【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)構(gòu)適合于連續(xù)式自動(dòng)包裝。從工藝上講，其包裝工作循環(huán)過程如圖23所示。工藝是連續(xù)的，只有在內(nèi)裝物供送時(shí)，每送入一件必須保證端封切斷器封切一件。 圖23 包裝工作循環(huán)過程 包裝機(jī)原理框圖結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)的功能要求以及包裝機(jī)的工作原理和工作過程，設(shè)計(jì)出包裝機(jī)的原理框圖，如圖24所示。 圖24 原理框圖第3章 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件配置系統(tǒng)硬件配置結(jié)構(gòu)如圖31： 系統(tǒng)硬件配置 圖31包括中央處理單元以及I/O擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件（光電開關(guān)和接近開關(guān)等）、操作面板（旋鈕開關(guān)、按鈕開關(guān)）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)和氣缸）等幾部分。操作面板作為設(shè)備控制的操作界面，接受來自操作人員的操作指令并指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；檢測(cè)元件檢測(cè)料位計(jì)量、投料結(jié)束信號(hào)，以及各部分的動(dòng)作完成情況；PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系更新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過斷通交流接觸器和換向電磁閥來控制電動(dòng)機(jī)的啟停和氣缸的動(dòng)作，從而完成從卷膜輸送到物料排出全過程的自動(dòng)控制。 操作面板的設(shè)計(jì)為滿足生產(chǎn)地需要，很多設(shè)備要求設(shè)置多種工作方式，本次設(shè)計(jì)的藥品包裝機(jī)同樣需要，系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)5種工作方式。工作方式選擇開關(guān)的5個(gè)位置對(duì)應(yīng)于5種工作方式，操作面板左下部的8個(gè)按鈕時(shí)手動(dòng)按鈕。為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時(shí)）能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源設(shè)置了交流接觸器。在PLC開始運(yùn)行時(shí)按下“負(fù)載電源”按鈕，使KM線圈得電并自鎖，KM的主觸點(diǎn)接通給負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況是用“緊急停車”按鈕斷開負(fù)載電源。操作面板如圖32： 操作面板 圖32 輸入輸出點(diǎn)分配自動(dòng)包裝機(jī)工藝過程由袋成型、充填、封口、冷卻等幾部分組成，包裝機(jī)控制系統(tǒng)輸入信號(hào)有：?jiǎn)?dòng)、停止及急停信號(hào)檢測(cè)，卷膜袋長(zhǎng)色標(biāo)檢測(cè)，缺袋檢測(cè)，定量充填部分返回有無充填信號(hào)，橫封到位檢測(cè)，橫縱封結(jié)束檢測(cè)。輸出信號(hào)有：卷膜牽引啟動(dòng)，卷膜橫封控制，防止過沖剎車控制，水冷卻控制，卷膜縱封控制，卷膜切刀控制，打印控制，拌料送料電機(jī)啟?？刂频?。綜合上述控制要求，并基于整個(gè)控制系統(tǒng)總成本及備用點(diǎn)考慮，本設(shè)計(jì)選用輸入24點(diǎn)、輸出24點(diǎn)的PLC基本單元。I/O點(diǎn)分配如下表：輸入端子說明輸出端子說明X0安全門限位Y0打印氣缸電磁閥X1擴(kuò)展用Y1縱封氣缸電磁閥X2縱封到位檢測(cè)Y2動(dòng)盤氣缸電磁閥X3擴(kuò)展用Y3刮板氣缸電磁閥X4動(dòng)盤到位檢測(cè)Y4橫封氣缸電磁閥X5料滿檢測(cè)Y5切刀氣缸電磁閥X6橫封到位檢測(cè)Y6走袋電動(dòng)機(jī)X7擴(kuò)展用Y7供料電動(dòng)機(jī)X10手動(dòng)Y10冷卻泵電動(dòng)機(jī)X11回原點(diǎn)Y11橫封加熱管X12單步Y(jié)12縱封加熱管X13單周期Y13空氣壓縮機(jī)X14連續(xù)Y14　X15啟動(dòng)Y15　X16停止Y16　X17供膜Y17　X20打印Y20　X21縱封Y21　X22動(dòng)盤移動(dòng)Y22　X23供料Y23　X24刮板移動(dòng)Y24　X25橫封Y25　X26切斷Y26　X27擴(kuò)展用Y27　 PLC選型根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)該控制系統(tǒng)采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N 48MR型可編程控制器,選用AC電源, DC24V電源輸入,繼電器輸出。