自動藥片裝瓶機控制系統(tǒng)

1、集 美 大 學(xué)本科生課程設(shè)計報告題 目 自動藥片裝瓶機控制系統(tǒng) 課 程 電氣控制及可編程控制器 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機制1315 學(xué) 號 201321137011 姓 名 陳朝暉 指導(dǎo)老師 弓清忠 完成日期 2017 年 1 月 10 號 目 錄1 緒論.11.1 課程題目11.2 設(shè)計目的及要求11.3 原始資料21.4 課題要求21.5 主要參考書32 器件選擇.42.1 總體結(jié)構(gòu)42.2 具體器件的選擇4 2.2.1熔斷器的選擇. 4 2.2.2電源開關(guān)的選擇.5 2.2.3 交流接觸器的選擇.6 2.2.4 熱繼電器的選擇.72.2.5 時間繼電器的選擇.82.2.

2、6 行程開關(guān)的選擇.83 方案設(shè)計.93.1 任務(wù)要求.93.2 程序流程圖設(shè)計.93.3 自動裝藥機I/O分配表.93.4自動裝藥機外部接線圖.103.5梯形圖.113.6程序說明.134 安裝、接線及系統(tǒng)聯(lián)合測試145 總結(jié)156 參考文獻(xiàn)161、緒論1.1、設(shè)計課題：自動藥片裝瓶機控制系統(tǒng)。1.2、設(shè)計目的及要求： 首先，自動藥片裝瓶與傳統(tǒng)的手工裝瓶相比，其優(yōu)點是可以避免我們直接與藥品接觸，對人體產(chǎn)生的傷害，同時也避免了人與藥品直接接觸帶來的對藥品的污染，使藥品質(zhì)量得到保證的同時，相應(yīng)的保障人體健康，達(dá)到了安全的要求。既縮短了時間，節(jié)約了成本，又極大的提高了生產(chǎn)效率。 其次，由于傳統(tǒng)的手

3、工裝瓶在生產(chǎn)管理方面比較困難，容易出現(xiàn)紕漏和混亂，出現(xiàn)錯誤的狀況在所難免。自動藥片裝瓶機的設(shè)計使得管理更加強調(diào)流程和自動化，只有這樣經(jīng)營系統(tǒng)才能改善，生產(chǎn)效率才能提高，控制運行才能更加健康可靠。1.3 、原始資料：這是一個將一定數(shù)量的藥片自動連續(xù)地裝入到藥瓶中的控制任務(wù)，系統(tǒng)的模擬器示意圖如圖示。圖1 自動藥片裝瓶機控制系統(tǒng)模擬示意圖1.4、控制要求按下按鈕S1、S2或者S3，可連續(xù)每瓶裝入3片、5片或者7片，通過指示燈H1、H2或者H3表示當(dāng)前每瓶的裝藥數(shù)量。當(dāng)選定要裝入瓶中的藥片數(shù)量后，接通系統(tǒng)開關(guān)，電動機M驅(qū)動皮帶輪運轉(zhuǎn)，延時5S后(或者采用位置檢測開關(guān))，皮帶機上的藥瓶到達(dá)裝瓶的位置，

4、皮帶機停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁閥Y打開裝有藥片的裝置后，通過光電傳感器B1，對進入到藥瓶的藥片進行計數(shù)，當(dāng)藥瓶中的藥片到達(dá)預(yù)先選定的數(shù)量后，電磁閥Y關(guān)閉，皮帶機重新自動啟動，使藥片裝瓶過程自動連續(xù)地運行。如果當(dāng)前的裝藥過程正在進行時，需要改變藥片裝入數(shù)量（例如由7片改為5片），則只有在當(dāng)前藥瓶裝滿后，從下一個藥瓶開始裝入改變后的數(shù)量。如果在裝藥過程中斷開系統(tǒng)開關(guān)，則在當(dāng)前藥瓶裝滿后，系統(tǒng)停止運行。 相關(guān)參數(shù)：傳送帶電動機M的功率均為500W，AC220。1.5、設(shè)計參考書：1教材電氣控制與PLC應(yīng)用2可編程序控制器原理及應(yīng)用3S7-200使用手冊2、器件選擇2.1、總體結(jié)構(gòu)：生產(chǎn)線自動裝箱控制裝置如圖

