【正文】 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮環(huán)境條件。三菱FX2N16MR型號(hào)，其輸入輸出點(diǎn)分別為8，F(xiàn)X2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。根據(jù)課題研究系統(tǒng)自動(dòng)藥片裝瓶機(jī)控制所用的外圍設(shè)備，我們可以來(lái)設(shè)計(jì)PLC輸入輸出設(shè)備的執(zhí)行元器件的點(diǎn)數(shù)。其為三菱FX2N系列、輸入輸出總點(diǎn)數(shù)為1繼電器輸出。 PLC外圍電路器件的選擇 光電式傳感器光電式傳感器（photoelectric transducer），即基于光電效應(yīng)的一種傳感器，當(dāng)可見(jiàn)光照射傳感器，光電效應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生，光信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)從而輸出。光電測(cè)量時(shí)不與被測(cè)對(duì)象直接接觸，光束的質(zhì)量又近似為零，在測(cè)量中不存在摩擦和對(duì)被測(cè)對(duì)象幾乎不施加壓力。在某些方面，光電式傳感器也有其缺點(diǎn)，包括成本較高，測(cè)量的環(huán)境條件要求較高等。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，其中的光電式傳感器對(duì)裝入藥瓶的藥片數(shù)進(jìn)行一一計(jì)數(shù)，可以滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求。同時(shí)為了兼容PLC的24V輸入輸出電平，需要選擇電平與反應(yīng)速度均兼容的光電傳感器完成此部分設(shè)計(jì)。光電式傳感器及其計(jì)數(shù)電路如圖32所示：通過(guò)LM358搭建了24V的正向放大器，放大器為正反饋放大器，即搭建成為比較器電路，在高于設(shè)定12V時(shí)產(chǎn)生輸出信號(hào)跳變，從而對(duì)光電傳感器的返回波形進(jìn)行整形，完成光電傳感器與PLC的IO口信號(hào)匹配。在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)。由于該系統(tǒng)沒(méi)有反饋檢測(cè)環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進(jìn)電機(jī)性能的限制。步進(jìn)電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理。它是決定步進(jìn)伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)。（2）矩角特性：矩角特性是步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)重要特性，它是指步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的變化規(guī)律。若啟動(dòng)時(shí)頻率大于突跳頻率，步進(jìn)電機(jī)就不能正常啟動(dòng)。（4）連續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率：步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，它所能接受的，即保證不丟步運(yùn)行的極限頻率，稱(chēng)為最高工作頻率。（5）加減速特性：步進(jìn)電機(jī)的加減速特性是描述步進(jìn)電機(jī)由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過(guò)程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。同樣，從最高工作頻率或高于突跳頻率的工作頻率停止時(shí)，變化速度必須逐漸下降。我們用加速時(shí)間常數(shù)和減速時(shí)間常數(shù)來(lái)描述步進(jìn)電機(jī)的升速和降速特性。因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后，沒(méi)有累計(jì)誤差，具有良好的跟隨性。同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。（4）速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整，低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩，因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。（6） 步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施。在進(jìn)行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的品種選擇時(shí)，要綜合考慮速比、軸向力、額定轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行頻率，以確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的具體規(guī)格和控制裝置。為了節(jié)約PLC的IO資源，同時(shí)提高PLC的控制性能，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可由PWM控制的，高細(xì)分度的步進(jìn)電機(jī)控制器。同時(shí)其內(nèi)部高速M(fèi)OS管搭建的雙H橋驅(qū)動(dòng)電路保證開(kāi)關(guān)速度。其原理圖如圖34所示：圖34 THB7128原理圖由于步進(jìn)電機(jī)控制傳送帶，而傳送帶的工作穩(wěn)定性直接決定了裝藥的成功與否，故128細(xì)分度的THB7128控制器為不二之選。 裝藥機(jī)構(gòu)由于裝藥機(jī)通過(guò)對(duì)裝藥數(shù)量計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)裝藥數(shù)量的精確控制，故需要設(shè)計(jì)一個(gè)完整的裝藥機(jī)構(gòu)，完成對(duì)藥片的單個(gè)分離與釋放，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)計(jì)功能。而為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)直接采用了現(xiàn)有的集成式下藥斗完成藥片的分離，而僅在下藥口安裝光電傳感器完成對(duì)藥片裝填數(shù)量的控制。當(dāng)皮帶上?？捉M通過(guò)加料器下方時(shí)，由于轉(zhuǎn)刷與皮帶在接觸區(qū)域的速度是反向的，這樣就將?？咨戏蕉嘤嗟乃幬镒钃踝?，從而保證藥片掉落的準(zhǔn)確性。