PLC在自动装盒机中的应用

1、 2014 届毕业项目届毕业项目诚诚 信信 声声 明明本人郑重声明：所呈交的毕业项目报告/论文plc 在自动装盒机中的应用是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人独自承担。 作者签名： 年 月 日 2014 届毕业项目届毕业项目摘 要：随着科学技术的发展药品自动装盒机也取得了很快的发展，使制药行业得到快速的发展。本文介绍了装盒机的整体工艺、各部件的工作原理及过程，包括药板检测传感器、折纸机吸取说明书的运动过程、纸盒吸臂的运动过程，接着又介绍了在装盒机中的硬件、软件的功能及选取，最后介

2、绍了装盒机的调试以及常出现的故障解决的办法。关键词：可编程控制器(plc)；自动控制；装盒机 2014 届毕业项目届毕业项目目 录1 概述概述.11.1 课题的背景课题的背景.11.2 课题意义课题意义.22 装盒机工作原理装盒机工作原理.42.1 装盒机工作过程介绍装盒机工作过程介绍.42.2 装盒机工艺流程装盒机工艺流程.52.3 装盒机吸取药盒的工作原理装盒机吸取药盒的工作原理.72.4 装盒机中说明书折叠的工作原理装盒机中说明书折叠的工作原理.82.5 封盒部分封盒部分.103 装盒机的硬件设计装盒机的硬件设计.113.1 装盒机的控制要求装盒机的控制要求.113.2 plcplc 在

3、工业中的应用在工业中的应用 .123.3 传感器的选用传感器的选用.133.4 控制系统中的电磁阀控制系统中的电磁阀.153.5 控制系统中的气缸控制系统中的气缸.163.6 变频器的选择变频器的选择.213.7 触摸屏的选择触摸屏的选择.213.8plc c 控制装盒机的控制装盒机的 i/o 端口分配表端口分配表 .223.9plc 控制装盒机的控制装盒机的 i/o 端口接线图端口接线图.234 软件设计软件设计.244.1plc 控制装盒机的流程图控制装盒机的流程图.244.1.1 主程序流程主程序流程.244.1.2 自动运行流程自动运行流程.254.1.3 定时中断服务程序流程定时中断

4、服务程序流程.264.1.4 初始化流程初始化流程.274.2与变频器通信控制程序设计与变频器通信控制程序设计 .27 2014 届毕业项目届毕业项目5 控制系统的调试控制系统的调试.285.1 硬件的调试硬件的调试.285.1.1 传感器的调试传感器的调试.285.1.2 折纸机调试折纸机调试.295.1.3 纸盒输送链的调节纸盒输送链的调节.295.2 软件的调试软件的调试.305.3 整体调整整体调整.305.5 常见故障及排除方法常见故障及排除方法.316 结论结论.33参考文献参考文献 .34 2014 届毕业项目届毕业项目 1plc 在自动装盒机中的应用1 概述概述1.1 课题的背

5、景课题的背景药品装盒机在过去的十年中，尽管获得了快速发展，但仍面临着很多在制药设备行业的问题，药物之间的自动装盒机，技术含量和高品质的生产厂家少，厂家大多停留在低速半自动或水平，与国外同类产品相比，无论在技术含量和应用设备的水平并不理想，国内医药包装机只是轻微的统治中端市场，而且几乎所有的高端市场是其面临现在占据国外产品是如下的问题：从一个优质的产品性能和应用的产品，国内医药包装机显著较少国外产品，在以下几个方面具体表现为：在质量方面（1）在某种意义上，医药制药机械自动装盒机是最复杂的机械，它包括光、气、电机技术于一体，而国内制药设备的产品的仍处在最初设计水平技术，产品组装或加工后的水平，都与

6、国外同行有着十余年来差距，无法生产出真正有竞争力的产品;（2）适应性强的差距，全自动装盒机制造的药品功能单一，适应比较窄，充满了药物治疗的形状体积，这是更严格的规定，一般只适用于一个或两个药物，但许多中国的药品生产企业，药品企业和生产。药物也有很大不同品种相同药品生产的规格不同，产量也不同，给工作带来一定的困难，而国外制药装盒机生产厂家集中在这些问题上，特别是他们的设备采用了更灵活的生产，范围是设备的可靠性方面更广泛的；（3）进口全自动装盒机可靠性高，而国内医药装盒机故障率较高。因此，许多人选择购买多个国内企业拥有自动装盒机，所以该机的维护正常的生产延误在效率方面交付（4）国内装盒机制造的药品

7、，主要是在中低档水平，并在生产自动化，生产效率低的水平。高端产品自然是更好地为国外同类产品知名，从而无形中增加了成本，减少企业利润，导致资源的极大浪费，目前国内医药自动装盒机，还存在着适应包装物种类单一纸盒尺寸的变化范围小生产速度普遍停留在中低速水平等不完善之处，发展主要以下几个问题的低水平：（1）研发薄弱，科研经费严重不足，生产药用装盒机是一个复杂的系统工程，它包括光及其他电机技术于一身，你需要有雄厚的技术力量，精良的生产工艺等方面的要求，而我们在这方面的投资是目前非常少业在生产和基础研究的经费陷入严重失衡，生产厂家只顾眼前利益，不愿投入资金的基础研究，导致国内医药包装机的质量含量低，无法与

8、国外同类产品进行竞争，只能维持竞争力在市场上受到低成本，长期占领市场不能（2）过多的低水平重复应变能力不强，国内大多数厂家规模小，大多产生相同类型的设备，从而导致大量的低水平重复生产，或低价恶性竞争的市场，并在变化的市 2014 届毕业项目届毕业项目 2场需求的情况下，但不能及时转型，这一直被市场淘汰。1.2课题意义课题意义由于机器震荡会产生一些问题并对问题进行分析；1.吸药盒不正常（1）药板料仓中的药板低于要求的高度，检测料位的光电传感器不导通，根据程序控制的逻辑要求，吸盒和吸说明书的气阀关闭。补充堆放药板，使光电传感器导通。 （2）吸盒吸气头的吸气量不足。检查气源供气是否正常，若低于 0.

