)構(gòu)通過紅外傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)。裝瓶結(jié)束后再通過主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使藥瓶依次通過封蓋機(jī)構(gòu)到達(dá)裝箱位置。從而實(shí)現(xiàn)藥片裝瓶的自動(dòng)控制。3.4自動(dòng)裝瓶的控制要求生產(chǎn)中，主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為整個(gè)生產(chǎn)過程的運(yùn)輸鏈，連接所有的動(dòng)作?？梢愿鶕?jù)用戶需要選擇藥瓶裝瓶數(shù)量，并有相應(yīng)指示燈顯示選擇結(jié)果。藥瓶由傳送帶傳送，應(yīng)能準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定工位。對動(dòng)作機(jī)構(gòu)要有手動(dòng)控制功能，可與自動(dòng)控制相互切換，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。要有完善的報(bào)警及檢測裝置，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或需要添加藥粒、瓶蓋

32、時(shí)能自動(dòng)報(bào)警和提示。3.5系統(tǒng)工作流程根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，由plc控制的自動(dòng)裝瓶機(jī)系統(tǒng)工作流程如下：1.接通電源，電源指示燈亮，藥倉及蓋倉相應(yīng)指示燈亮。選擇裝藥數(shù)量，按下相應(yīng)按鈕。2.按下開始按鈕，電動(dòng)機(jī)m驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開始傳送藥瓶。藥瓶到達(dá)位置開關(guān)1處觸動(dòng)位置開關(guān)1，電機(jī)停止運(yùn)行，藥瓶停止移動(dòng)后到達(dá)位置開關(guān)2處，向plc發(fā)送信號，打開電磁閥y1，通過光電傳感器b1，對進(jìn)入到藥瓶的藥片進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)藥瓶中的藥片達(dá)到預(yù)先選定的數(shù)量后，電磁閥y1關(guān)閉，皮帶機(jī)重新自動(dòng)啟動(dòng)。3.藥瓶到達(dá)位置開關(guān)3處觸動(dòng)位置開關(guān)3，電機(jī)停止運(yùn)行，藥瓶停止移動(dòng)后到達(dá)位置開關(guān)4處，向plc發(fā)送信號，打開電磁閥y2，通過光電

33、傳感器b2，對藥瓶進(jìn)行加蓋旋蓋操作。完成后皮帶機(jī)重新自動(dòng)啟動(dòng)，送藥瓶到裝箱位置。4.在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)出現(xiàn)藥倉、蓋倉原料不足以及藥瓶未到達(dá)指定位置時(shí)，報(bào)警程序運(yùn)行，系統(tǒng)停止運(yùn)行，通過相應(yīng)指示燈及報(bào)警器實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。4 自動(dòng)裝瓶機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1光電傳感器的選型一、光電傳感器的構(gòu)成光電開關(guān)是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（led）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有

34、光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。光纖（又稱光導(dǎo)纖維lwl），它擴(kuò)大了光電傳感器的使用范圍，形成了特殊的嵌裝式收發(fā)裝置。它可以在特殊的環(huán)境中使用，檢測微小的物體。它在非常高的外界溫度中，在結(jié)構(gòu)受限制的環(huán)境里，都可以獲得滿意的答案。二、光電傳感器分類和工作方式（1）槽開光電開關(guān)把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收

35、器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時(shí)，光被遮擋，光電開關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。（2）對射式光電開光若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開關(guān)就稱為以射分離式光電開光，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號。（3）反光板反射式光電開關(guān)把發(fā)光器和收光

36、器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號。（4）擴(kuò)散反射式光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是收不到的；當(dāng)檢測物通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個(gè)開關(guān)控制信號。（5）光纖式光電開關(guān)把發(fā)光器發(fā)出的光用光纖引導(dǎo)到檢測點(diǎn)，再把檢測到的光信號用光纖引導(dǎo)到光接收器就組成光纖式光電開關(guān)。按動(dòng)作方式的不同，

