1、 扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕业设计说明书(论文)作 者 : 史波 学 号：100203129 教 研 室 : 机电教研室专 业 : 电气自动化题 目 : 自动装药片 PLC 控制设计指导者： 评阅者： 2013 年 5 月许翔扬州市职业大学电气与汽车工程学院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语学生姓名： 史 波 班级、学号： 100203129 题 目： 自 动 装 药 片 PLC 控 制 设 计 综合成绩： 指导者评语：该生能按时完成毕业设计（论文）任务书规定的工作，积极查阅有关文献资料，设计态度端正，能独立思考并解决有关技术问题，论文符合学校规定的格式，写作的规范化程度好。设计方
2、案可行，有一定的创新性，如果再多参考一些外文资料，将会更加完善。建议成绩评定为 ，可以提交答辩。指导者(签字)： 2013 年 5 月 日毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语评阅者评语：评阅者(签字) ： 2013 年 5 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人(签字) ： 2013 年 5 月 日毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数控制领域。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使
3、用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。自动药片装瓶机是 PLC 在制药行业的自动化的一大成功的应用。随着人民生活水平的提高，药品市场有着巨大的发展潜力，但目前大部分药厂在药粒装瓶过程中仍采用人工操作,为了提高生产效率，许多制药机械生产厂家争相研制高性能的自动药片装瓶机。本文利用 SIMATIC S7-200 系列 PLC 编程对药片的装瓶过程实行控制，以此提高生产效率。【关键词】：PLC 自动药片装瓶机 可编程控制器专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 I 页 共 II 页目 录1 绪论 .11.1 自动装药片机的研究现状 .11.2 课题目的和意义 .21.3 国内发展
4、的现状 .22 PLC 在自动装药片机中的优势 .42.1 PLC 发展简介 .42.2 PLC 的分类及编程语言 .52.3 PLC 的应用领域 .52.4 PLC 的特点 .62.5 PLC 的设计原则 .72.6 与继电器控制系统相比优势 .82.7 与集散控制系统相比优势 .82.8 与工业微机控制系统相比优势 .93 自动药片装瓶机的设计 .103.1 任务的分析 .103.2 设计思路 .103.3 工作原理及结构 .113.4 自动装瓶的控制要求 .123.5 系统工作流程 .134 自动装瓶机系统硬件设计 .144.1 光电传感器的选型 .144.2 光电接近开关选型 .164
5、.3 压力传感器的选型 .184.4 微型电动机 .234.5 硬件的清单 .244.6 系统操作台 .244.7 主电路设计 .254.8 控制电路设计 .25专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 II 页 共 II 页4.9 PLC 外围接线图 .285 自动装药片机的软件设计 .295.1 PLC 的工作原理 .295.2 循环扫描技术 .295.3 PLC 的输入/输出响应时间 .305.4 S7-200 系列可编程控制器 .305.5 可编程序控制器的结构 .335.6 控制系统 I/O 地址分配 .355.7 控制程序流程图 .375.8 旋盖位的软件设计 .38
6、5.9 容器药物多少报警的软件设计 .405.10 系统调试 .41致谢 .43参考文献 .44控制程序梯形图 .45专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 0 页 共 49 页1 绪论1.1 自动装药片机的研究现状医药行业中，医药包装机械产品种类丰富，药品的形状、性质、包装要求等差异很大，且产量大。因此，自动装瓶机品种众多，目前医药包装设备中，大颗粒、规则形状的药丸自动包装技术已经非常成熟，国内外均有相关设备，但针对异型粒、异型瓶等包装技术则较为有限。PLC 通过 USS 通信协议直接控制电机,不仅能够实现对装药机方式运行的控制,而且能够根据需要灵活控制装药时间,达到节约电能
7、,降低成本,提高生产质量的目的。PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数控制领域。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。自动药片装瓶机是 PLC 在制药行业的自动化的一大成功的应用。随着人民生活水平的提高，药片市场有着巨大的发展潜力，但是目前大部分药厂在药片装瓶过程中仍采用人工操作，为了提高生产效率，许多制药机械生产厂家争相研制高性能的自动药片装瓶机。本文利用 PLC 编程对药片的装瓶过程实行控制，以此提高生产
8、效率。技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国药物生产设备市场的迅猛发展，与之相关的生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外药物装瓶设备生产技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。目前食品药品安全的现状十分不容乐观，国家食品药品监督管理局发现两大现状导致近几年药品安全性突发事件的频繁发生，一是药品生产企业不按生产工艺生产、规避监管，潜在不安全因素。二是在非 GMP 流水线厂房生产药品。如果想改变此现状，要着力消除问题隐患，从生产环节入手，采用自动化生产，自动装瓶机