9、5mpa 吸气就不正常。其次，真空发生器可能发生堵塞，对真空发生器进行清洁保养。另外还需检查橡胶吸气头是否损坏，有损坏则做更换。 (3) 纸盒太硬或者发生变形，也会使纸盒无法打开。 （4）堆放的托盒不锈钢支架板作调整，使之既能托住纸盒，又能把纸盒顺利吸下。 2纸盒吸下后在送盒模板口处不成形或弹出 （1）纸盒太硬打不开，使纸盒弹出。 (2）堆放纸盒的六根导杆与送盒模板位置不正，导致纸盒变形或弹出。重新调节导杆。 (3) 送盒模板后部小钩子的弹簧变形失效。更换小弹簧。 (4) 吸盒吸气头与送盒轨道的高度不对。调整吸气头位置，使吸头下降到最低点时的位置比送盒轨道略低。 3.纸盒进入送盒模板后在送盒轨

10、道内不成形 (1) 纸盒在进入送盒模板后向前推进，到达送盒模板的第二工位时，上压轨位置不对。若太高，纸盒在到位后会反弹；若太低，纸盒进入模板时会被挤压变形。 (2) 纸盒在到达第二工位后反弹变形。原因有：上压轨内小挡块位置与模板位置不正。纸盒到位时小挡块应正好掉下，卡住纸盒的左角。下轨道中间的止退挡块位置不对或运动速度没配合好。纸盒在到达第二工位后模板向下退出一半时，止退挡块应向后移动，挡住纸盒的右下角，使纸盒形成正矩形。在模板上升到纸盒一半位置时，止退挡块应向前移动，其高度以纸盒在运动时不碰到止退挡块为准。 4.纸盒锁口问题 (1) 纸盒的小舌头关不住。检查关小舌头的前后两个工位是否到位。(

11、2) 纸盒的大舌头没插好，或成为圆弧形。调整上压轨在关舌处的高度，应比纸盒高出0.51 毫米。 2014 届毕业项目届毕业项目 3(3) 纸盒关舌时外侧大舌头进不了纸盒。调整关舌处上压块位置。上压块的导向肩应压在纸盒口，并有大约 0.5 毫米的间隙1.说明书吸不下来 （1）说明书纸张变形，吸气头吸不住。 (2) 吸气头与说明书不平行，吸头吸不住。一般吸气头在最高位置时其最高点正好能碰到堆叠的说明书底部。 (3).说明书纸张宽度尺寸不一，其误差必须在 1 毫米以内。说明书堆放位置的调整，以与吸气头上升到最高位置时的内边相差 0.5 毫米为宜。 (4).折纸机吸气头上方的分纸小钩子运动时间太早。一

12、般小钩子在吸头将要下降前应插入纸与纸之间的空隙中。小钩子高度的调整取吸气头在最高位置时与之相距 0.5 毫米。 2.说明书吸下过程中纸张反弹 (1) 托说明书的托脚动作太早，说明书还没拉下即被托脚带回去。托脚的位置以其回托时不碰到吸住的说明书而且在抓纸缺口轮还未拉动纸张时即回到最高位为佳。 (2) 吸头与抓纸缺口轮配合速度不对。吸头应先下降，然后抓纸缺口轮的前部正好压到纸上。 3说明书折叠不好 （1）纸张变形弯曲，或有毛边。 （2）栅栏板内有异物，挡住纸张。 （3）栅栏板开口处与折棍的间隙太大，使纸张窜出来。 （4）折棍的间隙太大，夹不住纸张，送纸无力。调整折棍两端的调节螺钉，将间隙调小。如果

13、折棍使用时间太长而磨损，必须更换折棍。 4栅栏板内说明书卡死 （1）折棍送纸间隙太大，送纸无力。调整方法与前述相同。 （2）栅栏板下半边板的安装位置比上面有圆弧的导向板伸出得过长，使纸张无法进入下面的折棍内。松开栅栏板上所有的固定螺钉，将板向后调整，但又不能比上面的导向板短，必须比导向板长出 13 毫米。如果短于导向板，说明书有可能不折就直接进入下面的折棍内。 5说明书折叠后有打卷和折痕 （1）挡板与折棍的间隙太大。调整挡板与折棍的中间位置。 2014 届毕业项目届毕业项目 4（2）如果挡板与折棍的中间位置已调整好，还有很大间隙，则将挡板上的定位销拆去重调，直到间隙内卡不进纸为止。6说明书折不

14、均匀 （1）调整栅栏板内挡条的前后位置，达到要求的折叠尺寸。通过对问题的分析可以解决不必要的麻烦，也可以提高生产效率。这样可以提高产品质量及竞争力。2 装盒机工作原理装盒机工作原理2.1 装盒机工作过程装盒机工作过程介绍介绍药板通过码垛到传送链条经三角推杆送入主传送导条，然后通过下一个传感器，以及由传感器检测药板数量，然后再通过推手将药板说明书一起推入药盒，进行下一步骤，逐一将完成合盖同时打印批号和有效期至等，当完成合盖后对其进行对药品监管码的扫描，以及通过检测装置对其药盒的检测不好将通过剔废装置进行剔废，如果完好将通过传送带到下一工序。采用 plc 全自动伺服电机控制程序，如同步带传动齿轮运

15、转，然后由检测机构反馈调节，最终实现同步定位操作。该包装机的设计可分为三个入口：说明书入口，药板入口和药盒的入口。从整个过程的最后送入包装药盒，可分为四个阶段：过正打开、下药盒、装说明书和药板、盖纸盒。下盒子的动作是由一个吸盘从药盒进料口吸取一个纸盒，然后放到装盒机的药盒传送带上，由传送带上的卡位将药盒固定在传送带上使盒子打开成直角并向前移动到装填区域。在装填区域填装后，机器的盖盒机构会将耳朵折进盒中，完整的盖盒动作。 2014 届毕业项目届毕业项目 5图图 2-1 装盒机简介图装盒机简介图1 主开关 2 控制面板 3 点动控制面板 4 物料推手 5 输送带 6 传送轴 7 盖盒推板操作人员将

