自动装药片plc控制设计_毕业设计说明书(论文)(编辑修改稿)

自动装药片plc控制设计_毕业设计说明书(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

实现。 与工业微机控制系统相比优势 工业微机在要求快速、实时性强、模型复杂的工业控制中占有优势。 但是，使用工业微机的人员技术水平要求较高，一般应具有一定的计算机专业知识。 另外，工业微机在整机结构上尚不能适应恶劣的工作环境，抗干扰能力及适应性差，这就是工业微机用在工业现场控制的致命弱点。 工业生产现场的电磁辐射干扰、机械振动、温度及湿度的 变化以及超标的粉尘，每一项足可以使工业微机不能正常工作。 PLC 针对工业顺序控制，在工业现 场有很高的可靠性。 PLC 在电路布局、机械结构及软件涉及各方面决定了 PLC 的高抗干扰能力。 电路布局方面的主要模块都采用大规模与超大规模的集成电路，在输入输出系统中采用完善隔离等的通道保护功能；在电路结构上对耐热、防潮、防尘及防震等各方面都作了周密的考虑；在电路硬件方面采用了隔离、屏蔽、滤波及接地等抗干扰技术；在软件上采用了数字滤波及循环扫描、成批输入、成批输出处理技术。 所有这些都是 PLC 具有非常高的抗干扰能力，从而使 PLC 绝不会出现死机的现象。 PLC 采用梯形图语言编程，是熟悉电器控制的技术人员易学易懂，便于推 广。 随着 PLC 功能的不断增强，越来越多地采用了微机技术，同时工业微机为了适应用户需要，想提高可靠性、耐用性与便于维修的方向发展，两者间相互渗透，差异越来越小。 今后， PLC 与工业控制微机将继续共存，在一个控制系统中，使 PLC 集中在功能控制上，使微机集中在信息处理上，两者相辅相成，共同发展。 通过性能和特点的比较，我觉得 PLC 更合适做本次设计。 专科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 49 页 3 自动药片装瓶机的设计 任务的分析 本次设计的任务是以西门子 S7200 系列 PLC 作为处理核心，用光电接近开关、传感器将生产过程中的信号处理 后送给 PLC 处理器，由 PLC 对数据进行运算，然后输出驱动信号（如电磁阀）来完成饮药品装生产过程的流水线操作。 该系统的总体思路：此生产线为全自动控制的，生产线一旦上电， PLC 将通过软件对生产线进行自动控制：通过输出继电器控制传送带的停转和对药品瓶装药的控制，实现对系统状态的显示，并且通过 PLC 内部的计数器对所生产的产品进行计数。 设计思路 自动装瓶机系统可以进行手动和自动两种控制方式。 其中手动控制主要由硬件设计实现，而自动控制则由 PLC 来实现。 其主程序的流程图如下： 专科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 49 页 工作原理及结 构 自动药片装瓶机是在同一台设备上完成多工位操作，其工作流程如下： 专科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 49 页 从这一流程可见，设备组成可分为两大部分：完成各工位工作的执行机构；完成进瓶、送瓶、出瓶的输瓶机构。 本设计将输瓶机构设计成间歇运动履带式结构，并用不仅电机驱动，使传动系统结构简单。 这样，对整机的控制就分为：送瓶 —— 数粒分装，送瓶 —— 旋盖两个分支。 实现各分支的协调控制是本系统设计的关键。 另外，各分支中还需有位置检测、数粒检测及各执行机构状态控制等。 为此，采用操作简单、程序修改方便、抗干扰能力强的 PLC 作为控制器构成装瓶机的控制系 统，以解决上述检测和协调控制等问题。 自动装瓶机系统的组成 自动装瓶机基本可分为 3 个动作机构：主传动机构、数粒机构、和自动供盖封盖机构。 通过以上 3 个机构的联动实现药瓶传动、药片高速计数、自动供瓶和自动供盖封盖等功能。 主传动机构作为整个生产过程的运输链，连接所有的动作。 数粒、供盖封盖这两个生产过程都将在这条主传动机构上完成。 系统运行时，通过操作台设置需装瓶的药片数量，由主传动机构运送药瓶到指定位置，通过接近开关进行定位后开始装瓶，数粒机构通过红外传感器 进行计数。 装瓶结束后再通过主传动机构使药瓶依次通过封盖机构到达装箱位置。 从而实现药片装瓶的自动控制。 自动装瓶的控制要求 ⑪生产中，主传动机构作为整个生产过程的运输链，连接所有的动作。 ⑫可以根据用户需要选择药瓶装瓶数量，并有相应指示灯显示选择结果。 ⑬药瓶由传送带传送，应能准确到达预定工位。 操作台 P L C 传动机构 旋盖机构 报警器 数粒机构机构 专科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 49 页 ⑭对动作机构要有手动控制功能，可与自动控制相互切换，手动只在应急或检修时临时使用。 ⑮要有完善的报警及检测装置，当系统出现故障或需要添加药粒、瓶盖时能自动报警和提示。 系统工作流程 根据系统的控制要求，由 PLC控制的自动装瓶机系统工作流程如下： ，电源指示灯亮，药仓及盖仓相应指示灯亮。 选择装药数量，按下相应按钮。 ，电动机 M驱动皮带机运转，开始传送药瓶。 药瓶到达位置开关 1处触动位置开关 1，电机停止运行，药瓶停止移动后到达位置开关 2处，向 PLC发送信号，打开电磁阀 Y1，通过光电传感器 B1，对进入到药瓶的药片进行计数，当药瓶中的药片达到预先选定的数量后，电磁阀 Y1关闭，皮带机重新自动启动。 3处触动位置开关 3，电机停止运行，药瓶停止移动后到达位置开关 4处，向 PLC发送信号，打开电磁阀 Y2，通过光电传感器 B2，对药瓶进行加盖旋盖操作。 完成后皮带机重新自动启动，送药瓶到装箱位置。 ，当出现药仓、盖仓原料不足以及药瓶未到达指定位置时，报警程序运行，系统停止运行，通过相应指示灯及报警器实现声光报警。 专科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 49 页 4 自动装瓶机系统硬件设计 光电传感器的选型 一、光电传感器的构成 光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。 发送器对准目 标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（ LED）和激光二极管。 光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。 接收器有光电二极管或光电三极管组成。 在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。 在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。 此外，光电传感器的结构元件中还有发射板和光导纤维。 三角反射板是结构牢固的反射装置。 它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。 它可以在与光轴 0 到 25 的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。 光 纤（又称光导纤维 LWL），它扩大了光电传感器的使用范围，形成了特殊的嵌装式收发装置。 它可以在特殊的环境中使用，检测微小的物体。 它在非常高的外界温度中，在结构受限制的环境里，都可以获得满意的答案。 二、光电传感器分类和工作方式 （ 1）槽开光电开关 把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。 