9、解决了生产中的许多问题。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 49 页医药行业中，医药包装机械产品种类丰富，药品的形状、性质、包装要求等差异很大，且产量大。因此，自动装瓶机品种众多，目前医药包装设备中，大颗粒、规则形状的药丸自动包装技术已经非常成熟，国内外均有相关设备，但针对异型粒、异型瓶等包装技术则较为有限。PLC 通过 USS 通信协议直接控制电机,不仅能够实现对装药机方式运行的控制,而且能够根据需要灵活控制装药时间,达到节约电能,降低成本,提高生产质量的目的。1.2 课题目的和意义手工装瓶直接接触药品，长期接触药品的人会对身体造成伤害，采用自动装瓶机杜绝了这
10、种现象的发生，同时避免了人与药品接触带来的对药品的污染，保证了药品的质量，符合药用要求，符合保障人体健康、安全的标准。手工装瓶生产难于管理，容易出现纰漏和混乱，自动装瓶机，建立一个能控制整个数据中心运营的综合性管理平台使管理更加强调流程和自动化，改善了经营系统，提高了工作效率，使企业运营更有加稳定。考虑到对药品包装的特殊要求，主要是防止塑料瓶内的药品气体挥发和外部气体向瓶内渗透，要求塑料瓶口与瓶盖间有很好的密封性能。自动装瓶机可以满足药品包装的这种性能要求，同时消除了人为因素对药品灌装的不合格的处理动作，提高灌装质量。目前，我国制剂生产能力不够，医院配制制剂品种较多，不能满足市场需求，无法保障
11、药品及时供应。使用实用新型的片剂自动装瓶机，明显地降低了片剂装瓶包装的劳动强度和生产成本，提高了生产效率，缩短了生产周期，社会效益和经济效益明显增加。1.3 国内发展的现状长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主导地位，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，其主要原因在于它能够为自动控制提供安全可靠和比较完善的解决方案。适合于当前工业企业对自动化的需要；另一方面，PLC 必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 49 页PLC 诞生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，如日本、德国、法国等国家相继
12、研制成各自的 PLC。PLC 技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的一位机发展为八位机。随着微处理器 CPU 和微型计算机技术在 PLC 中的应用，形成了现代意义上的 PLC。现在的 PLC 产品已经使用了十六位、三十二位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通信技术使 PLC 的应用得到进一步发展。近年来，随着可编程控制器的日渐成熟，越来越多设备的控制都采用 PLC 控制器来代替传统的继电器控制，并取得了很好的经济效益。PLC 具有抗干扰能力强、可靠性高，控制系统结构简单、通用性强，编程方便、易于使用，功能完善，设计、施工、调试的周期短，体积小、维护操作方便及适应工业
13、环境等优点，是一种通用的自动控制装置，结合当今发展较快、应用越来越广的模糊控制技术和 PID 控制技术，可实现较大型控制系统，且功能完善，效果好。PLC 总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展，具体表现为：向小型化、专用化、成本低方向发展，向大容量、高速度方向发展，智能型 I/O 模块的发展，基于 PC 的编程软件取代编程器，平流层编程语言的多样化，PLC 通信的易用化，组态软件与 PLC 的软件化，PLC 与现场总线相结合 1。PLC 的种类繁多，应用领域极其广泛。目前，在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、石油、水泥、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织
14、、环保和娱乐等行业。随着人民生活水平的提高,医疗条件的不断改善，药品市场有着巨大的发展潜力。随之而来的是药品生产厂家对高性能的药粒自动包装机迫切需求，因此对于具有单品种生产时速度快、精度高，同时在结构设计上零部件更换方便快捷的全自动生产线是具有重要意义的。在目前制药生产中，片剂、胶囊等制剂很多是采用瓶装这种包装形式。自动药片装瓶机是在片剂、胶囊的装瓶、旋盖生产线（即将装瓶机、旋盖机通过中间输送带联系起来）基础上改进的，提高了装瓶的效率和自动化水平，并且满足药品生产质量管理规范（简称 GMP）对生产机械在结构设计、满足生产工艺和验证等方面的严格要求。专 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文
15、 ） 第 0 页 共 49 页2 PLC 在自动装药片机中的优势2.1 PLC 发展简介在市场经济的推动下，人们要求产品品种齐全且质优价廉。为适应市场的需求，工业产品的品种就要不断更新换代，从而要求产品的生产线及附属的控制系统不断地修改甚至更换。在 20 世纪 60 年代，生产线的控制主要采用继电器控制。修改一条生产线，要更换许多硬件设备，进行复杂的接线，既浪费了许多硬件又大大拖延了施工周期，增加了产品的成本。于是人们寻找研制一种新型的通用控制设备。1968 年，美国通用汽车公司（GM）液压部体统了 10 项招标指标：1 编程简单，可在现场修改和调试程序；2 维护方便，各部件最好采用插件方式
16、；3 可靠性高于继电器控制系统；4 设备体积小于继电器控制柜；5 数据可以直接送给管理计算机；6 成本可与继电器控制系统相竞争；7 输入电压是 115V 交流电；8 输出电压也是 115V 交流电，输出电流达 2A 以上，能直接驱动电磁阀；9 系统扩展是，原系统只需做很小的变动；10 用户程序存储容量可扩展到 4KB美国数字设备公司（DEC）中标，于 1969 年研制成功了一台符合要求的控制器，成为可编程控制器，在通用汽车公司（GM）的汽车装配生产线上试验并获得成功。美国电器制造商协会（NEMA）经过 4 年的调查，于 1980 年把这种控制器正式命名为可编程控制器（Programmable Controller） ，英文缩写为 PC。为了与个人计算机PC（Personal Computer）相区别，就在 PC 中间加入 L（Logical）而写成 PLC。国际电工委员会（IEC）于 1982 年颁布了 PLC 标准草案第一稿，1987 年 2 月颁布了第三稿，对可编程控制其定义如下：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和