16、药盒放在纸盒传送带，将说明书整齐放入折纸机物料台上。当“l”型输送带上的传感器检测到药板后折纸机将开始进行吸说明书折叠工作。折叠好的说明书通过皮带的夹持输送到折纸机出口，当出口传感器检测到说明书后，装盒机吸盒系统开始工作。说明书被装盒机的输送链夹走往前输送同时真空吸臂将药盒输送到连续运动的输送系统而且由吸臂让药盒树立，真空吸臂上装有机械驱动的阀门，用于控制真空和开盒臂一起作用打开纸盒。在开盒时先将药盒作 150 度的过正打开，以保证纸盒不变形，之后药盒被送入输送链，从一端打开的药盒口将说明书和药板同时推入。此时，说明书的输送链已将说明书同步送至纸盒的开口处。当推手准备将药板推入药盒时，说明书的

17、夹子自动打开，这时药板和说明书一同进入药盒。物料推手的快速反应离合器可在推杆卡住时迅速停机，最后将在纸盒的翻盖打印批号、药板监管码的扫描、剔废。2.2 装盒机工艺流程装盒机工艺流程 2014 届毕业项目届毕业项目 6药板转送链条药板检测传送导条三角推杆折纸机下说明书装料推手说明书测测小盒检测下盒装置检测装置小盒条码检测是否有药板空盒排废封盒装置是否有说明书是否有小盒小盒是否合格是否空盒图图 22 装盒机工艺流程装盒机工艺流程2.2.1 装盒机的优点1、自动装盒机，可以把各种复杂的装盒工作一次性完成； 2014 届毕业项目届毕业项目 72、节省空间，能够发挥最大的功能；3、采用双真空吸杯式取盒，

18、速度快且稳定性高；4、可任意选配日期批号打印和说明书插入装置；5、plc 控制，故障排除显示装置，操作简便；6、采用三菱 plc 自动控制系统；7、光电监控各部位动作，运行中如出现异常，可以显示异常部位，同时能自动停机，方便排除故障；8、能自动剔除缺包装物或缺说明书的包装物。如果缺物料，说明书，纸盒不会自动下料。性能稳定、操作简单方便。2.3 装盒机吸取药盒的工作原理装盒机吸取药盒的工作原理药盒放入药盒承料仓后自动进料位检测，当检测料位合格后立即运行;吸盘在系统的运行下将药盒吸下，转动至药盒展开滑块工位，通过和药盒展开滑块的滑碰将药盒打开，然后继续转动至输送带上方将药盒放置于输送带上。药盒在输

19、送带的带动下向前运动，在此过程中同时进行药盒吸下检测，当药盒吸下检测合格时，在药盒运行至推板工位时推板机构才可将药板和说明书同时推入药盒。在机器运行之前必须进行推板基准点检测，当推板基准点检测正常后才可动作：当药盒吸下检测正常，且药盒同过输送带运行至推板工位时由推板机构将输送带上的药板和折好的说明书一同推入已展开的药盒内。此时之前，还要对推板杆卡住检测，如果推板杆卡住将不得不进行报警停机；如果检测正常则顺利完成装盒工序。真空吸盘对纸盒的打开工艺步骤如下：图图 2-3 纸盒打开简介图纸盒打开简介图 2014 届毕业项目届毕业项目 8图图 2-4 纸盒打开实物图纸盒打开实物图第一步：吸盘要在吸药盒

20、的位置会停顿几秒时间(这个时间是吸盘吸药盒的时间，此时间很短)，从药盒架吸出药盒。第二步：控制吸盘向旋转吸盘控制中心移动使纸盒在开盒臂的作用下做 150的过正打开(因为压扁的纸盒可能粘在一起，将纸盒作 150的过正打开有利于下一步的动作)。第三步：控制吸盘继续旋转吸盘控制中心方向移动，保证药盒能够卡在挡板和传送链之间，并设计吸盘到旋转吸盘控制中心的距离，保证纸盒沿水平方向的速度与传送带的速度相配合，从而确保卡板移动到水平位置时将纸盒顺利打开。第四步：吸盘将纸盒放到输送带，进入下一个循环。 图图 2-5 药盒吸臂药盒吸臂 图图 2-6 开盒臂开盒臂当检测到说明书时，纸盒吸臂上的吸盘会自动吸取纸盒

21、，通过与开盒臂共同作用将纸盒打开，然后放到传送带上，准备装盒。2.4 装盒机中说明书折叠的工作原理装盒机中说明书折叠的工作原理说明书放入说明书承料仓后自动进行料位检测，当料位检测正常后方可运行；在折 2014 届毕业项目届毕业项目 9说明书之前要对说明书进行有无吸下光电检测，当吸下检测正常时才可折说明书；当说明书自动折叠 3 次后，再由说明书输送带将其送至设备夹说明书的位置，同时进行对说明书夹住光电检测，同时说明书夹住检测合格时，才立即进行下一步操作，如果说明书夹住检测不合格，则立即报警停机。能够把药板和说明书同时装进纸盒中并且完好合盖，这样的过程才是一个完美的过程。药品板块和纸盒都是靠机构间

22、歇供给的，因而要求说明书的供给也必须是间歇供给的，而且还要有准确的位置，以防出现错位事件。如图 2-5：位置 1 表示说明书由折纸机按生产要求折叠好后，再由输送带传送到相应的地方，说明书传输到相应位置 1 后，被挡块阻挡停下等候夹持。此时说明书是水平位置，并且因为折纸机结构的限制只能为水平状态。位置 2、3 表示装盒机正常工作时对说明书的位置要求，说明书应为垂直位置，因而要加一个说明书可调节方向装置，即在装盒机的药板传送带的外侧加上用来夹说明书的夹子，这样当夹子由从传送带的下方转到上方时，说明书正好由水平位置变成竖直位置，因为说明书的夹子与药板传送带运行速度应一致，也就可以达到说明书与药板同步

