【正文】 .......... 22 程序設(shè)計(jì)梯形圖 ........................................................................................................ 23 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 程序指令表 ................................................................................................................ 26 第五章 結(jié)論 ..................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 30 謝 辭 ................................................................................................................................. 31 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(kuò)大，其發(fā)揮主導(dǎo)作用的領(lǐng)域擴(kuò)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(dòng)裝瓶機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展。目前，在藥片自動(dòng)包裝設(shè)備方面，關(guān)于 PLC 的自動(dòng)裝瓶技術(shù)已日顯成熟，并且現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外均有相關(guān)設(shè)備。本技術(shù)應(yīng)用 PLC 可以通過(guò)其通信協(xié)議直接地控制電機(jī)運(yùn)行，這樣自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的運(yùn)行方式得到了監(jiān)控，而且裝藥時(shí)間也可根據(jù)需要得到預(yù)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(jì)采用FX2N 系列 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)藥片自動(dòng)裝瓶機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的功能控制 。 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的 研究 發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r： “ 藥片文化 ” 還是 “ 飲食文化 ” 從很早以前就困擾著外國(guó)公眾，并且當(dāng)我國(guó)民眾還處于為實(shí)現(xiàn)民族獨(dú)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(kāi)始。美國(guó)雜志刊登的一份研究報(bào)告曾指出，從 1974 到 1997 的 23 個(gè)年頭里，針對(duì)死亡率問(wèn)題，包括美國(guó)在內(nèi)的九個(gè)西方國(guó)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(zhǎng)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(guó)，快餐業(yè)迅速崛起。就這樣，餐飲業(yè)給業(yè)主帶來(lái)利益并給民眾帶來(lái)方便的同時(shí) ，民眾的健康及壽命受到的消極影響顯而易見(jiàn)。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(shí)隨著 PLC等自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展， PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴(kuò)大著，藥片自動(dòng)裝瓶應(yīng)需產(chǎn)生，發(fā)展迅速。 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r：我國(guó)一直秉承的企業(yè)優(yōu)劣性指標(biāo)是一個(gè)企業(yè)的技術(shù)工藝是否具有代表性，是否存在市場(chǎng)方面的競(jìng)爭(zhēng)。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)藥物生產(chǎn)設(shè)備市場(chǎng)的迅速發(fā)展，與此市場(chǎng)相關(guān)的技術(shù)開(kāi)發(fā)與實(shí)踐也備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。了解國(guó)外藥物裝瓶設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)動(dòng)向、機(jī)械設(shè)備情況、發(fā)展趨勢(shì)同時(shí)了解國(guó)內(nèi)最新動(dòng)向，對(duì)于企業(yè)規(guī)范產(chǎn)品技術(shù)，提 高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分有利。 目前我國(guó)食品藥品安全的現(xiàn)狀并不令人滿意，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局指出近年來(lái)藥品安全性危險(xiǎn)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(guò)程濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(guó)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(guó)藥品風(fēng)險(xiǎn)管理體系，在加強(qiáng)藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，針對(duì)藥品風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源，擴(kuò)大安全監(jiān)測(cè)范圍，逐步以立法的形式實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，緩解我國(guó)面臨的藥品安全形勢(shì)。首先我們要做的是要著力消除生產(chǎn)和包裝這種源頭問(wèn) 題，著手于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)采用自動(dòng)化。顯而易見(jiàn)，此自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決了其中的主要問(wèn)題。 我國(guó)醫(yī)藥及醫(yī)療機(jī)械行業(yè)中，有關(guān)醫(yī)藥包裝的機(jī)械產(chǎn)品種類(lèi)已非常豐富。