基于PLC的药片自动装瓶器控制系统设计
摘要：针对医药行业药片手动装瓶的不足，而对药片自动装瓶器控制系统进行设计以裨补缺漏。本设计选择三菱FX2N系列PLC来完成对药片的自动装瓶，整个设计利用PLC实现对光电传感器、皮带机、步进电动机、电磁阀及装药机构的联动以控制装瓶器的运行,实现装瓶器的启动与停止，以及运行中调整药片装瓶规格的功能,从而实现药片装瓶器工作的自动化控制。本设计具有装瓶速度快、准确度高、控制灵活等优点。
关键词：装瓶器；PLC；自动化控制；
Design of control system of tablet automatic bottling device based on PLC
Abstract:In view of the shortage of manual bottling of tablets in pharmaceutical industry, the control system of automatic bottling device is designed to make up for the deficiency. This design chooses MITSUBISHI FX2N series PLC to complete the automatic bottling of the tablets. The whole design uses PLC to realize the linkage of photoelectric sensors, belt conveyor, stepper motor, solenoid valve and charging mechanism to control the operation of the bottling device, to realize the start and stop of the bottling device, and to adjust the function of the bottle loading specification in operation, so as to realize the automatic control of the tablet bottling device. This design has the advantages of fast bottling speed, high accuracy and flexible control.
Keywords: Keywords bottling device; PLC; automatic control
目录
第一章 引言 1
1.1课题介绍及研究意义 1
1.2国内外PLC的发展与应用概况 1
1.3本文的主要研究内容 3
第二章 基于PLC的药片自动装瓶器控制系统总体结构 4
2.1药片自动装瓶器控制系统概述 4
2.2 药片自动装瓶器设计要求 4
2.3系统结构设计 5
第三章 基于PLC的药片自动装瓶器控制系统硬件设计 7
3.1 PLC的选择 7
3.2 PLC外围电路器件的选择 7
3.2.1 光电传感器 7
3.2.2皮带机 8
3.2.3步进电动机 9
3.2.4电磁阀（Electromagnetic valve） 10
3.2.5装药机构 11
3.3输入/输出继电器地址及其它元件地址分配 12
3.4药片自动装瓶器PLC接线图 13
第四章 药片自动装瓶器系统软件设计 14
4.1药片自动装瓶器状态流程图 14
4.2药片自动装瓶器控制梯形图 14
4.3药片自动装瓶器控制指令表 18
结论 20
致谢 22
参考文献 23
附录 药片自动装瓶器控制系统主程序 24
第一章 引言
1.1课题介绍及研究意义
在医药行业，由于药物用量需求的差异，故而药物在包装规格上也不尽相同。例如现今市场上的阿司匹林肠溶胶囊就有10片装、30片装、100片装等不同规格。在这种情况下，药片自动装瓶器控制系统应运而生，该控制系统是针对药片规格需求的差异而进行分类并装瓶的专用装置，有着人工装瓶难以比拟的优势，具有工作速度快、装瓶数量准确、控制灵活等诸多优点，尤其是能够避免与药品的直接接触、减少错误率等。药片自动装瓶器控制系统在一定程度上降低了成本，节约了资源，提升了产品质量，推动了社会生产力的进步。
本课题阐述的药片自动装瓶器控制系统是基于PLC（Programmable Logic Controller）进行设计的。本课题的完成将有效加强参与个人对PLC相关应用的了解。同时，经过这类设计的开发与实践，也可使参与个人的理论知识较好的与实际应用相结合、移植，理论知识与实践操作的相辅相成进一步提高了参与个人的综合实践能力。