23、前进，保证药板和说明书同时推入药盒。图图 2-7 说明书的运动方向说明书的运动方向 2014 届毕业项目届毕业项目 10图图 2-8 折纸机实物图折纸机实物图2.5 封盒部分封盒部分自动装盒机是将药板和说明书同时自动装入药盒中，并完成盖盒动作，部分功能使自动装盒机还带有扫描药品的监管码等附加功能。自动装盒机装药板和说明书一般分为三个入口：说明书入口、药板入口和药盒入口。从供料到最后包装成型的整个过程大致可以分成四个步骤：下盒、打开、装填、合盖。下盒动作一般是由一个吸盘从药盒进料口吸取一个药盒，下行到装盒的输送带上，由一个导轨卡位将药盒固定并用一个推板打开药盒，同时会有两个可向前移动的卡位从下面

24、旋转过来，从前后方向卡住纸盒的侧面，使盒子打开成直角并继续向前移到推入工位。在推入工位填装好后，机器的机构会将小舌折进左右的导轨中，然后再进行合盖动作。合盖前机构会先弯折药盒的盖子，然后有一推板推动盒盖弯折，使盖子插进盒子中并使盖子盖好。合盖动作是最主要的动作，完成的好坏与药盒的装填结构和机器调节的准确程度有很大关系。最后由舌头检测光电开关检测药盒是否装好，如果没装好或者出现坏的，则由剔废电磁阀将其剔除 2014 届毕业项目届毕业项目 11图图 2-9 打批号示意图打批号示意图3 装盒机的硬件设计装盒机的硬件设计3.1 装盒机的控制要求装盒机的控制要求根据生产要求，对装盒机控制系统提出以下要求

25、：（1）速度高，响应快。最高速度可达 150 盒分，装盒速度范围为 30150 盒分，装盒速度能及时跟随生产状况通过触摸屏改变数值而改变。（2）具有完善的人机界面。可随时对设备的运行状况进行监视和改变，以实现对数据收集、设备速度控制、参数改变以及各类信号报警停机等各种功能；同时可以进行必要的信息保密设置。例如：只有操作输入正确的密码才能登陆到操作运行画面。通过权限设定，不同的用户拥有不同的权限，可以不同界面的操作。一般用户级不允许操作相关机器设备的起停，以及各种报警处理和相关消息的归档等操作，只有浏览的权力，不能对其进行任何信息的修改。主要用于查看机器的运行的状况而不需要做任何信息设置和改动的

26、，这类用户的权限是最低。工作人员级权限是第二高的，可以进行机器启停和对生产过程的控制，但是不具有各种报警处理，相关消息归档等权限，这个组的成员主要是现场的工作人员。维修人员是最高级别的，除了具有工作人员的权限，还具有各种报警处理，相关消息归档，权限分配等权限。维修人员级别的用户主要是工厂的技术人员。（3）具有相应自动检测功能。对可能出现的生产状况做出及时准确地判断，保证产 2014 届毕业项目届毕业项目 12品的质量。以防出现有说明书无药、有药无说明、多药板或多说明书状况影响药品的质量，损害企业形象。所以装盒机要能实现无药板不下说明书、无说明书不吸盒、无纸盒报警或停机、药板进盒不到位报警或停机

27、；（4）工作方式有两种。运行方式要求能实现“自动运行”以实现连续生产；当对设备进行维修试运行时可以方便进行对设备的维修可用“手动运行” ；（5）设置必要的连锁装置为保证装盒机的各部位动作一致、安全生产，避免因机器的错误动作而引起不必要生产事故，装盒机一定要设置必要的连锁装置。3.2 plc 在工业中的应用在工业中的应用由于不同类型的 plc，它也是不同的，一些集中安装在控制室，同时也安装在每个生产现场散落的一些独立的设备，虽然他们大多是在强电电路的自动化控制 plc 的安装方法和由电气设备在工作强电磁环境恶劣的形成，但用于工业生产中的 plc 的设计和制造过程中使用的是多级抗干扰措施和选定的组

28、件的控制装置的 plc 是专门设计的，因此具有很强的能力适应恶劣的工业环境中，运行可靠的稳定性和可靠性高，即当该行业一般不需要使用任何特殊的措施，可以直接使用在工业环境中，可靠性非常高。（1）plc 的 i/o 响应时间为了加强抗干扰能力的 plc，以提高其可靠性，每个开关输入是光电隔离的 plc 技术。为了能够实现并行控制继电器控制电路的硬件逻辑，plc 为从一般使用的微机操作模式扫描技术不同。这是由于两个原因，使 plc 的 i/o 响应比一般的工业控制系统的微机快得多，它的响应时间是至少等于一个扫描周期的时间，通常超过一个扫描周期甚至更长。所谓的 i/o 响应时间是指从输入信号的变化开始

29、改变对系统的输出处的信号需要与plc 的时间。（2）控制系统对环境的要求温度：plc 要求环境温度必须在 055，安装时如果放在发热量大的元件上面，四周空气流通的空间要足够大，基本单元与扩展单元之间要有 30mm 以上的距离；开关柜上部和下部要有通风的百叶窗，避免让太阳光直接照射；如果周围温度超过了 55，必须要安装电风扇进行通风透气。湿度：为了能够保证 plc 元件的绝缘性能，空气的相对湿度要低于 85%。震动：plc 的安放位置应放置在震荡小的地方，避免振动频率为 1055hz 的频繁或持续性振动。当放置地方无法避免震动时，必须采取减震方法。空气：防止接触有腐蚀性和易燃性的气 2014 届