37、光纖式光電開關(guān)也可分成對射式、反光板反射式、擴(kuò)散反射式等多種類型。在本設(shè)計(jì)中，考慮到藥片的大小210mm左右，采用巴魯夫的bgl系列光電傳感器作為接近開關(guān)對藥瓶進(jìn)行限位控制，它的電氣參數(shù)是：檢測距離： 5220mm光線類型： 紅光輸出功能： （pnp/npn）常開/常閉連接方式： m8插頭供電電壓： 10-30 v dc外殼防護(hù)等級（滿足iec 60529）： ip65工作溫度： -10+604.2 光電接近開關(guān)選型接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測裝置，用作檢測零件尺寸和測速等，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動(dòng)銜接

38、等。特點(diǎn)有工作可靠、壽命長、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)當(dāng)有物體移向接近開關(guān)，并接近到一定距離時(shí)，位移傳感器才有感知”，開關(guān)才會動(dòng)作。通常把這個(gè)距離叫“檢出距離”。不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。因?yàn)槲灰苽鞲衅骺梢愿鶕?jù)不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移傳感器對物體的“感知”方法也不同，所以常見的接近開關(guān)有以下幾種： （1）、渦流式接近開關(guān) 這種開關(guān)有時(shí)也叫電感式接近開關(guān)。它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場接近開關(guān)時(shí)，使物

39、體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢 測的物體必須是導(dǎo)電體。（2）、電容式接近開關(guān) 這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測量過程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通或斷開。這種接近開關(guān)檢測的對象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。 （3）、霍爾接近開關(guān)霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍

40、爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān)。當(dāng)磁性物件近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。（4）、光電式接近開關(guān)利用光電效應(yīng)做成的開關(guān)叫光電開關(guān) 。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測頭內(nèi)。當(dāng)有反光面（被檢測物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便在信號輸出，由此便可“ 感知”有物體接近。 （5）、熱釋電式接近開關(guān)用能感知溫度變化的元件做成的開關(guān)叫熱釋電式接近開關(guān)。這種開關(guān)是將熱釋電器件安裝在開關(guān)的檢測面上，當(dāng)有與環(huán)境溫度不同的物體接近時(shí)，熱釋電器件的輸出便變化，由此便

41、可檢測出有物體接近。（6）、其它型式的接近開關(guān)當(dāng)觀察者或系統(tǒng)對波源的距離發(fā)生改變時(shí)，接近到的波的頻率會發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。聲納和雷達(dá)就是利用這個(gè)效應(yīng)的原理制成的。利用多普勒效應(yīng)可制成超聲波接近開關(guān)、微波接近開關(guān)等。當(dāng)有物體移近時(shí)，接近開關(guān)接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識別出有無物體接近。對于不同的材質(zhì)的檢測體和不同的檢測距離，應(yīng)選用不同類型的接近開關(guān)，以使在系統(tǒng)中具有高的性能價(jià)格比，為此在選型中應(yīng)遵循以下原則：1 當(dāng)檢測體為金屬材料時(shí)，應(yīng)選用高頻振蕩型接近開關(guān)，該類型接近開關(guān)對鐵鎳、a3鋼類檢測體檢測最靈敏。對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體，其檢測靈敏度就低。2 當(dāng)檢測體為

42、非金屬材料時(shí)，如;木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近開關(guān)。3 金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近開關(guān)或超聲波型接近開關(guān)。4 對于檢測體為金屬時(shí)，若檢測靈敏度要求不高時(shí)，可選用價(jià)格低廉的磁性接近開關(guān)或霍爾式接近開關(guān)。結(jié)合本設(shè)計(jì)，我選用光電接近開關(guān)simatic pxo500 l50 型，它的技術(shù)參數(shù)是：1 可見激光（紅色），根據(jù)iec60947-5-2激光防護(hù)等級為2帶背景抑制的漫反射傳感器2 傳感范圍3-15cm （通過電位器可以調(diào)節(jié)）帶模擬輸出的漫反射傳感去3 感應(yīng)距離12 cm 4 額定工作電壓24v dc5 電路輸出 pnp4.3壓力傳感器的選型由于要檢