皮帶式輸送機(jī)具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、部件標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。被送物料溫度小于60度。皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)形式多樣，有槽型皮帶機(jī)、平型皮帶機(jī)、爬坡皮帶機(jī)、側(cè)傾皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)彎皮帶機(jī)等多種形式。皮帶輸送機(jī)主要由機(jī)架、輸送皮帶、皮帶輥筒、張緊裝置、傳動(dòng)裝置等組成。皮帶輸送機(jī)具有輸送能力強(qiáng)，輸送距離遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于維護(hù)，能方便地實(shí)行程序化控制和自動(dòng)化操作。皮帶輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于家電、電子、電器、機(jī)械、煙草、注塑、郵電、印刷、食品等各行各業(yè)，物件的組裝、檢測(cè)、調(diào)試、包裝及運(yùn)輸?shù)取＞€體因地制宜選用直線、彎道、斜坡等線體形式。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)。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。 電磁閥電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開(kāi)有通孔，每個(gè)孔連接不同的油管，腔中間是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉不同的排油孔，而進(jìn)油孔是常開(kāi)的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置。電磁閥從原理上分為三大類(lèi)：（1）直動(dòng)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門(mén)關(guān)閉。（2）分步直動(dòng)式電磁閥：原理：它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒(méi)有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門(mén)打開(kāi)。特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。特點(diǎn)：流體壓力范圍上限較高，可任意安裝但必須滿(mǎn)足流體壓差條件。 供蓋封蓋模塊供蓋封蓋模塊中，機(jī)械方案要求兩組氣缸被步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，先來(lái)到已排序的瓶蓋上方，氣缸動(dòng)作后鉗起瓶蓋，再由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)至裝有瓶子和藥粒的模具上方，氣缸組動(dòng)作，塞上瓶蓋。)。 控制系統(tǒng)方框圖控制系統(tǒng)方框圖如圖36圖所示：圖36 控制系統(tǒng)方框圖根據(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)的結(jié)構(gòu)方案。通過(guò)按鈕控制，可進(jìn)行生產(chǎn)開(kāi)始、生產(chǎn)停止、急停等操作。 PLC硬件接線圖PLC的硬件接線圖如下圖所示：圖37 PLC的硬件接線圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)裝瓶過(guò)程主要程序設(shè)計(jì)的思路可以認(rèn)為系統(tǒng)采用手動(dòng)操作。當(dāng)手動(dòng)皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)按鈕被按下，皮帶機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，5秒后將停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在此過(guò)程中各個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器將會(huì)復(fù)位，同時(shí)在此過(guò)程中可選擇裝入藥瓶中的藥片數(shù)量繼續(xù)裝藥。并且在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下，與有相關(guān)內(nèi)容研究的同學(xué)進(jìn)行交流。當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)與指導(dǎo)老師交流溝通，經(jīng)過(guò)老師的指點(diǎn)和自己的努力，最后完成整個(gè)設(shè)計(jì)。通過(guò)本次課題研究，我了解到PLC在一些領(lǐng)域的突出作用，尤其是它的主機(jī)工作可靠，本身故障率很低，大大提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中也讓我了解到當(dāng)今社會(huì)自動(dòng)化生產(chǎn)所存在的劣勢(shì)，以及我國(guó)與國(guó)外存在的差距。因此新型片劑自動(dòng)裝瓶機(jī)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，意義重大。它不僅磨練了我的意志，而且提升了我的能力，這必將對(duì)我將來(lái)的研究學(xué)習(xí)和工作起很大的作用。 參考文獻(xiàn)[1] 滿(mǎn)永奎,邊春元,趙蘇, 原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版 社,2009:116.[2] 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辭又到一年畢業(yè)季，在經(jīng)歷了考研復(fù)試及論文創(chuàng)作之后，不知不覺(jué)中畢業(yè)在即。首先要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師邱老師，您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S、認(rèn)真的教誨、開(kāi)闊的眼界帶領(lǐng)我走出迷茫。您在我論文題目選擇方面提出了專(zhuān)業(yè)而中肯的建議，特別是在論文初稿階段提出的修改建議及引導(dǎo)，對(duì)此后的論文寫(xiě)作有非同尋常的作用。然后還要感謝在我的大學(xué)四年期間無(wú)私教授知識(shí)的老師們，你們辛苦了！其次，我要感謝我的朋友和眾多室友，是他們積極的鼓勵(lì)我，使我更加充滿(mǎn)信心，并且?guī)椭也殚喠嗽S多文獻(xiàn)和資料，使我的論文寫(xiě)作的理論依據(jù)更加豐富和充分，提高了論文的理論層次。四年來(lái)，快樂(lè)的時(shí)光因你們蔓延，失意的日子因你們消散?；赝哪甑狞c(diǎn)滴，四年的磨礪讓我不斷成長(zhǎng)，心中多的是責(zé)任和承擔(dān)，漸少的是幼稚和懦弱。3