5、所示。生產(chǎn)產(chǎn)品由傳送帶A傳送，裝入由B傳送的空箱中。每12個產(chǎn)品裝入一箱，當(dāng)傳送帶 (1KW)傳送了12個產(chǎn)品裝入一箱后，傳送帶B (2KW)將該箱產(chǎn)品移走，并傳送下一個空箱到指定位置等待傳送帶A傳送來的產(chǎn)品。2.2、具體器件的選擇：2.2.1熔斷器的選擇熔斷器是低壓配電系統(tǒng)和電力拖動系統(tǒng)中的保護電器，在使用時串接在所保護的電路中。當(dāng)電路出現(xiàn)短路或嚴(yán)重過載是，其內(nèi)部低熔點的熔絲或熔片將自動熔斷，將電路切斷。熔斷器由熔體、安裝熔體的熔管和熔座三部分組成。那么，如何在電路中選擇熔斷器的大小呢？規(guī)格的選擇：（1）熔體額定電流的選擇1.對于變壓器、電爐和照明等負(fù)載，熔體的額定電流應(yīng)略大于或等于負(fù)載電流

6、；2.對于輸配電線路，熔體的額定電流應(yīng)略大于或等于線路的安全電流；3.在電動機回路用作短路保護時，應(yīng)考慮電動機的啟動條件，按電動機啟動時間的長短來選擇熔體的額定電流。電動機末端回路保護，選用aM型熔斷器，熔斷體的額定電流In稍大于電動機的額定電流；4.電容補償柜回路的保護，選用gG型熔斷器，熔斷體的額定電流In約等于線路計算電流1.82.5倍；如選用aM型熔斷器，熔斷體的額定電流In約等于線路電流的12.5倍。5.線路上下級間的選擇保護，上級熔斷器與下級熔斷器的額定電流In的比等于或大于1.6，就能滿足防止發(fā)生越級動作而擴大故障停電范圍的需要。6.保護半導(dǎo)體器件用熔斷器，熔斷器與半導(dǎo)體器件串聯(lián)

7、，而熔斷器熔體的額定電流用有效值表示，半導(dǎo)體器件的額定電流用正向平均電流表示，因此，應(yīng)按下式計算熔體的額定電流：INR1.57 INR1.6 INR 式中 INR 表示半導(dǎo)體器件的正向平均電流。7.降容使用在20 的環(huán)境下，我們推薦熔斷體的實際工作電流不應(yīng)超過額定電流值。選用熔斷體時應(yīng)考慮到環(huán)境及工作條件，如封閉程度、空氣流動連接電纜尺寸（長度及截面）瞬時峰值等方面的變化；熔斷體的電流承載能力實驗是在20 環(huán)境溫度下進行的，實際使用時受環(huán)境溫度變化影響。環(huán)境溫度越高，熔斷體的工作溫度就越高，其壽命也就越短。相反，在較低的溫度下運行將延長熔斷體的壽命。來源：輸配電設(shè)備網(wǎng)8.在配電線路中，一般要求

8、前一級熔體比后一級熔體的額定電流大23倍，以防止發(fā)生越級動作而擴大故障停電范圍。（2）熔斷器的選擇1、UN熔斷器UN線路。2、IN熔斷器IN線路3、熔斷器最大分?jǐn)嗄芰?yīng)大于被保護線路上的最大短路電流類型的選擇：應(yīng)根據(jù)使用場合選擇熔斷器。電網(wǎng)配電一般用刀型觸頭熔斷器（如HDLRT0 RT36系列）；電動機保護一般用螺旋式熔斷器；照明電路一般用圓筒帽形熔斷器；保護可控硅元件則應(yīng)選擇半導(dǎo)體保護用快速式熔斷器。常用的熔斷器有：1、RC1A系列瓷插式熔斷器、2、RL1 系列螺旋式熔斷器3、RM10系列無填料封閉式熔斷器。次外，還有RT0系列有填料封閉管式熔斷器、RLS、RS0系列快速熔斷器、自復(fù)式熔斷器