43、測容器中藥片的數(shù)量，在本次設(shè)計(jì)中采用壓力式傳感器。壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐、儀器儀表控制中最為常用的一種傳感器，并廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。1、壓阻式壓力傳感器原理與應(yīng)用：壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制

44、成的傳感器。壓阻式傳感器常用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹浚ㄈ缫何?、加速度、重量、?yīng)變、流量、真空度）的測量和控制。2、壓阻效應(yīng)當(dāng)力作用于硅晶體時(shí)，晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個(gè)能谷向另一個(gè)能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動(dòng)了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異，因此硅的壓阻效應(yīng)與晶體的取向有關(guān)。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計(jì)，前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化（應(yīng)變），而且前者的靈敏度比后者大50100倍。3、壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)壓阻式壓力傳感器采用集成工藝將電阻條集

45、成在單晶硅膜片上,制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內(nèi)，引出電極引線。壓阻式壓力傳感器又稱為固態(tài)壓力傳感器，它不同于粘貼式應(yīng)變計(jì)需通過彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過硅膜片感受被測壓力的。硅膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔，另一面是與大氣連通的低壓腔。硅膜片一般設(shè)計(jì)成周邊固支的圓形，直徑與厚度比約為2060。在圓形硅膜片(n型)定域擴(kuò)散4條p雜質(zhì)電阻條,并接成全橋，其中兩條位于壓應(yīng)力區(qū)，另兩條處于拉應(yīng)力區(qū)，相對于膜片中心對稱。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上擴(kuò)散制作電阻條，兩條受拉應(yīng)力的電阻條與另兩條受壓應(yīng)力的電阻條構(gòu)成全橋。4、發(fā)展?fàn)顩r1954年c.s.史

46、密斯詳細(xì)研究了硅的壓阻效應(yīng)，從此開始用硅制造壓力傳感器。早期的硅壓力傳感器是半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)式的。后來在 n型硅片上定域擴(kuò)散p型雜質(zhì)形成電阻條，并接成電橋,制成芯片。此芯片仍需粘貼在彈性元件上才能敏感壓力的變化。采用這種芯片作為敏感元件的傳感器稱為擴(kuò)散型壓力傳感器。這兩種傳感器都同樣采用粘片結(jié)構(gòu)，因而存在滯后和蠕變大、固有頻率低、不適于動(dòng)態(tài)測量以及難于小型化和集成化、精度不高等缺點(diǎn)。70年代以來制成了周邊固定支撐的電阻和硅膜片的一體化硅杯式擴(kuò)散型壓力傳感器。它不僅克服了粘片結(jié)構(gòu)的固有缺陷，而且能將電阻條、補(bǔ)償電路和調(diào)整電路集成在一塊硅片上，甚至將微型處理器與傳感器集成在一起，制成智能傳感器。這種新

47、型傳感器的優(yōu)點(diǎn)是: 頻率響應(yīng)高(例如有的產(chǎn)品固有頻率達(dá)1.5兆赫以上),適于動(dòng)態(tài)測量; 體積?。ɡ缬械漠a(chǎn)品外徑可達(dá)0.25毫米），適于微型化；精度高，可達(dá)0.10.01；靈敏高,比金屬應(yīng)變計(jì)高出很多倍，有些應(yīng)用場合可不加放大器；無活動(dòng)部件，可靠性高，能工作于振動(dòng)、沖擊、腐蝕、強(qiáng)干擾等惡劣環(huán)境。其缺點(diǎn)是溫度影響較大（有時(shí)需進(jìn)行溫度補(bǔ)償）、工藝較復(fù)雜和造價(jià)高等。缺點(diǎn)是：溫度特性差，由于壓阻式壓力傳感器是用半導(dǎo)體材料制作的，受溫度影響較大，因此，在溫度變化大的環(huán)境中使用時(shí)，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。工藝復(fù)雜，對研制條件要求高而嚴(yán)格，尤其是擴(kuò)散雜質(zhì)、燒結(jié)、封裝工藝等比其他傳感器要復(fù)雜的多，因而成本也相對要高