FX2N系列 PLC是三菱公司近年來推出的高性能小型整體式PLC,能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算,。程序容量最大 16K步,基本指令有27條,步進(jìn)指令有2條,功能指令有298條。內(nèi)附高速計(jì)數(shù)器、內(nèi)部元件很豐富 ,是一種功能很強(qiáng)大的小型 PLC。由于其結(jié)構(gòu)緊湊小巧、執(zhí)行速度快、功能強(qiáng)大及性價(jià)比較高等特點(diǎn),符合本系統(tǒng)各方面要求。 A/D模塊的選擇該藥品包裝機(jī)需要對(duì)一些非開關(guān)量（色標(biāo)檢測(cè)、溫度檢測(cè)）進(jìn)行監(jiān)控，普通的限位開關(guān)已經(jīng)不能滿足使用要求，因此此處選用變送器來轉(zhuǎn)換這些模擬量，再通過與PLC適配的A/D模塊將信號(hào)傳送到PLC內(nèi)部。該包裝機(jī)需要檢測(cè)三個(gè)模擬量即色標(biāo)檢測(cè)、橫封溫度檢測(cè)以及縱封溫度檢測(cè)，此處選用FX2N4AD模擬量輸入模塊，該輸入模塊有4個(gè)通道可以同時(shí)接收并處理4個(gè)模擬量輸入信號(hào)最大分辨率為12位。通道1輸入色標(biāo)檢測(cè)量，通道2輸入縱封溫度檢測(cè)量，通道3輸入橫封溫度檢測(cè)量。在初始化程序中需要將這3個(gè)兩讀入PLC中。 PLC外部接線及電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路全自動(dòng)藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)外部接線圖如圖33所示，依據(jù)選好的PLC型號(hào)和I/O分配表設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的外部接線。主電路圖如圖34所示。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)中需要多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。其中主電動(dòng)機(jī)是走袋電動(dòng)機(jī)，它給系統(tǒng)提供必需的膜，是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。供料電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)等分別是給系統(tǒng)提供物料、冷卻和給電磁閥提供風(fēng)源的。橫封加熱管和縱封加熱管分別是給橫封運(yùn)動(dòng)和縱封運(yùn)動(dòng)提升溫度的。另外，電源模塊是給電磁閥和A/D模塊提供工作電壓的。由于要控制電機(jī)，所以系統(tǒng)中還要運(yùn)用交流接觸器來控制其通斷情況，為了防止過載等情況發(fā)生還有加入熱繼電器等。 圖33 外部接線圖 圖34 控制系統(tǒng)主電路圖 第4章 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 步進(jìn)指令編程的介紹全自動(dòng)藥品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分包括了系統(tǒng)控制流程圖和梯形圖程序的設(shè)計(jì)。有了程序的驅(qū)動(dòng)整個(gè)控制系統(tǒng)才能按照設(shè)計(jì)要求動(dòng)作，在梯形圖設(shè)計(jì)這一塊，要充分考慮各個(gè)部分要實(shí)現(xiàn)的功能等。對(duì)于復(fù)雜的控制要求使用步進(jìn)指令（STL/RET）指令編程較為簡(jiǎn)潔，用FX系列PLC的狀態(tài)繼電器編寫順序控制程序時(shí)，應(yīng)與STL指令一起使用。S0~S9用于初始步，S10~S19用于自動(dòng)返回原點(diǎn)。使用STL指令的狀態(tài)繼電器的常開觸點(diǎn)稱為STL觸點(diǎn)，它是一種胖觸點(diǎn)，STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊有三個(gè)功能，即對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。　