9、等。本設(shè)計采用RL1系列螺旋式熔斷器。2.2.2電源開關(guān)的選擇開關(guān)是用于接通和斷開電路的電器。常用的開關(guān)有刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、組合開關(guān)和自動空氣開關(guān)。刀開關(guān)分單級、雙級和三級。適用于接通和斷開有電壓而無負(fù)載電流的電路。因而結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、價格便宜，在一般的照明電路小于5.5KW電動機的控制電路中常被采用。用于照明電路是可選用額定電壓220V或250V，額定電流等于或大于電路最大工作電流的兩極開關(guān)；用于電動機的直接啟動時，可選用額定電壓280V或500V，額定電流等于或大于電動機額定電流3倍的三級開關(guān)。在安裝刀開關(guān)時刀口應(yīng)朝上，防止熱空氣拉弧或重力閘。鐵殼開關(guān)又叫封閉式負(fù)荷開關(guān)。是帶有熔斷器的

10、刀開關(guān)放在用鑄鐵或薄鋼板沖壓而成的鐵殼中。鐵殼開關(guān)配用的熔斷器，額定電流為60A及以下者，配用瓷插式熔斷器；額定電流為100A以下者，配用無填料封閉管式熔斷器。組合開關(guān)也稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，多用于機床控制線中作為電源的引入開關(guān)，也可以用作不頻繁地接通和斷開電路接線電源和負(fù)載以及控制5KW及一下的小容量異步電動機正反轉(zhuǎn)、星三角啟動。自動空氣開關(guān)又叫自動空氣斷路器，它能對電路進行短路 、欠壓、嚴(yán)重過載保護，同時也可作不頻繁地啟動電動機。本設(shè)計采用,梅蘭日空氣開關(guān)梅蘭日蘭斷路器C654P16A2.2.3交流接觸器的選擇交流接觸器是一種自動控制電器可頻繁接通和切斷電路。它主要由電磁部分、觸頭部分及滅弧罩組成。

11、滅弧罩用陶瓷制成的，蓋在三個主觸頭上，使產(chǎn)生的電弧迅速熄滅，不外濺。當(dāng)線圈通電時，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是于動鐵芯聯(lián)動的，因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運行，觸點閉合，從而接通電源。當(dāng)線圈失電時，吸力消失，動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開，切斷電源。同時交流接觸器具有欠壓保護。選擇接觸器1選擇接觸器主觸頭的額定電壓：應(yīng)等于或大于負(fù)載的餓額定電壓。2選擇接觸器觸頭的額定電流：被選用接觸器觸頭的額定電流應(yīng)不小于負(fù)載電路的額定電流。也可根據(jù)所控制的電動機最大功率進行選擇。如果接觸器是用來控制電動機的頻繁啟動、正反或反接制動等場合，應(yīng)將接觸器的主初頭額定電流降低

12、使用，一般可降低一個等級。3根據(jù)控制電路要求確定吸引線圈工作電壓和輔助觸點 容量：如果控制線路比較簡單，所用接觸器的數(shù)量較少，則交流接觸器線圈的額定電壓一般直接選用380V或220V。如果控制線路比較復(fù)雜，使用的電器又比較多，為了安全起見，線圈的額定電壓選低一些，這時需要加一個控制變壓器本設(shè)計采用,CJ10系列交流接觸器2.2.4熱繼電器的選擇熱繼電器常用來對電動機進行過載保護。電動機在運行過程中，由于種種原因，如長期過載、頻繁啟動、欠壓運行、斷相運行等均會使流過電動機的電流超過額定值。若過電流的數(shù)值不足以使電路中的熔斷器熔斷，電動機繞組就會因過電流而導(dǎo)致發(fā)熱，影響電動機的壽命，甚至燒毀電動機

13、。這時就需要熱繼電器進行過載保護。通常熱繼電器的動作電流應(yīng)等于電動機的額定電流熱繼電器的選擇1.類型的選擇：類型的選擇：一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接線的電動機，應(yīng)選用帶斷保護裝置的熱繼電器。2.熱繼電器額定電流的選擇：熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動機額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。3.熱元件額定電流的選擇和整定：熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動機額定電流。當(dāng)電動機啟動電流為其額定電流的6倍及啟動時間不超過5S時，熱元件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機額定電流；當(dāng)電動機的啟動時間較長、

14、拖動沖擊性負(fù)載不允許停止時。熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動機額定電流的101105倍, 本設(shè)計采用,JR10系列熱繼電器。2.2.5時間繼電器的選擇時間繼電器是一種呢感延時動作的控制電器，其特點是電磁線圈通電后其觸頭經(jīng)過一定時間間隔動作。選用時間繼電器應(yīng)注意：其線圈（電源）的電流種類和電壓等級應(yīng)與控制電路相同，按控制要求選擇延時方式和觸點形式；校核觸點容量和數(shù)量，若不夠時，可用中間繼電器擴展。常用的時間繼電器有JS7系列空氣阻尼式、JS17系列電動式、JSJ系列晶體管式、JS20系列單結(jié)晶體管式。本設(shè)計采用,JS7系列空氣阻尼式時間繼電器2.2.6行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)(限位開關(guān))的工作原理及符號表

