【正文】 .......... 22 程序設(shè)計梯形圖 ........................................................................................................ 23 濱州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II 程序指令表 ................................................................................................................ 26 第五章 結(jié)論 ..................................................................................................................... 29 參考文獻 ........................................................................................................................... 30 謝 辭 ................................................................................................................................. 31 濱州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 一章 緒論 隨著科技的日漸發(fā)展，相應(yīng) PLC 的應(yīng)用范圍正被不斷擴大，其發(fā)揮主導作用的領(lǐng)域擴展著，醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用包含其中，其中具代表性的有自動裝瓶機的應(yīng)用及發(fā)展。目前，在藥片自動包裝設(shè)備方面，關(guān)于 PLC 的自動裝瓶技術(shù)已日顯成熟，并且現(xiàn)在國內(nèi)外均有相關(guān)設(shè)備。本技術(shù)應(yīng)用 PLC 可以通過其通信協(xié)議直接地控制電機運行，這樣自動藥片裝瓶機的運行方式得到了監(jiān)控，而且裝藥時間也可根據(jù)需要得到預先規(guī)定，從而節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。很顯然的，此設(shè)計采用FX2N 系列 PLC 實現(xiàn)對藥片自動裝瓶機的控制，實現(xiàn)對系統(tǒng)的功能控制 。 自動藥片裝瓶機的 研究 發(fā)展狀況 國外發(fā)展狀況： “ 藥片文化 ” 還是 “ 飲食文化 ” 從很早以前就困擾著外國公眾，并且當我國民眾還處于為實現(xiàn)民族獨立，人民解放奮戰(zhàn)的水深火熱中，他們的這種困擾已經(jīng)開始。美國雜志刊登的一份研究報告曾指出，從 1974 到 1997 的 23 個年頭里，針對死亡率問題，包括美國在內(nèi)的九個西方國家接受調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，因疾病引起的死亡率增長了近乎兩倍。其中飲食結(jié)構(gòu)不合理是發(fā)病率的主要原因。尤其是在二戰(zhàn)后，在崇尚速度和效率的美國，快餐業(yè)迅速崛起。就這樣，餐飲業(yè)給業(yè)主帶來利益并給民眾帶來方便的同時 ，民眾的健康及壽命受到的消極影響顯而易見。各種疾病產(chǎn)生，危及生存。隨之醫(yī)療產(chǎn)業(yè)崛起，速度更是可想而知。這時隨著 PLC等自動化技術(shù)的發(fā)展， PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴大著，藥片自動裝瓶應(yīng)需產(chǎn)生，發(fā)展迅速。 國內(nèi)發(fā)展狀況：我國一直秉承的企業(yè)優(yōu)劣性指標是一個企業(yè)的技術(shù)工藝是否具有代表性，是否存在市場方面的競爭。改革開放以來，隨著我國藥物生產(chǎn)設(shè)備市場的迅速發(fā)展，與此市場相關(guān)的技術(shù)開發(fā)與實踐也備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。了解國外藥物裝瓶設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)動向、機械設(shè)備情況、發(fā)展趨勢同時了解國內(nèi)最新動向，對于企業(yè)規(guī)范產(chǎn)品技術(shù)，提 高市場競爭力十分有利。 目前我國食品藥品安全的現(xiàn)狀并不令人滿意，國家食品藥品監(jiān)督管理局指出近年來藥品安全性危險事件不斷發(fā)生。其原因主要有，一是藥品生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程濱州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 中不遵守生產(chǎn)工藝、躲避生產(chǎn)監(jiān)管，不安全因素潛在。