30、毕业项目届毕业项目 13体，如果空气中有很多粉尘或腐蚀性气体的，可以把 plc 安装在密封性比较好的控制室或控制柜中，并且还要对空气进行净化处理。电源：plc 电源为 50hz，220（110）vac 电源线的干扰，plc 本身具有抵抗能力强。对于高可靠性的电源干扰特殊的场合或恶劣环境，你可以安装一个隔离变压器带盾，和 1:1 的比例，这样就可以减少设备与地之间的干扰。还可以连接一个 lc 滤波电路在电源的输入端。fx 系列 plc 有直流 24v 输出终端，这个终端可以提供 24v 直流电源为输入传感器。当使用 plc 的输入的外部直流电源，直流电源应使用。（3）三菱 plc 优点及选用三菱

31、是日本品牌的 plc 编程更加直观，容易理解，这将是比较容易学习，和西门子plc 是德国品牌，比较抽象的教学，学习比较困难，但较少的指令，而三菱的指令，这就是为什么学习三菱和西门子有时间去了解;三菱 plc 和离散控制运动控制具有很大的优势，控制命令三菱是非常丰富的，有专门的定位指挥，控制，伺服电机和步进电机很容易实现，三菱的优势是实现一些复杂的操作控制，而西门子 plc 弱在这方面，有没有具体的指令，作为伺服或步进定位控制可以实现的，而是一个复杂的过程，控制精度不高。该系统一共需要 39 输入输出点，采用三菱 fx2n 系列 fx2n-24mr 模型设计。fx2n系列 plc 三菱 fx 系

32、列更先进的系列。它的特点是高速处理，大量特殊功能模块的可扩展，以满足个人的需求，提供了最大的灵活性和控制用于工厂自动化的应用程序，功能要求装盒机电气控制系统，以及将它们的数据的复杂性，从经济性，可靠性等方面考虑，选择三菱 fx2n 系列 plc 电气控制系统作为控制主机装盒机。三菱 plcfx2n 系列 plc 是超小型机，内置存储器为 8k，采用 fx2n 系列 fx2n-24mrplc 规范，以满足设计的需要。3.3 传感器的选用传感器的选用在自动装盒机中传感器是自动装盒机中重要的部分，传感器的好坏将会影响产品的好坏。所以在选择传感器是一定要选择合适的。1.折叠说明书机器中的传感器pht

33、卫生型压力变送器（1）表压测量范围为 01bar 至 0600bar（2）无活动部件，无机械磨损，高达 1 千万 次交变应力循环次数，免维护，通过ce 认证 2014 届毕业项目届毕业项目 142.药板数量检测传感器od value 短量程激光测距传感器（1）多种量程选择，从 26 mm34 mm 至 100 mm 400 mm（2）cmos 接收元件为不同表面测量提供优异的精度（3）简单, 带 led 指示的自学习（4）具备多种接口形式可选（5）成熟的激光技术适宜小物体的精确测量（6）高度集成，独立使用（7）完美的性价比图图 3-1 药板检测传感器药板检测传感器3.扫描特殊药品监管码传感器c

34、lv6xx 系列 一维条码阅读器(1)集成以太网接口(2)灵活的现场总线连接(3)更加强大的 canbus 组网功能(4)smart 智能重建功能，使得对于损坏、污损及/或部分遮盖的条码都可进行可靠的读取(5)高速输送线情况下也能做到可靠的解码(6)可灵活自由地配置输出格式以便更好的适应 plc 或 pc(7)通过 sopas 软件可非常方便的完成参数设置(8)led 条形图直观地显示读取效果4.成品药盒外观检查deltapac(wtd20) 特殊用途光电传感器 2014 届毕业项目届毕业项目 15（1）sick 独领风骚的 delta-s-technology 结合高精度激光技术实现缝隙和边

35、缘的可靠检测（2）对包装盒之间缝隙宽度没有要求，支持在线动态计数和定位（3）30 m/s 输送线速度下实现 200000 瓶（包）/小时 的检测（4）3040mm 距离可检测边缘轮廓半径 120mm 的缝隙（5）通过 io-link 预设参数实现圆形/方形的包装及折盒无缝检测（6）紧凑型外壳设计（7）ip 67 防护等级3.4 控制系统中的电磁阀控制系统中的电磁阀1、直动式电磁阀原理：当通电时，电磁线圈会产生电磁力把关闭键从阀座上提起，打开阀门；当断电时，电磁力消失，弹簧会把关闭键压在阀座上，从而关闭阀门。特点：在一定的真空、负压、零压时才能进行正常工作，但通径正常不超过 25mm。图图 3-

36、2 直动式电磁阀动作原理图直动式电磁阀动作原理图2、分步直动式电磁阀原理：分步直动式电磁阀把直动式和先导式两者相结合，当入口与出口之间没有压差的 2014 届毕业项目届毕业项目 16时候，通电后电磁力立即把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，结果打开阀门。当入口与出口达到相应启动压差时，通电后，电磁阀先导小阀，主阀的下腔压力会上升，上腔压力会下降，从而运用压差把主阀向上推开；当断电时，先导阀会利用弹簧力或介质压力推动关闭件，会向下移动，使关闭阀门。特点：在零压差或真空、高压状态时可动作，但功率很大，要求一定水平安装。3、先导式电磁阀：原理：当通电时，电磁阀会把先导孔打开，上腔室压力将下降，在关闭

37、件周围形成上低下高的压差，使流体压力推动关闭件将向上移动，则阀门打开；当断电时，弹簧力将把先导孔关闭，在关闭件周围出现下低上高的压差，使流体压力推动关闭件向下移动，则关闭阀门。特点：流体压力差上限较高，可任意安装但必须满足流体压差条件。电磁阀的选择：因为折纸机吸取说明书、装盒机吸臂吸取盒子都需要负压和真空，而且折纸机、装盒机吸臂的通径均小于 25mm，所以选择直动式电磁阀比较好。图图 3-3 先导式电磁阀的动作原理图先导式电磁阀的动作原理图3.5 控制系统中的气缸控制系统中的气缸在控制系统中，推手能够前进到推药轨道，靠的是气缸的作用将推手向前推动。 2014 届毕业项目届毕业项目 17图图 3