15、示行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護。 行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。 3、方案設(shè)計3.1 任務(wù)要求  這是一個將一定數(shù)量藥片自動連續(xù)地裝入到藥瓶中的控制任務(wù)

16、，系統(tǒng)的模擬器示意圖如下圖2-1所示。按下按鈕SB1、SB2或SB3，可選擇每瓶裝入3片、5片或7片，通過指示燈H1、H2或H3表示當(dāng)前每瓶的裝藥數(shù)量。當(dāng)選定要裝入瓶中的藥片的數(shù)量后，接通系統(tǒng)開關(guān)，電動機M驅(qū)動皮帶機運轉(zhuǎn)，延時5S后(或者采用位置檢測開關(guān))，皮帶上的藥瓶到達(dá)裝瓶的位置，皮帶機停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁閥Y打開裝有藥片的裝置后，通過光電傳感器B1，對進入到藥瓶的藥片進行計數(shù)，當(dāng)藥瓶中的藥片到達(dá)預(yù)先選定的數(shù)量后，電磁閥Y關(guān)閉，皮帶機重新自動啟動，使藥片裝瓶過程自動連續(xù)地運行。如果當(dāng)前的裝藥過程正在進行時，需要改變藥片裝入數(shù)量（例如由7片改為5片），則只有在當(dāng)前藥瓶裝滿后，從下一個藥瓶開始裝入

17、改變后的數(shù)量。如果在裝藥過程中斷開系統(tǒng)開關(guān)，則在當(dāng)前藥瓶裝滿后，系統(tǒng)停止運行。3.2程序流程圖設(shè)計程序開始選擇裝藥數(shù)量選擇3片選擇5片選擇7片 皮帶機運轉(zhuǎn)打開電磁閥裝藥結(jié)束3.3自動裝藥機I/O分配表表2-1 I/O分配表輸入器件地址輸出器件地址系統(tǒng)開關(guān)ONX23電磁閥YY0每瓶裝3片按鈕S1X213片指示燈H1Y21每瓶裝5片按鈕S2X225片指示燈H2Y22每瓶裝7片按鈕S3X237片指示燈H3Y23光電傳感器B1X24皮帶機驅(qū)動MY203.4自動裝藥機外部接線圖 X0 Y0X1 Y1X2 Y2X3 Y3X4 Y4X5COM COM0 ON YS1 H1S2 H2S3 H3 MB1S4 A

18、C 220V AC 220V 3.5梯形圖程序自動程序梯形圖3.6程序說明當(dāng)系統(tǒng)開關(guān)X0的常閉觸點閉合時，采用手動操作，首先選擇裝藥量，如果按下每瓶裝3片按鈕S1，電磁閥打開，開始裝藥，通過光電傳感器和計數(shù)器對藥片進行計數(shù)，當(dāng)達(dá)到3片時電磁閥關(guān)閉，停止裝藥。如果按下每瓶裝5片按鈕S2，電磁閥打開，開始裝藥，通過光電傳感器和計數(shù)器對藥片進行計數(shù)，當(dāng)達(dá)到5片時電磁閥關(guān)閉，停止裝藥。如果按下每瓶裝7片按鈕S3，電磁閥打開，開始裝藥，通過光電傳感器和計數(shù)器對藥片進行計數(shù)，當(dāng)達(dá)到7片時電磁閥關(guān)閉，停止裝藥。按下手動皮帶機驅(qū)動按鈕，皮帶機開始運轉(zhuǎn)，5秒后停止，并在此過程中復(fù)位各個計數(shù)器，繼續(xù)選擇裝藥數(shù)量進