為滿足我們對(duì)不同藥片包裝的要求，以及對(duì)批量生產(chǎn)的需求。采用 PLC 直接控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使得資源利用率以及產(chǎn)品質(zhì)量相應(yīng)提高，同時(shí)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(diǎn)十分迅速、方便。當(dāng)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(diǎn)。因此，本文采用 FX2N 系列 PLC 設(shè)計(jì)自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)系統(tǒng)。 我國(guó)自動(dòng)裝瓶設(shè)備行業(yè)和 技術(shù)得到了快速發(fā)展，重點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面，一是專(zhuān)門(mén)化：自動(dòng)藥片裝瓶系統(tǒng)具有較高的可靠性，工作平穩(wěn)，零故障運(yùn)行為用戶首選。同時(shí)為保障我國(guó)藥片安全形勢(shì)，產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化程度越來(lái)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(dòng)控制系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加快捷、準(zhǔn)確、可靠。三是高自動(dòng)化：自動(dòng)藥片裝瓶的高自動(dòng)化主要表現(xiàn)為先進(jìn)的自動(dòng)控制科學(xué)知識(shí)應(yīng)用其中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高自動(dòng)化。生產(chǎn)率提高的同時(shí)，最重要的是能達(dá)到國(guó)家藥品安全規(guī)定的各項(xiàng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的研究目的及意義 首先，自動(dòng)藥片裝瓶與傳統(tǒng)的手工裝瓶相比，其優(yōu) 點(diǎn)是可以避免我們直接與藥品接觸，同時(shí)也避免了人與藥品直接接觸帶來(lái)的對(duì)藥品的玷污，使藥品質(zhì)量得到保證的同時(shí)，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(cuò)誤的狀況在所難免。自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)的設(shè)計(jì)使得管理更加強(qiáng)調(diào)流程和自動(dòng)化。只有這樣經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)才能改善，生產(chǎn)效率才能提高，控制運(yùn)行才能更加健康可靠。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述 經(jīng)由前節(jié)分析，需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自主選擇裝藥數(shù)量的系統(tǒng)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的裝藥過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)其裝藥流程，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，并得出設(shè) 計(jì)要求。 自動(dòng)裝瓶機(jī)基本可分為 4 個(gè)動(dòng)作機(jī)構(gòu)：主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、數(shù)粒機(jī)構(gòu)、自動(dòng)供瓶機(jī)構(gòu)和自動(dòng)供蓋封蓋機(jī)構(gòu)。通過(guò)以上 4 個(gè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)包裝產(chǎn)品傳動(dòng)、藥丸高速計(jì)數(shù)、自動(dòng)供瓶和自動(dòng)供蓋封蓋等功能。生產(chǎn)中，主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)輸鏈，連接所有的動(dòng)作。供瓶、數(shù)粒、供蓋封蓋這三個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都將在這條主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上完成。其中供瓶機(jī)構(gòu)為 ， 從料斗中落下的瓶，通過(guò)電動(dòng)震動(dòng)器以及震動(dòng)通道，依次進(jìn)入落瓶通道，通道中有三組氣缸聯(lián)動(dòng)，保證瓶子在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)以正確的方向進(jìn)入主傳動(dòng)鏈，之后運(yùn)送到數(shù)粒機(jī)構(gòu)。瓶子到了數(shù)粒機(jī)構(gòu)后，開(kāi)始數(shù)粒模塊。數(shù)粒圓 盤(pán)在步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)所設(shè)計(jì)的角度，從料斗中選出生產(chǎn)要求的藥粒粒數(shù)，通過(guò)落粒通道落入瓶中。裝有藥粒的藥瓶繼續(xù)被傳動(dòng)鏈帶至供蓋封蓋機(jī)構(gòu)。蓋子通過(guò)料斗和震動(dòng)器、震動(dòng)通道依次進(jìn)入等待區(qū)域，鉗蓋用氣缸組將蓋子鉗起，由步進(jìn)電機(jī)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(dòng)作。 本設(shè)計(jì) 的機(jī)械設(shè)計(jì)要求較多，因此 主要完成對(duì) 供瓶數(shù)粒 的 PLC 控制。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 前文分析可知，現(xiàn)有的裝藥機(jī)有電子計(jì)數(shù)式與轉(zhuǎn)盤(pán)式兩種裝藥方式，而藥品的主要包裝樣式為瓶裝式，轉(zhuǎn)盤(pán)式裝藥機(jī)雖然精度高，適用于瓶裝式結(jié)構(gòu)，但其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，造價(jià)昂貴，不利于大規(guī)模的開(kāi)發(fā)與使用。而帶式裝藥機(jī)器效率高，速度快，但結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，不利于高精度的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)一個(gè)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(dòng)地裝入到藥瓶中。