48、。5、應(yīng)用壓阻式傳感器廣泛地應(yīng)用于航天、航空、航海、石油化工、動(dòng)力機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)工程、氣象、地質(zhì)、地震測量等各個(gè)領(lǐng)域。在航天和航空工業(yè)中壓力是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力，局部壓力和整個(gè)壓力場的測量都要求很高的精度。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。例如,用于測量直升飛機(jī)機(jī)翼的氣流壓力分布，測試發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的動(dòng)態(tài)畸變、葉柵的脈動(dòng)壓力和機(jī)翼的抖動(dòng)等。在飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中心壓力的測量中，使用專門設(shè)計(jì)的硅壓力傳感器,其工作溫度達(dá)500以上。在波音客機(jī)的大氣數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)中采用了精度高達(dá)0.05的配套硅壓力傳感器。在尺寸縮小的風(fēng)洞模型試驗(yàn)中，壓阻式傳感器能密集安裝在風(fēng)洞進(jìn)口處和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管道模型

49、中。單個(gè)傳感器直徑僅2.36毫米，固有頻率高達(dá)300千赫,非線性和滯后均為全量程的0.22。在生物醫(yī)學(xué)方面,壓阻式傳感器也是理想的檢測工具。已制成擴(kuò)散硅膜薄到10微米,外徑僅0.5毫米的注射針型壓阻式壓力傳感器和能測量心血管、顱內(nèi)、尿道、子宮和眼球內(nèi)壓力的傳感器。壓阻式傳感器還有效地應(yīng)用于爆炸壓力和沖擊波的測量、真空測量、監(jiān)測和控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及諸如測量槍炮膛內(nèi)壓力、發(fā)射沖擊波等兵器方面的測量。此外，在油井壓力測量、隨鉆測向和測位地下密封電纜故障點(diǎn)的檢測以及流量和液位測量等方面都廣泛應(yīng)用壓阻式傳感器。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，壓阻式傳感器的應(yīng)用還將迅速發(fā)展。壓阻式壓力傳感器優(yōu)點(diǎn)

50、：1 頻率響應(yīng)高，f0可達(dá)1.5m；2 體積小、耗電少；3 靈敏度高、精度好，可測量到0.1%的精確度；4 無運(yùn)動(dòng)部件（敏感元件與轉(zhuǎn)換元件一體）。壓阻式壓力傳感器缺點(diǎn)：1 溫度特性差；2 工藝復(fù)雜。由于藥品較容易碎 所以選擇壓力較小的傳感器：xtl-193-190（m）系列。技術(shù)參數(shù)如下壓力范圍（bar）1.73.57173570140210壓力類型絕壓、密封表壓過載壓力2倍額定壓力破裂壓力3倍額定壓力，最大6000psi（420 bar）壓力介質(zhì)所有非導(dǎo)電、無腐蝕性的液體和氣體額定激勵(lì)電壓10vdc最大激勵(lì)電壓15vdc輸入阻抗1000（最小值）輸出阻抗1000（額定值）滿量程輸出100mv

51、(額定值)零位不平衡5mv(典型值)綜合非線性,遲滯,重復(fù)性0.1%fso bfsl(典型值)，0.5%fso（最大值）分辨率無限小固有頻率（khz）(典型值)240300380550700100014001650加速度靈敏度%fs/g垂直5.0x105.0x101.5x101.0x106.0x104.5x102.0x101.9x10橫向6.0x106.0x102.0x109.0x106.0x103.0x102.0x102.0x10絕緣電阻100m（在50vdc時(shí)）工作溫度范圍55到204（65到400）補(bǔ)償溫度范圍25到80（80到180）溫度零點(diǎn)漂移1%fs/100（典型值）溫度靈敏度漂移

