【正文】 能正常工作，但通徑一般不超過 25mm。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全 閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。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。 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。 由前文可知，現(xiàn)有的裝藥機(jī)有電子計(jì)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(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)模的開發(fā)與使用。線體輸送可根據(jù)工藝要求選用普通連續(xù)運(yùn)行、節(jié)拍運(yùn)行、變速運(yùn)行等多種控制方式 。 當(dāng) 運(yùn)用輸送帶的連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)來輸送 100KG 以下的物品或粉狀、顆狀物品 時(shí) ，其運(yùn)行高速、平穩(wěn)，噪音低，并可以上下坡傳送。 皮帶機(jī)按其輸送能力可分為重型皮帶機(jī)如礦用皮帶輸送機(jī)，輕型皮帶機(jī)如用在電子塑料，食品輕工，化工醫(yī)藥等行業(yè)。常用的 膠帶輸送機(jī) 可分為：普通帆布芯膠帶輸送機(jī)、鋼繩芯高強(qiáng)度膠帶輸機(jī)、全防爆下運(yùn)膠帶輸送機(jī)、難燃型膠帶輸送機(jī)、雙速雙運(yùn)膠帶輸送機(jī)、可逆移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)、耐寒膠帶輸送機(jī)等等。其機(jī)長(zhǎng)及裝配形式可根據(jù)用戶要求確定，傳動(dòng)可用電滾筒，也可用帶驅(qū)動(dòng)架的 驅(qū)動(dòng)裝置 。其 廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭等行業(yè)，用來 輸送松散物料或成件物品，根據(jù)輸送工藝要求，可單臺(tái)輸送，也可多臺(tái)組成或與其它 輸送設(shè)備 組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同布置型式的作業(yè)線需要，適用于輸送堆積密度小于 ，易于掏取的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料及袋裝物料，如煤、碎石、砂、 水泥 、 化肥 、糧食等。 圖 35 下藥斗 帶式皮帶機(jī) 皮帶輸送機(jī)也叫帶式輸送機(jī)或膠帶輸送機(jī)，是組成有節(jié)奏的流水作業(yè)線所不可缺少的經(jīng)濟(jì)型 物流輸送設(shè)備 。 1 為底板用螺釘安裝在支架組件的側(cè)面板上， 4 為料斗固裝在 1 底板上，而實(shí)現(xiàn)控片以準(zhǔn)確計(jì)數(shù)的部件采用轉(zhuǎn)刷 3，它由 2 轉(zhuǎn)刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。 常見的藥片分離器為多級(jí)傳送帶式分離系統(tǒng)，通過舵機(jī)傳送帶對(duì)藥 片進(jìn)行分離后，進(jìn)入下藥斗，完成單片藥片的裝填。在實(shí)際使用時(shí)，僅需要設(shè)計(jì) PLC 的Y0 口輸出固定數(shù)量脈沖，即可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度的控制。實(shí)現(xiàn)了 PLC 慢速輸 出與驅(qū)動(dòng)電路高速控制的匹配。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 THB7128 為國(guó)產(chǎn)的 128 高細(xì)分度二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 芯片 ，其單相通路輸出電流在 24V 時(shí)最大為 。選用電機(jī)型號(hào)為 BS110HB9905， 為了完成 PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，需要設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)首先考慮的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類型選擇，其次是具體的品種選擇，在該自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩，確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用二相八拍混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 （ 5）步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運(yùn)行，不能直接使用交流電源和直流電源。 （ 3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。 （ 2）由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)既簡(jiǎn)單、廉價(jià)又非常可靠。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有如下六個(gè)特點(diǎn)： （ 1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。其中逐漸上升和下降的加速時(shí)間、減速時(shí)間不能過小，否則會(huì)出現(xiàn)失步或超步。當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng) 到大于突跳頻率的工作頻率時(shí)，變化速度必須逐漸上升。它是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，它決定了步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速?？蛰d啟動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于該突跳頻率。 （ 3）啟動(dòng)頻率：空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)到 正常運(yùn)行所允許的最高頻率，稱為啟動(dòng)頻率或突跳頻率。步距角越小，數(shù)控機(jī)床的控制精度越高。 步進(jìn)電機(jī)的主要特性有以下幾個(gè)方面： （ 1）步距角：步進(jìn)電機(jī)的步距角是反映步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。但它的結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，故在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合具有一定的使用價(jià)值。它受驅(qū)動(dòng)控制線路的控制，將進(jìn)給脈沖的電平信號(hào)直接變換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移，并通過齒輪和絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。光電傳感器輸出波形整形電路如 圖 33 所示： 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 32 光電傳感器及其計(jì)數(shù)電路 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 33 光電傳感器輸出波形整形電路 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過甄選，最終采用了臺(tái)灣億光公司的槽型光耦作為光電式傳感器，其體積小巧，便于安裝，但需要設(shè)計(jì)外圍電路，完成光電傳感器的數(shù)字量輸出。 常見的光電式傳感器有對(duì)射式與反射式兩種類型，其中反射式傳感器安裝要求低，占地小，但其由于為反射式檢測(cè)方式，紅外調(diào)制發(fā)射器與接收器均在一端安裝，其檢測(cè)準(zhǔn)確率較低，而對(duì)射式光電傳感器雖然安裝復(fù)雜，但由于發(fā)射器與接收器分開，其檢測(cè)精度較高， 非常適合于本設(shè)計(jì)。光電式傳感器的種類很多，測(cè)量準(zhǔn)確、靈敏、非接觸，并且測(cè)量參數(shù)多。