19、行裝藥。當(dāng)系統(tǒng)開關(guān)常開觸點接通時，系統(tǒng)進入自動操作，S0步選擇裝藥數(shù)量，X1的常開觸點接通時，跳到S20執(zhí)行裝3片動作，Y0接通，電磁閥打開開始裝藥，裝3片指示燈亮，通過光電傳感器常開觸點X4和計數(shù)器進行裝藥計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到3片時，C0接通，電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅，停止裝藥，并且程序調(diào)到S23.X2的常開觸點接通時，跳到S21執(zhí)行裝5片動作，Y0接通，電磁閥打開開始裝藥，裝5片指示燈亮，通過光電傳感器常開觸點X4和計數(shù)器進行裝藥計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到5片時，C1接通，電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅，停止裝藥，并且程序調(diào)到S23.X3的常開觸點接通時，跳到S22執(zhí)行裝7片動作，Y0接通，電磁閥打開開始裝藥，裝

20、7片指示燈亮，通過光電傳感器常開觸點X4和計數(shù)器進行裝藥計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到7片時，C2接通，電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅，停止裝藥，并且程序調(diào)到S23.當(dāng)程序跳到S23時，驅(qū)動皮帶機運轉(zhuǎn)，并且用T0進行計時5秒，5秒時間到，T0接通，程序跳到S0，皮帶機停止運轉(zhuǎn)，程序開始循環(huán)執(zhí)行。程序由M8002進行驅(qū)動，S0步進指令工作，選擇裝藥數(shù)量，當(dāng)X20常開觸點接通時，跳到S20執(zhí)行，裝3片指示燈H1（Y21）亮，按下系統(tǒng)開關(guān)，電動機M驅(qū)動皮帶機運轉(zhuǎn)（Y20）燈亮，5秒后，皮帶上的藥瓶到達(dá)裝瓶的位置，皮帶機停止運轉(zhuǎn)。跳到S21執(zhí)行，Y0接通，電磁閥打開開始裝藥，通過光電傳感器常開觸點X23使計數(shù)器進行裝藥計數(shù)

21、，當(dāng)計數(shù)達(dá)到3片時，C0接通，電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅，停止裝藥，并且程序跳到S0步進選擇.當(dāng)X21常開觸點接通時，跳到S30執(zhí)行裝5片動作，裝5片指示燈H2（Y22）亮，此時系統(tǒng)開關(guān)已開，電動機M驅(qū)動皮帶機運轉(zhuǎn)（Y20）燈亮，5秒后，皮帶上的藥瓶到達(dá)裝瓶的位置，皮帶機停止運轉(zhuǎn)。跳到S31執(zhí)行，Y0接通，電磁閥打開開始裝藥，通過光電傳感器常開觸點X23和計數(shù)器進行裝藥計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到5片時，C0接通，電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅，停止裝藥，并且程序跳到S0.當(dāng)X22常開觸點接通時，跳到S40執(zhí)行裝7片動作，裝7片指示燈H3（Y23）亮，此時系統(tǒng)開關(guān)已開，電動機M驅(qū)動皮帶機運轉(zhuǎn)（Y20）燈亮，5秒后，皮

22、帶上的藥瓶到達(dá)裝瓶的位置，皮帶機停止運轉(zhuǎn)。跳到S41執(zhí)行，Y0接通，電磁閥打開開始裝藥，通過光電傳感器常開觸點X23和計數(shù)器進行裝藥計數(shù)，當(dāng)計數(shù)達(dá)到3片時，C0接通，電磁閥關(guān)閉，指示燈熄滅，停止裝藥，并且程序返回SO步進指令，程序開始循環(huán)執(zhí)行.4、 安裝、接線及系統(tǒng)聯(lián)合測試在計算機上進行編程，打開自動裝箱控制程序。斷電情況下連接好PLC電纜，按照I/O分配表，用實驗連線導(dǎo)線將PLC主機模塊輸入、輸出接口與實驗板接口一一對應(yīng)連接，并將PLC主機模塊的電源端與實驗?zāi)K的電源端相連接。下載程序文件到PLC,監(jiān)控后運行，使PLC進入運行方式。1、當(dāng)PLC從“STOP”切換至“RUN”時，L2指示燈亮。2、按下自動控制按鈕SB1后，同時傳送帶B啟動運行（L1指示燈亮）。3、當(dāng)SQ2空箱到位檢測信號到（SQ2按鈕輸入），傳送帶B停止運行。同時傳送帶A啟動運行。4、當(dāng)SQ1送入12個計數(shù)脈沖時（SQ1按鈕12次輸入）及累計產(chǎn)品數(shù)量達(dá)12個時，傳送帶A停止，同時傳送帶B啟動