1.2国内外PLC的发展与应用概况
PLC是一种数字运算操作的电子系统。其硬件系统主要由输入输出电路、CPU板、存储器拓展接口等部分组成，输入、输出电路是由直流输入以及交流使用这两个部分组成[1]。其利用的是一种高级存储器，即可编程存储器，PLC通过在其内部存储一系列相关的操作指令，实现数字、模拟式的传送过程，进而实现操控各类型机械生产、工作的目的[2]。
近些年来，由于大规模（LSI）和超大规模（VLSI）集成电路等相关技术的持续进步以及PLC厂商对其研究与投入的愈发深入，使得PLC在技术层面已经相当可靠，功能多样，实际外形逐渐缩小、功耗大幅下降，性能较为稳定，编程效率更高，编程方式亦更加的便捷。而且由于通信技术、微电子技术以及数字技术的进步，诸多因素相结合使得PLC的发展快速趋向于连续生产过程的控制，至今已经发展为影响生产自动化的关键因素。
在现今的工业生产中，PLC的运用领域越发广阔，这在一定程度上反作用于PLC技术并推动其往更加适应市场需求的方向来改善，所以经过长期的调整适应，其控制功能也愈发全面，性能日益强大，成本逐渐降低，性价比稳步提高。随着时代的发展与要求，PLC正向着以下的发展趋势前进：
（1）PLC在本身规模上的双向发展。一方面，PLC厂商正加快研究速度更快、效率更高且性价比逐步提升的小型化及微型化的PLC以使其与相关企业对于小型化物体、商品控制的要求相一致。而另一个方面，PLC厂商是向着速度快、品质高、容量大的大型PLC的方向上研发。由于人们逐渐提高的复杂系统控制要求和快速发展的数字技术，所以现今社会对PLC的信息处理能力的需求也要求较高。购买者对存储器容量上的需求也是同样如此，使得相关厂商为了适应市场而进一步提高用户存储器容量。
（2）PLC向着通信网络化方向发展。PLC技术的发展和系统控制的发展在重多领域的应用并不是各自独立的，而是齐头并进、有机结合的，当下PLC网络控制的走向已愈发明显。两个及多个PLC的联机通讯、计算机与PLC的联机通讯在相关自动化企业的运用已经非常普遍。为了强化PLC的联机通信效果，如今相关PLC生产商皆在研发与制造其企业专用的通信控制单元与软件。出于对未来发展需要的考虑，主流PLC生产商相互间亦在沟通解决公共的通信标准问题，以组建更大范围的网络系统并使得PLC的应用范围再度扩大。目前，PLC作为至关重要的构成部分已经在整个世界制造业中发挥着难以替代的作用。
（3）PLC朝着单元化、智能化的趋势发展。随着大量企业对生产力发展以及降低人工成本提出要求，相关PLC厂商应其所需而陆续开发了许多新模块以适应生产自动化等大量系统控制的功能，例如水质检测模块、物体自动分类模块和压力测试模块等智能模块，众多智能模块的研发与使用较大加强了相关控制系统的功能，而各种功能模块使系统可靠度的增加更是这关键之所在。
（4）编程语言和编程工具的多样化和标准化[3]。目前，PLC有梯形图、指令表等编程语言，可选择性较多，而相应编程工具也各有所长。随着时间的前行，PLC产品与其编程软件亦更新换代、迭代频繁，其内容、功能都有所丰富与提高。于此同时，各个PLC厂商因共同利益与需求也逐渐加入MAP(制造自动化协议)，该协议成员的扩大使得PLC相关模块、产品、通信协议、编程语言及编程软件等日益走向规范化。
当今，全球PLC生产企业繁多，但主流厂商仍然集中于美国、西欧与日本等发达国家及地区，如通用电气公司（GE）、罗克韦尔公司（Rockwell）、施耐德电气有限公司（Schneider）、西门子股份公司（SIEMENS）、三菱集团（Mitsubishi）、欧姆龙集团（OMRON）等，在市场占有率上相对其它品牌有着绝对的优势。随着中国的快速发展，国内也涌现了一批较为优秀的PLC厂商，如无锡华光、深圳汇川、无锡信捷等，但其与西欧、美国、日本等国主流品牌仍有较大之差距。不过由于中国市场的广阔，有着巨大的需求与潜力，中国国内PLC厂商又有着价格优势、交通优势等诸多因素，也得以稳步发展、持续进步。
1.3本文的主要研究内容
本课题将利用相关PLC对药片自动装瓶器控制系统进行设计，设计要求依据选择而连贯自行地实现药片装瓶工作，可完成20片、30片、40片装瓶规格的选择。这需要对相关PLC的具体使用、实际功能进行了解，而后按照任务要求挑选最为恰当的PLC，并合理分配输入/输出继电器以及其它编程元件的地址，准确地绘制出药片自动装瓶器PLC接线图及其PLC状态流程图，准确地绘制出药片自动装瓶器PLC梯形图及其指令表。由于本次毕业设计涉及到的机械部件较多，所以研究方向主要集中于利用PLC完成药片自动装瓶的功能。
参考文献
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