二是一些企業(yè)在不滿足我國藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的流水線廠房生產(chǎn)醫(yī)療產(chǎn)品。為此想改變現(xiàn)狀，應(yīng)該建立和完善我國藥品風險管理體系，在加強藥品不良反應(yīng)監(jiān)測的同時，針對藥品風險來源，擴大安全監(jiān)測范圍，逐步以立法的形式實施風險管理，緩解我國面臨的藥品安全形勢。首先我們要做的是要著力消除生產(chǎn)和包裝這種源頭問 題，著手于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)采用自動化。顯而易見，此自動控制系統(tǒng)的設(shè)計解決了其中的主要問題。 我國醫(yī)藥及醫(yī)療機械行業(yè)中，有關(guān)醫(yī)藥包裝的機械產(chǎn)品種類已非常豐富。為滿足我們對不同藥片包裝的要求，以及對批量生產(chǎn)的需求。采用 PLC 直接控制電機運轉(zhuǎn)，使得資源利用率以及產(chǎn)品質(zhì)量相應(yīng)提高，同時降低了生產(chǎn)成本。另外 PLC 具有I/O 指示功能并且查找故障點十分迅速、方便。當然，最重要的是 PLC 具有系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，自身故障率低的優(yōu)點。因此，本文采用 FX2N 系列 PLC 設(shè)計自動藥片裝瓶機系統(tǒng)。 我國自動裝瓶設(shè)備行業(yè)和 技術(shù)得到了快速發(fā)展，重點表現(xiàn)為以下幾個方面，一是專門化：自動藥片裝瓶系統(tǒng)具有較高的可靠性，工作平穩(wěn)，零故障運行為用戶首選。同時為保障我國藥片安全形勢，產(chǎn)品專業(yè)化程度越來越高。二是智能化：該領(lǐng)域引入一些新技術(shù)，采用全電腦自動控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加快捷、準確、可靠。三是高自動化：自動藥片裝瓶的高自動化主要表現(xiàn)為先進的自動控制科學知識應(yīng)用其中，實現(xiàn)產(chǎn)品的高自動化。生產(chǎn)率提高的同時，最重要的是能達到國家藥品安全規(guī)定的各項規(guī)范標準。 自動藥片裝瓶機的研究目的及意義 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，同時也避免了人與藥品直接接觸帶來的對藥品的玷污，使藥品質(zhì)量得到保證的同時，相應(yīng)的保障人體健康。 其次，由于傳統(tǒng)的手工裝瓶在生產(chǎn)管理方面比較困難，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。 濱州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計綜述 經(jīng)由前節(jié)分析，需要設(shè)計一個能夠自主選擇裝藥數(shù)量的系統(tǒng)，完成對整個系統(tǒng)的裝藥過程。為了實現(xiàn)其裝藥流程，需要對整個系統(tǒng)進行分析，并得出設(shè) 計要求。 自動裝瓶機基本可分為 4 個動作機構(gòu)：主傳動機構(gòu)、數(shù)粒機構(gòu)、自動供瓶機構(gòu)和自動供蓋封蓋機構(gòu)。通過以上 4 個機構(gòu)的聯(lián)動實現(xiàn)包裝產(chǎn)品傳動、藥丸高速計數(shù)、自動供瓶和自動供蓋封蓋等功能。生產(chǎn)中，主傳動機構(gòu)作為整個生產(chǎn)過程的運輸鏈，連接所有的動作。供瓶、數(shù)粒、供蓋封蓋這三個生產(chǎn)過程都將在這條主傳動機構(gòu)上完成。其中供瓶機構(gòu)為 ， 從料斗中落下的瓶，通過電動震動器以及震動通道，依次進入落瓶通道，通道中有三組氣缸聯(lián)動，保證瓶子在設(shè)計時間內(nèi)以正確的方向進入主傳動鏈，之后運送到數(shù)粒機構(gòu)。瓶子到了數(shù)粒機構(gòu)后，開始數(shù)粒模塊。數(shù)粒圓 盤在步進電機帶動下轉(zhuǎn)動所設(shè)計的角度，從料斗中選出生產(chǎn)要求的藥粒粒數(shù)，通過落粒通道落入瓶中。裝有藥粒的藥瓶繼續(xù)被傳動鏈帶至供蓋封蓋機構(gòu)。蓋子通過料斗和震動器、震動通道依次進入等待區(qū)域，鉗蓋用氣缸組將蓋子鉗起，由步進電機帶至藥瓶上方，然后由該氣缸組與壓蓋氣缸組配合完成封蓋動作。 本設(shè)計 的機械設(shè)計要求較多，因此 主要完成對 供瓶數(shù)粒 的 PLC 控制。 系統(tǒng)設(shè)計要求 前文分析可知，現(xiàn)有的裝藥機有電子計數(shù)式與轉(zhuǎn)盤式兩種裝藥方式，而藥品的主要包裝樣式為瓶裝式，轉(zhuǎn)盤式裝藥機雖然精度高，適用于瓶裝式結(jié)構(gòu)，但其機械結(jié)構(gòu)復 雜，造價昂貴，不利于大規(guī)模的開發(fā)與使用。而帶式裝藥機器效率高，速度快，但結(jié)構(gòu)過于簡單，不利于高精度的設(shè)計實現(xiàn)。 綜上所述，本設(shè)計需要設(shè)計一個控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)是將規(guī)定數(shù)量的藥片，有序自動地裝入到藥瓶中。