38、-4 药板推手药板推手推手如图 3-2 所示，推手结构较简单，且推手功能的实现全靠气缸的推动，现将气缸介绍如下。1、气缸种类气动传输中的压缩气体的压力可以被转换为气动致动器的机械能。有气缸往复直线运动和往复摆动类。直线往复运动，可分为单作用缸，4 种双作用，膜片，并在气缸的影响。（1）单作用气缸：从所述气体的活塞侧活塞杆只有一端可产生聚压力，空气压力推动冲出来，由弹簧或自重返回活塞。从活塞的两侧气体交替地，在一个或两个方向输出力：（2）双作用气缸。从活塞的两侧气体交替地，在一个或两个方向输出力：（3）膜片气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。这是一个良好的密封性能，但行程短。（

39、4）冲击气缸：这是一个新元素。它是被压缩的气体是为了做工作转换为活塞的动能以高速的移动中的压力。（5）无杆气缸：一般无杆气缸。磁性气缸，油缸电缆两大类。所述往复运动气缸摆动摆动气缸，叶片将被分成两个腔室，这两个室交替地供给时，输出轴作摆动运动，摆动角小于 280。另外，在旋转滚筒，液体阻尼缸和步进气缸等。2、缸筒 2014 届毕业项目届毕业项目 18缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复活塞运动，缸筒内表面的表面粗糙度应小于 ra0.8um。对钢管缸筒，内表面还要镀硬铬，以减小摩擦阻力和避免磨损，并能以防锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管之外，还需要用高强度铝合金和黄铜。小

40、型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。其内孔一般采用镗削、铰孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；缸筒要承受很大的液压力，因此，应有足够的强度和刚度。3、端盖端盖上设有进排气通口，有的还有缓冲机制。密封和防尘圈与端帽的侧面上的控制杆，以防止泄漏和防止外部灰尘混入来自外部的气缸活塞杆。盖在上侧导向套的杆，以提高气缸的导向精度，活塞杆承受少量的横向负载，减小活塞杆的量伸出时的下弯，延长液压缸使用寿命。烧结油为主导，集常用的合金，青铜件前进。覆盖在过去使用，减轻重量和防锈，

41、常使用铝合金压铸件可锻铸铁，微型缸有黄铜材料。图图 3-5 推手气缸推手气缸 2014 届毕业项目届毕业项目 191、3缓冲柱塞 2活塞 4缸筒 5导向套 6防尘圈 7前端盖 8气口 9传感器 10活塞杆 11耐磨环 12密封圈 13后端盖 14缓冲节流阀4、活塞活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔之间窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。5、

42、活塞杆活塞杆是气缸中最主要的受力元件。一般使用高碳钢，表面经镀硬铬处理，或使用不锈钢，避免腐蚀，并可以提高耐磨性。6、密封圈（1）nbr 丁腈橡胶密封圈:适合于石油系液压油、甘醇系液压油、二酯系润滑油、汽油、水、硅润滑脂、硅油等介质中使用。是目前用途最广、成本最低的橡胶密封件。不适用于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃、mek 和氯仿。一般使用温度范围为-40120。（2）hnbr 氢化丁腈橡胶密封圈:具有极佳的抗腐蚀、抗撕裂和抗压缩变形特性，耐臭氧、耐阳光、耐天候性较好。比丁腈橡胶有更佳的抗磨性。适用于洗涤机械、汽车发动机系统及使用新型环保冷媒 r134a 的制冷系统中。不建议使用于醇类、

43、酯类或是芳香族的溶液中。一般使用温度范围为-40150。（3）sil 硅橡胶密封圈:具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化性能。有很好的绝缘性能。但抗拉强度较一般橡胶差且不具耐油性。适用于家用电器如电热水器、电熨斗、微波炉等。还适用于各种与人体有接触的用品，如水壶、饮水机等。不建议使用于大部份浓缩溶剂、油品、浓酸及氢氧化钠中。一般使用温度范围为-55250。（4）viton 氟素橡胶密封圈:耐高温性优于硅橡胶，有极佳的耐候性、耐臭氧性和耐化学性，耐寒性则不良。对于大部份油品及溶剂都具有抵抗能力，尤其是酸类、脂族烃、芳香烃及动植物油。适用于柴油发动机、燃料系统及化工厂的密封需求。不建议使用于酮

44、类、低分子量的酯类及含硝的混合物。一般使用温度范围为-20250。 2014 届毕业项目届毕业项目 20（5）fls 氟硅橡胶密封圈:其性能兼有氟素橡胶及硅橡胶的优点，耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳。能抵抗含氧的化合物、含芳香烃的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。一般用于航空、航天及军事用途。不建议暴露于酮类及刹车油中。一般使用温度范围为-50200。（6）epdm 三元乙丙橡胶密封圈:具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐水性及耐化学性。可用于醇类及酮类，还可用于高温水蒸气环境之密封。适用于卫浴设备、汽车散热器及汽车刹车系统中。不建议用于食品用途或是暴露于矿物油之中。一般使用温度范围为-55150。（

45、7）cr 氯丁橡胶密封圈:耐阳光、耐天候性能特别好。不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷剂，耐稀酸、耐硅脂系润滑油,但在苯胺点低的矿物油中膨胀量大。在低温时易结晶、硬化。适用于各种接触大气、阳光、臭氧的环境及各种耐燃、耐化学腐蚀的密封环节。不建议使用于强酸、硝基烃、酯类、氯仿及酮类的化学物之中。一般使用温度范围为-55120。（8）iir 丁基橡胶密封圈:气密性特别好，耐热、耐阳光、耐臭氧性佳，绝缘性能好；对极性溶剂如醇、酮、酯等有很好的抵抗能力，可暴露于动植物油或可氧化物中。适合于耐化学药品或真空设备。不建议与石油溶剂、煤油或芳烃同时使用。一般使用温度范围为-50110。（9）acm 丙烯酸脂橡胶密封