同時(shí)在測(cè)量時(shí)，光電式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是 與被測(cè)對(duì)象之間無摩擦和壓力，保證測(cè)量準(zhǔn)確性。在測(cè)量位移 溫度等物理量方面均應(yīng)用廣泛。此 PLC 滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，并且在小型 PLC 控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。輸入輸出部分的點(diǎn)數(shù)分別如 3 32 表所示： 表 31 輸入部分點(diǎn)數(shù) 輸入部分 點(diǎn)數(shù) 系統(tǒng)開按鈕 1 系統(tǒng)關(guān)按鈕 1 數(shù)量選擇按鈕 1 1 數(shù)量選擇按鈕 2 1 數(shù)量選擇按鈕 3 1 光電傳感器 1 表 32 輸出部分點(diǎn)數(shù) 輸出部分 點(diǎn)數(shù) 皮帶機(jī) 驅(qū)動(dòng)器 1 指示燈 1 1 指示燈 2 1 指示燈 3 1 電磁閥 1 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器 1 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器 1 頻率發(fā)生器 1 針對(duì)本課題的研究特點(diǎn)和系統(tǒng)性能要求的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)，本系統(tǒng)采用三菱公司 FX2N 系列中的 16MR，即 FX2N16MR 類型。他的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá) ，內(nèi)置的用戶存儲(chǔ)器為 8K 步，可擴(kuò)展到 16K 步，最大可以擴(kuò)展到 256 個(gè) I/O 點(diǎn)，有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可為裝 箱機(jī)提供最大的方便和控制能力。 面對(duì)眾多廠家提出的多種系列、功能各異的 PLC 產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)、性能、價(jià)格各不相同。因此，大多數(shù)生產(chǎn)廠家會(huì)把 PLC 設(shè)計(jì)為可在較差工作環(huán)境條件下仍可靠穩(wěn)定工作的優(yōu)良特性。 存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)量的估算沒固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 1015 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試后才知道。 存儲(chǔ)器容量是可編程序 控制器本身提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)容量。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)估計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10% 20%的可擴(kuò)展。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)， 應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 （ 4） 環(huán)境適應(yīng)性 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。 （ 3）機(jī)型統(tǒng)一 整體式和模塊式是 PLC 的兩種結(jié)構(gòu)形式。考慮因素包括以下幾個(gè)方面： （ 1）結(jié)構(gòu)合理 根據(jù)工藝過程、環(huán)境條件以及維修量的大小，選用不同結(jié)構(gòu)的 PLC。將程序通過計(jì)算機(jī)與軟件相結(jié)合寫入到 PLC，然后對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試，找到程序的缺陷和故障，進(jìn)而進(jìn)行改進(jìn)和對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行更改。 （ 5）編寫梯形圖程序，這一步是設(shè)計(jì)的核心。 （ 3） PLC 選型。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟： （ 1）根據(jù)工藝要求，分析研究控制系統(tǒng)。 CPU 模塊的工作電壓一般是 5V，而 PLC 的輸入 /輸出信號(hào)電壓較高，例如 DC 24V 和 AC 220V。 （ 4）電源 PLC 一般使用的電源為 AC 220V 或 DC 24V，內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC 5V、 DC 正負(fù) 12V 和 DC 24V 等電源。手持式編程器對(duì)于輸入和編輯梯形圖是不能直接進(jìn)行的，只能輸入和編輯指令表程序，而編程軟件可以通過計(jì)算機(jī)直接編輯梯形圖或者指令表程序，并且可以進(jìn)行不同編輯語言之間的相互轉(zhuǎn)換。 編程器 輸入 模塊 CPU 中央處理器 輸出 模塊 被 控對(duì)象 控制 對(duì)象 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 （ 3）編程器 編程器是用來生成用戶程序，并且可以用來進(jìn)行程序的編輯、檢查、修改和監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。在 I/O 模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離 PLC 的內(nèi)部電路和外部的 I/O 電路。開關(guān)量輸入模塊主要是對(duì)按鈕、光電開關(guān)、限位開關(guān)、壓力繼電器等信號(hào)進(jìn)行接收。 （ 2） I/O 模塊 輸入模塊和輸出模塊是系統(tǒng)外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和 CPU 模塊相互連接的橋梁，也可以稱作為系統(tǒng)的眼、耳、手、腳。其濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 組成示意圖可由圖 31 所示： 可編程序控制器 圖 31 PLC 控制系統(tǒng)示意圖 PLC 主要模塊組成下面將分別予以介紹： （ 1） CPU 模塊 CPU 模塊主要由微處理器存儲(chǔ)器組成。 （ 4）網(wǎng)絡(luò)化 當(dāng)代 PLC 最大的發(fā)展趨勢(shì)是其網(wǎng)絡(luò)鏈接功能，這種需求是由現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展決定的，是為實(shí)現(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化與現(xiàn)代化目標(biāo)而設(shè)計(jì)的。 （ 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)不同類型的 PLC 產(chǎn)品做出歸納或定義，使其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。從上述論述可以看出， PLC 是一種通過程序的改變來實(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。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。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)。通過光電傳感器，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。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。 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。 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)。如果在裝藥過程中系統(tǒng)啟停開關(guān)被斷開，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。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)重新開始運(yùn)行，使