實現(xiàn)自動裝瓶的功能，其裝瓶方式為帶式裝瓶，向每個藥瓶裝入規(guī)定數(shù)量的藥片。其藥片裝瓶數(shù)量需要方便設(shè)置，適用于不同的裝藥需求。 查閱資料可知，常規(guī)的瓶裝式藥片數(shù)量有 20 片、 30 片、 40 片等多種規(guī)格，并且通過組合，能在這幾種規(guī)格的基礎(chǔ)上，設(shè)置 100 片以上的裝藥要求。而系統(tǒng)的裝濱州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 藥裝置需要設(shè)計，保證控制器能對單一藥片 能被篩選出來，實現(xiàn)精準的藥片裝填。 采用 FX2N 系列 PLC 控制藥片裝瓶機運行，其中按鈕、開關(guān)，光電傳感器分別接 PLC 輸入口相應(yīng)位置。電機、電磁閥、指示燈分別接 PLC 輸出口相應(yīng)位置。就這樣，通過按藥片數(shù)量選擇按鈕 S S2 或 S3，可選擇裝入藥瓶中藥片的數(shù)量，按S1 為 20 片，按 S2 為 30 片，按 S3 為 40 片。相應(yīng)數(shù)量上的指示燈 H 的亮暗表示目前藥瓶裝藥數(shù)量。當裝藥數(shù)量被選定，接著系統(tǒng)啟停被接通，電動機 M 帶動皮帶轉(zhuǎn)動，延時 5 秒后，皮帶機將停止運轉(zhuǎn)，這時皮帶上的裝藥瓶到達指定位置進行裝藥。 裝有藥片的裝置由電磁閥打開， 經(jīng)由光電感應(yīng)傳感器，那么裝入藥瓶的藥片被一一計數(shù)。藥瓶中的藥片數(shù)量達到預先規(guī)定值時，電磁閥 Y 會關(guān)閉，皮帶機重新開始運行，使藥片裝瓶過程控制順利進行。 在裝藥過程中，當藥片裝入的量需要更改時，這時只有當前皮帶機上的藥瓶中藥片裝滿后，且從下一個藥瓶開始，裝填改變后的藥片數(shù)量。如果在裝藥過程中系統(tǒng)啟停開關(guān)被斷開，則只有當前藥瓶中藥片裝滿后，控制系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)才能停止。 為了保證裝藥機運行的準確性，需要使用 PLC 的定時功能完成對與傳送帶的配合，密切配合傳送帶的停止與運行。 綜上， PLC 需要使用兩路 IO 口分別控制傳送帶與 裝藥器電磁閥，同時，通過讀光電傳感器返回的數(shù)字量對當前裝藥數(shù)進行計數(shù)。同時使用三路 IO 口讀取裝藥數(shù)設(shè)定值，完成裝藥數(shù)量的控制。 工作原理方框圖 設(shè)定裝藥 數(shù)量 實現(xiàn)裝藥流程 圖 22 系統(tǒng)原理方框圖 系統(tǒng)的設(shè)計方案 根據(jù)自動藥片裝瓶機需要實現(xiàn)的控制要求和功能，首先應(yīng)制定出系統(tǒng)硬件控制的方案。硬件設(shè)計包括 PLC 的選型依據(jù)及其具體型號選擇，外圍電路器件的選型依三菱 FX系列PLC 自動藥片裝瓶機 人工 控制 濱州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 據(jù)與具體型號，其中包括按鈕、電機、電磁閥、光電傳感器、指示燈等，然后是 PLC的硬件接線設(shè)計。最后是制定 軟件部分的設(shè)計方案，包括 PLC 各個 I/O 口的分配、程序設(shè)計思路、流程圖、指令表、梯形圖等。 即通過軟硬件結(jié)合的方式，通過按動啟動、停止按鈕等控制命令來驅(qū)動電機帶動皮帶運動或停止。通過光電傳感器，對裝入瓶中的藥片進行數(shù)量統(tǒng)計，如果藥瓶中藥片數(shù)量達到預先規(guī)定值，此時電磁閥將停止工作。 濱州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 根據(jù)自動裝瓶機的控制功能要求，設(shè)計該設(shè)備控制系統(tǒng)的 硬件 結(jié)構(gòu)方案。方案設(shè)計包括各步進電機、電磁閥、下藥斗、光電傳感器、皮帶機 等 的選型與設(shè)計。 PLC 機型的選擇 PLC 簡介 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)對市場的需求，這就要求控制系統(tǒng)的簡潔性以及方便靈活性的生產(chǎn)設(shè)備自動化。為順應(yīng)這一趨勢， Programmable Logic Controller(可編程控制器 )產(chǎn)生，它是以計算機處理器為核心的自動控制裝置。 PLC的各種操作指令是在可編程序的存儲器中進行完成，并以 A/D 形式的輸入輸出方式控制操作系統(tǒng)的順利運行。從上述論述可以看出， PLC 是一種通過程序的改變來實現(xiàn)與上位機聯(lián)合控制工業(yè)控制系統(tǒng)，其除了具有控制作用外，還有可以進行與其他上位機進行通信聯(lián)網(wǎng)的功能。 PLC 的發(fā)展歷程有以下幾個方面： （ 1）小型化、低成本 新型微電子技術(shù)不斷發(fā)展，同時新型器件功能提高，價格卻相應(yīng)的降低。 （ 2）標準化、模塊化 為實現(xiàn)推動技術(shù)標準進程的目標，一些國際型組織，如國際電工委員會（ IEC），為 PLC 的不斷發(fā)展制定出了新的標準和規(guī)定，對不同類型的 PLC 產(chǎn)品做出歸納或定義，使其標準化、模塊