46、圈:对油品有极佳的抵抗力,耐高温、耐候性均佳，但机械强度、压缩变形率及耐水性稍差。一般用于汽车传动系统及动力转向系统之中。不适用于热水、刹车油、磷酸酯之中。一般使用温度范围为-25170。（10）nr 天然橡胶密封圈:具有很好的耐磨性、弹性、扯断强度及伸长率。但在空气中易老化，遇热变黏，在矿物油或汽油中易膨胀和溶解，耐碱但不耐强酸。适合于在汽车刹车油、乙醇等有氢氧根离子的液体中使用。一般使用温度范围为-20100。（11）pu 聚氨脂橡胶密封圈:聚氨脂橡胶的机械性能非常好，耐磨、耐高压性能均远优于其它橡胶。耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相当好,但高温易水解。一般用于耐高压、耐磨损密封环节，如液压

47、缸。一般使用温度范围为-4590。（12）金属橡胶密封圈：采用不锈钢丝制成，不含任何橡胶成分，具有很强的使用特性。比如：在高真空、高低温、强辐射、及各种腐蚀等环境下保持正常工作。密封圈表皮根据用途不同由不同材质如不锈钢、铜、聚四氟乙烯等材料制作，被包覆的金属橡胶构件作为衬芯，具有密封强度高、效果好、可重复使用等优点。密封圈衬芯是由不同 2014 届毕业项目届毕业项目 21金属丝直径、密度制造的构件，适用于不同压强场合。一般使用范围为-80800。这种密封圈由于成本高，所以价格比较贵。但是良好的性能，广泛的使用环境，都得到了人们的一致认可。3.6 变频器的选择变频器的选择驱动链的效率高低取决于各

48、个部件的配合是否能达到最佳效果。电机是与运动控制系统连接的一个关键点。西门子提供的驱动链产品的范围也涵盖减速箱、变频器与控制器。控制器目前所具备的品牌名称分别为 simatic、simotion 和 sinumerik。simatic 可编程控制器可适用于从小型自动化任务到复杂的系统解决的标准或故障安全方案中。与sinamics 驱动设备配合使用的 simotion 是西门子用于生产机械设备的可扩展运动控制系统。它既可以根据中央集成的理念配备一个中央控制器，也可以根据分布式机械理念通过几个控制器配备实配置。3.7 触摸屏的选择触摸屏的选择wncc 提供了很多控制器件、图形控件和功能元件，可以组

49、合各种显示和控制功能。利用触摸屏操作监控系统，对 plc 中的反馈实时数据进行显示、记录、存储、处理，可以满足各种监控要求。系统还可以为不同的操作人员设置不同的操作密码和相应的操作权限。触摸屏软件的设计包括创建画面和信息，并将它们和 plc 程序相连。具体分为以下 3 个步骤：（1）人机界面具体涉及输入/输出区域、指示器、功能键、控制键及文本显示等各种类型，可根据实际控制功能的不同设计不同的界面。(2)定义变量在触摸屏的组态功能与 plc 的相应 i/o 接点和存储单元之间有一定联系，实现触摸屏敏感元件对参数的输入、plc 当前值及报警信号向触摸屏的输出。(3)设置通信信息实现触摸屏与 plc

50、 的通信。根据实际状况设计了以下 3 个界面。主界面：触摸屏的默认画面。实现操作者密码设置、系统时间设定，同时可以切换到其它操作画面。手动操作界面：画面上设置一定的功能键，分别对装盒机的每个动作可进行手动操作。状态监控界面：通过此界面，操作人员可对装盒机的运行状态实时监控，可以知道当前的生产数量、机器运行状态、故障报警等信息。欧姆龙触摸屏（1）突破性的加入变频器定位功能，无 2014 届毕业项目届毕业项目 22须计算变频器减速位置，也可对变频器进行快速、简单的定位操作。（2）内置 sub 编程口，另可扩展 2 个串行端口。（3）支持多种中断功能，可将一些实时性要求较高的程序放入中断程序使其不受

51、整个程序循环扫描周期的影响。（4）备有丰富的指令用语，可进行 pid 运算、浮点运算、三角函数演算指令等。3.8 plc 控制装盒机的控制装盒机的 i/o 端口分配端口分配表表表表 3.1i/o 端口分配端口分配i0.0高速脉冲串输入端q0.0准备就绪指示i0.1启动q0.1故障停机指示i0.2停止q0.2开始工作指示i0.3自动运行q0.3变频器故障指示i0.4手动运行q0.4主电机启/停i0.5变频器故障q0.5真空泵i0.6推板基准点检测q0.6伺服电机i0.7说明书料位检测q0.7吸说明书i1.0药盒仓位置检测q1.1吸药盒i1.1药板上检测q1.2推板推入i1.2药板下检测q1.3剔

52、废i1.3说明书吸下检测q1.4缺说明书报警停机i1.4说明书夹住检测q1.5多药板报警停机i1.5药盒吸下检测q1.6缺药盒报警停机i1.6舌头检测q1.7推板杆卡住报警停机i2.1推板杆卡住检测q2.1说明书料位过低警告i2.2吸说明书q2.2药盒仓料位过低警告i2.3折说明书i2.4吸药盒 2014 届毕业项目届毕业项目 23i2.5推板推入i2.6剔废i2.7真空泵3.9 plc 控制装盒机的控制装盒机的 i/o 端口接线图端口接线图 2014 届毕业项目届毕业项目 24图图图图 3-6 外部接线图外部接线图4 软件设计软件设计4.1 plc 控制装盒机的流程图控制装盒机的流程图4.1

53、.1 主程序流程 2014 届毕业项目届毕业项目 25图图 4-1 主程序流程图主程序流程图4.1.2 自动运行流程图图 4-2 自动运行流程图自动运行流程图4.1.3 定时中断服务程序流程 2014 届毕业项目届毕业项目 26图图 4-3 定时中断服务程序流程定时中断服务程序流程4.1.4 初始化流程图图 4-4 初始化流程图初始化流程图4.2与变频器通信控制程序设计与变频器通信控制程序设计主电机采用变频控制完成。通用变频器提供的控制面板，控制和通信控制终端控制方。传统的控制一般采用终端控制，逆变器启动/停止，方向，报警，故障指示和故障复 2014 届毕业项目届毕业项目 27位使用音量控制开