52、1% /100（典型值）線性振動(dòng)50g峰值，10-2000hz正弦波, 濕度100%相對濕度機(jī)械震動(dòng)100g半正弦波持續(xù)1毫秒電氣連接4根26awg纖維屏蔽導(dǎo)線，長24英寸重量4克（額定值），不包括組件和連接導(dǎo)線敏感原理惠斯通全橋電介質(zhì)絕緣硅疊加安裝扭矩最大15英寸.磅4.4微型電動(dòng)機(jī)體積、容量較小，輸出功率一般在數(shù)百瓦以下的電機(jī)和用途、性能及環(huán)境條件要求特殊的電機(jī)。全稱微型特種電機(jī)，簡稱微電機(jī)。常用于控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)電信號或能量的檢測、解算、放大、執(zhí)行或轉(zhuǎn)換等功能，或用于傳動(dòng)機(jī)械負(fù)載，也可作為設(shè)備的交、直流電源。 微特電機(jī)門類繁多，大體可分為直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、自態(tài)角電機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、

53、旋轉(zhuǎn)變壓器、軸角編碼器、交直流兩用電動(dòng)機(jī)、測速發(fā)電機(jī)、感應(yīng)同步器、直線電機(jī)、壓電電動(dòng)機(jī)、電機(jī)機(jī)組、其他特種電機(jī)等13大類。 微特電機(jī)在結(jié)構(gòu)上大體可分為3類 ：電磁式。基本組成與普通電機(jī)相似，包括定子、轉(zhuǎn)子、電樞繞組、電刷等部件，但結(jié)構(gòu)格外緊湊。組合式。常見的有兩種：上述各種微電機(jī)的組合；微電機(jī)與電子線路的組合。例如直流電動(dòng)機(jī)與傳感器的組合，x方向與y方向直線電動(dòng)機(jī)的組合等。非電磁式。外形結(jié)構(gòu)與電磁式一樣，如旋轉(zhuǎn)類產(chǎn)品作成圓柱形，直線類產(chǎn)品作成方形，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)因其工作原理不同而差別很大。微型電機(jī)主要應(yīng)用于3個(gè)領(lǐng)域：1、無特殊控制要求的驅(qū)動(dòng)場合作為運(yùn)動(dòng)機(jī)械負(fù)載的動(dòng)力源。2音像設(shè)備、例如，在盒式錄像

54、機(jī)中，微特電機(jī)既是磁鼓組件的關(guān)鍵元件，又是其主導(dǎo)軸驅(qū)動(dòng)、收供帶和磁帶盒的自動(dòng)裝載以及磁帶張力控制的重要元件。辦公自動(dòng)化設(shè)備、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備和工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。如磁盤驅(qū)動(dòng)器、復(fù)印機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等都應(yīng)用了微型電機(jī)。圖3.4微型電動(dòng)機(jī)4.5硬件的清單 名稱型號數(shù)量備注plcs7-2001西門子電磁閥bs12c1直動(dòng)式微型電動(dòng)機(jī)ty83303三相ac 380v 50hz壓力傳感器xtl-193-190（m）1壓阻式光電接近開關(guān)simatic pxo500 l501紅光光電傳感器bgl1可是光束對射式4.6 系統(tǒng)操作臺自動(dòng)裝瓶機(jī)系統(tǒng)操作臺如圖 所示，該操作臺的功能有：系統(tǒng)手動(dòng)自動(dòng)控制切換，裝藥數(shù)量選擇，自動(dòng)狀態(tài)下系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行啟?？刂?，手動(dòng)狀態(tài)下傳送帶、旋蓋機(jī)構(gòu)、藥倉、蓋倉的手動(dòng)啟停控制，藥倉、蓋倉容量顯示。在操作臺右下角設(shè)有一報(bào)警電鈴，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)提供聲音報(bào)警，由報(bào)警復(fù)位按鈕使其復(fù)位。4.7 主電路設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)控制要求，本系統(tǒng)