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝瓶的功能，其裝瓶方式為帶式裝瓶，向每個(gè)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(guò)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 藥裝置需要設(shè)計(jì)，保證控制器能對(duì)單一藥片 能被篩選出來(lái)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的藥片裝填。 采用 FX2N 系列 PLC 控制藥片裝瓶機(jī)運(yùn)行，其中按鈕、開(kāi)關(guān)，光電傳感器分別接 PLC 輸入口相應(yīng)位置。電機(jī)、電磁閥、指示燈分別接 PLC 輸出口相應(yīng)位置。就這樣，通過(guò)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(dāng)裝藥數(shù)量被選定，接著系統(tǒng)啟停被接通，電動(dòng)機(jī) M 帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，延時(shí) 5 秒后，皮帶機(jī)將停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)皮帶上的裝藥瓶到達(dá)指定位置進(jìn)行裝藥。 裝有藥片的裝置由電磁閥打開(kāi)， 經(jīng)由光電感應(yīng)傳感器，那么裝入藥瓶的藥片被一一計(jì)數(shù)。藥瓶中的藥片數(shù)量達(dá)到預(yù)先規(guī)定值時(shí)，電磁閥 Y 會(huì)關(guān)閉，皮帶機(jī)重新開(kāi)始運(yùn)行，使藥片裝瓶過(guò)程控制順利進(jìn)行。 在裝藥過(guò)程中，當(dāng)藥片裝入的量需要更改時(shí)，這時(shí)只有當(dāng)前皮帶機(jī)上的藥瓶中藥片裝滿后，且從下一個(gè)藥瓶開(kāi)始，裝填改變后的藥片數(shù)量。如果在裝藥過(guò)程中系統(tǒng)啟停開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)，則只有當(dāng)前藥瓶中藥片裝滿后，控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)才能停止。 為了保證裝藥機(jī)運(yùn)行的準(zhǔn)確性，需要使用 PLC 的定時(shí)功能完成對(duì)與傳送帶的配合，密切配合傳送帶的停止與運(yùn)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(shí)，通過(guò)讀光電傳感器返回的數(shù)字量對(duì)當(dāng)前裝藥數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)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(shí)現(xiàn)裝藥流程 圖 22 系統(tǒng)原理方框圖 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 根據(jù)自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)需要實(shí)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(jì)包括 PLC 的選型依據(jù)及其具體型號(hào)選擇，外圍電路器件的選型依三菱 FX系列PLC 自動(dòng)藥片裝瓶機(jī) 人工 控制 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 據(jù)與具體型號(hào)，其中包括按鈕、電機(jī)、電磁閥、光電傳感器、指示燈等，然后是 PLC的硬件接線設(shè)計(jì)。最后是制定 軟件部分的設(shè)計(jì)方案，包括 PLC 各個(gè) I/O 口的分配、程序設(shè)計(jì)思路、流程圖、指令表、梯形圖等。 即通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式，通過(guò)按動(dòng)啟動(dòng)、停止按鈕等控制命令來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)或停止。通過(guò)光電傳感器，對(duì)裝入瓶中的藥片進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，如果藥瓶中藥片數(shù)量達(dá)到預(yù)先規(guī)定值，此時(shí)電磁閥將停止工作。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)自動(dòng)裝瓶機(jī)的控制功能要求，設(shè)計(jì)該設(shè)備控制系統(tǒng)的 硬件 結(jié)構(gòu)方案。方案設(shè)計(jì)包括各步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、下藥斗、光電傳感器、皮帶機(jī) 等 的選型與設(shè)計(jì)。 PLC 機(jī)型的選擇 PLC 簡(jiǎn)介 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)的需求，這就要求控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性以及方便靈活性的生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化。為順應(yīng)這一趨勢(shì)， Programmable Logic Controller(可編程控制器 )產(chǎn)生，它是以計(jì)算機(jī)處理器為核心的自動(dòng)控制裝置。 PLC的各種操作指令是在可編程序的存儲(chǔ)器中進(jìn)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(yùn)行。從上述論述可以看出， PLC 是一種通過(guò)程序的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)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(jìn)行與其他上位機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)網(wǎng)的功能。 PLC 的發(fā)展歷程有以下幾個(gè)方面： （ 1）小型化、低成本 新型微電子技術(shù)不斷發(fā)展，同時(shí)新型器件功能提高，價(jià)格卻相應(yīng)的降低。 （ 2）標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化 為實(shí)現(xiàn)推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程的目標(biāo)，一些國(guó)際型組織，如國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC），為 PLC 的不斷發(fā)展制定出了新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，對(duì)不同類(lèi)型的 PLC 產(chǎn)品做出歸納或定義，使其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