54、关，使用模拟速度控制给定的完成，这种方法需要大量的布线工作，它也需要大量控制模块。随着基础网络的现场总线控制的发展，许多电动驱动器制造商推出的产品具有数据通信功能，您可以使用各种现场总线，如：lonworks 总线，现场总线，可以，以方便系统配置，但一般需要另外购买作为附件接口硬件。在药板装盒机自动控制系统，采用 s7-200uss 协议通过 rs485 接口，用于siemensmm400 变频器控制。通过专门的指令来读取硬盘参数，写，执行各种监控，通讯距离可达 500 米，这大大降低了布线连接的复杂性，提高系统的可扩展性 uss 协议。5 控制系统的调试控制系统的调试plc 在软硬件的设计完

55、成以后，必须要进行系统的调试。因为再设计时，肯定会有一些疏忽及设计不足之处，所以在系统拿到实际应用之前必须进行调试。如果调试中发现问题，可以进行修改完善，这样就减少了整体调试的时间，另外，在系统中的传感器、气缸等也要进行调试。5.1 硬件的调试硬件的调试5.1.1 传感器的调试系统中有四个光电传感器，即药板检测传感器、说明书检测传感器、纸盒检测传感器、推手检测传感器。在调试时必须逐一进行调试：1、药板检测传感器的调试在传感器下方的传送带上放上两板药，看传感器能否检测到并发出信号，然后再加放药板或减少药板，看看传感器能否正确检测，多次重复上述方法进行试验，观察传感器的整体效果。2、说明书检测传感

56、器的调试将折叠好的说明书从传感器的前方垂直划过，观察传感器能否检测到，改变划过的速度，继续观察传感器能否正常检测，改变说明书与传感器的距离，继续观察。3、纸盒检测传感器的调试拿一个过正打开的纸盒放在传感器的上方，看传感器能否检测到，放置时要将纸盒的空白处被传感器检测，防止纸盒上面的颜色影响检测效果，多次进行测试。4、推手检测传感器的调试因为实际推动推手来调试传感器不切合实际，另外，推手是金属材质，所以我们可以用同材质的金属来代替推手调试检测传感器的性能。根据系统的设计，推手只有在药板检测、纸盒检测和说明书检测都正常时，推手才会被气缸推到推手的装盒轨道。将药 2014 届毕业项目届毕业项目 28

57、板数量、说明书、纸盒三者中有一个不满足要求再测试推手检测传感器的性能，多次重复上述过程观察传感器的性能。5.1.2 折纸机调试步骤一、根据说明书的尺寸、质量调整纸盘挡杆的位置及纸盘的角度，并对吸气嘴作相应调整。步骤二、根据折叠方式要求确定挡纸盘的形式，并对挡纸盘挡条的位置尺寸进行调整。折纸机构必须经过严谨的调整，才能顺利地工作，达到为自动装盒机提供折好的说明书的要求。下面结合前面所述的原理和结构，简述折纸机构的正确工作过程：放置在纸盘上的一摞说明书左、右和后面三个方向被纸盘上的三组挡柱阻挡，前端搭在吹气嘴上，并被挡纸片阻挡。当吸气嘴向上摆动将接触到最下面一张说明书时，吹气嘴和分纸钩分别向后摆动

58、，解除对说明书前端的限制。这时折纸机构气路与真空泵接通，使吸气嘴继续上摆接触到最下面的说明书时将它吸住，并且向下摆，使这张说明书的前端向下弯 3rnm。此时在被吸往的说明书与剩余说明书之间出现一条缝隙，分纸钩又迅速摆回来插入这个缝隙，吹气嘴和阻挡片也必须随后在吸气嘴将说明书带下之前进入这个缝隙中，而且达到它们的摆动极限位置，吹气嘴此时吹出洁净的干燥空气，阻挡片挡在剩余说明书的前端，最下面的一张说明书就被空气隔开了，吸气嘴可以很顺畅地将说明书吸入卷纸轮的开口内，此时真空被切断，说明书就脱离了吸气嘴。卷纸轮旋转将说明书贴到卷纸辊上，二者的啮合动作就将说明书卷入折叠系统。根据析叠要求，可在折纸机构下

59、部前后各放置两个不同形式的挡纸盘，但必须注意前后各两个缺一不可。挡纸盘和折纸辊协调工作，完成需要方式的说明书折叠。折好的说明书经输送系统就可以进入多功能装盒机的运转系统。折纸机构主轴每旋转一周，就可以折叠一张说明书。5.1.3 纸盒输送链的调节（1）取出包装盒并用手将其封好。（2）打开上盖。（3）将包装盒放置于链条中央。（4）旋转调节丝杠，移动中间板，但要保证在调节过程中，纸盒输送链条不接触纸盒内折片的任何部位，或者是后面的侧片导轨条。并保证前板出盒传送带与中间板出盒传送带可以轻轻地夹住纸盒。（5）松开纸盒输送链条主动链轮的螺栓，按照纸盒的宽度调节链条链板（6）将已用手封好的纸盒水平放入纸盒输

60、送链中。 2014 届毕业项目届毕业项目 29（7）拧紧两链轮上的螺栓。（8）根据纸盒的高度，调节侧片导轨的高度5.2 软件的调试软件的调试将所编写的程序通过电缆把程序下载到 plc 中，刚编好的程序肯定会有这样那样的问题，为了能及时发现和消除程序中的错误，减少系统现场调试的工作量，确保系统在各种正常和不正常的时候都能作出正确的响应，我们采取离线调试的方法，也就是说，plc 不接到输出设备上。按照工艺要求在指定输入端输入信号，观察输出指示灯的状态。5.3 整体调整整体调整plc 接收的设备，产品转移上线调试和掉入设备：将产品发送到装盒机与过量的产品中移除，设备控制产品落入正好落入了相应的产品。