步進(jìn)指令的使用說明： 　　1）STL觸點(diǎn)是與左側(cè)母線相連的常開觸點(diǎn)，某STL觸點(diǎn)接通，則對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為活動(dòng)步； 　　2）與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)用LD或LDI指令，只有執(zhí)行完RET后才返回左側(cè)母線； 　　3）STL觸點(diǎn)可直接驅(qū)動(dòng)或通過別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)Y、M、S、T等元件的線圈； 　　4）由于PLC只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，所以使用STL指令時(shí)允許雙線圈輸出（順控程序在不同的步可多次驅(qū)動(dòng)同一線圈）； 　　5) STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中不能使用MC和MCR指令，但可以用CJ指令。 控制系統(tǒng)的主程序以上設(shè)計(jì)的是控制系統(tǒng)各部分的子程序，分別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化、手動(dòng)控制、自動(dòng)回原點(diǎn)和自動(dòng)控制，把以上程序結(jié)合在一起成為一段程序就能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)、回原點(diǎn)、單步、單周期、連續(xù)各種不同的工作方式的變換，其主程序流程圖如圖41所示。 圖41 主程序流程圖 初始化程序FX系列PLC的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST與STL指令一起使用，專門用來設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)，和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài)，可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計(jì)工作。IST指令只能使用一次，它應(yīng)放在程序開始的地方，被它控制的STL電路應(yīng)放在它的后面。該藥品包裝機(jī)系統(tǒng)的初始化程序用來設(shè)置初始狀態(tài)和原點(diǎn)狀態(tài)條件。初始化程序如圖43，M30~M37與X10~X16的關(guān)系，已經(jīng)在程序中寫出，與工作方式開關(guān)對(duì)應(yīng)的X10~X14中同時(shí)只能用一個(gè)處于ON狀態(tài)，必須使用選擇開關(guān)，以保證這5個(gè)輸入中不可能有兩個(gè)同事為ON。IST指令的執(zhí)行條件滿足時(shí)，初始狀態(tài)繼電器S0~S2和下列狀態(tài)輔助繼電器被自動(dòng)指定為一下功能，以后即使IST指令的執(zhí)行條件變?yōu)镺FF，這些元件的功能仍保持不變： M8041禁止轉(zhuǎn)換M8042轉(zhuǎn)換啟動(dòng)M8043起動(dòng)脈沖M8044回原點(diǎn)完成M8047STL監(jiān)控有效S0手動(dòng)操作的初始狀態(tài)繼電器S1回原點(diǎn)操作的初始狀態(tài)繼電器S2自動(dòng)操作的初始狀態(tài)繼電器 初始化程序如下： 圖42 初始化程序 手動(dòng)程序圖43是手動(dòng)程序，手動(dòng)操作時(shí)X17~X26對(duì)應(yīng)的8個(gè)按鈕控制供膜、打印、縱封、動(dòng)盤移動(dòng)、供料、刮板移動(dòng)、橫封、切斷。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的軟件互鎖和按鈕聯(lián)鎖，如打印、縱封、橫封、切斷時(shí)供膜電機(jī)不能運(yùn)行，在供料時(shí)刮板不能移動(dòng)，在橫封時(shí)切刀不能移動(dòng)等，以免機(jī)械發(fā)生干涉。圖43 手動(dòng)程序 自動(dòng)回原點(diǎn)程序由手動(dòng)工作方式切換到自動(dòng)工作方式之前必須滿足原點(diǎn)條件否則無法執(zhí)行，所以此處編寫一段回原點(diǎn)程序。自動(dòng)返回原點(diǎn)結(jié)束后，用SET指令將M8043置為ON做為標(biāo)志?；卦c(diǎn)程序流程圖如圖44，自動(dòng)回原點(diǎn)控制程序如圖45。該藥品包裝機(jī)的原點(diǎn)為安全門關(guān)閉、動(dòng)盤到位、走袋電動(dòng)機(jī)關(guān)閉。