发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。 但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。 输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。 槽形开关的检测距离因为受整 体结构的限制一般只有几厘米。 专科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 49 页 （ 2）对射式光电开光 若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。 由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为以射分离式光电开光，简称对射式光电开关。 它的检测距离可达几米乃至几十米。 使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。 （ 3）反光板反射式光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式（或反射镜反射式）光电开关。 正常情况下，发光器发出的光 被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。 （ 4）扩散反射式光电开关 它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。 正常情况下发光器发出的光收光器是收不到的；当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关控制信号。 （ 5）光纤式光电开关 把发光器发出的光用光纤引导到检测点，再把检测到的光信号用光纤引导到光接收器就组成光纤式光电开关。 按动作方式的不同，光纤式光电开关也可分成对射式、反光板反射式、扩散 反射式等多种类型。 在本设计中，考虑到药片的大小 2― 10mm 左右，采用巴鲁夫的 BGL 系列光电传感器作为接近开关对药瓶进行限位控制，它的电气参数是： 检测距离： 5— 220mm 光线类型： 红光 输出功能： （ PNP/NPN）常开 /常闭 连接方式： M8 插头 供电电压： 1030 V DC 专科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 49 页 外壳防护 等级（满足 IEC 60529）： IP65 工作温度： 10— +60℃ 光电接近开关选型 接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。 特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件 —— 位移传感器。 利用位移传感器对接近物体的 敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关 当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有感知 ” ，开关才会动作。 通常把这个距离叫 “ 检出距离 ”。 不同的接近开关检出距离也不同。 因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种： （ 1）、涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。 它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。 这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发专科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 49 页 生变化，由此识别出有无 导电物体移近，进而控制开关的通或断。 这种接近开关所能检 测的物体必须是导电体。 （ 2）、电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。 这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。 当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。 这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。 （ 3）、霍尔接近开关 霍尔元件是一 种磁敏元件。 利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。 当磁性物件近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。 这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 （ 4）、光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。 将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。 当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“ 感知”有物体接近。 （ 5）、热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接 近开关。 这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。 （ 6）、其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。 声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。 利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。 当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。 对于不同 的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以 使在系统中 具有高的性能价格比， 为此在选型中应遵循以下原则： ① 当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接 近开关，该类型接近 开关对铁镍、A3 钢类检测体检测最灵敏。 对铝、黄 铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。 专科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 49 页 ② 当检测体为非金属材料时，如。 木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。 ③ 金属体和非金属要进行远距离检测和控制时， 应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。 ④ 对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉 的磁性接近开关或霍尔式接近开关。 结合本设计，我选用光电接近开关 SIMATIC PXO500。