自动药片装瓶机控制系统

1、 集 美 大 学本科生课程设计报告题 目 自动药片装瓶机控制系统 课 程 电气控制及可编程控制器 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机制1315 学 号 201321137011 姓 名 陈朝晖 指导老师 弓清忠 完成日期 2017 年 1 月 10 号 目 录1 绪论.11.1 课程题目11.2 设计目的及要求11.3 原始资料21.4 课题要求21.5 主要参考书32 器件选择.42.1 总体结构42.2 具体器件的选择4 2.2.1熔断器的选择. 4 2.2.2电源开关的选择.5 2.2.3 交流接触器的选择.6 2.2.4 热继电器的选择.72.2.5 时间继电器的选择.82.2

2、.6 行程开关的选择.83 方案设计.93.1 任务要求.93.2 程序流程图设计.93.3 自动装药机I/O分配表.93.4自动装药机外部接线图.103.5梯形图.113.6程序说明.134 安装、接线及系统联合测试145 总结156 参考文献16 1、绪论1.1、设计课题：自动药片装瓶机控制系统。1.2、设计目的及要求： 首先，自动药片装瓶与传统的手工装瓶相比，其优点是可以避免我们直接与药品接触，对人体产生的伤害，同时也避免了人与药品直接接触带来的对药品的污染，使药品质量得到保证的同时，相应的保障人体健康，达到了安全的要求。既缩短了时间，节约了成本，又极大的提高了生产效率。 其次，由于传统

3、的手工装瓶在生产管理方面比较困难，容易出现纰漏和混乱，出现错误的状况在所难免。自动药片装瓶机的设计使得管理更加强调流程和自动化，只有这样经营系统才能改善，生产效率才能提高，控制运行才能更加健康可靠。1.3 、原始资料：这是一个将一定数量的药片自动连续地装入到药瓶中的控制任务，系统的模拟器示意图如图示。图1 自动药片装瓶机控制系统模拟示意图1.4、控制要求按下按钮S1、S2或者S3，可连续每瓶装入3片、5片或者7片，通过指示灯H1、H2或者H3表示当前每瓶的装药数量。当选定要装入瓶中的药片数量后，接通系统开关，电动机M驱动皮带轮运转，延时5S后(或者采用位置检测开关)，皮带机上的药瓶到达装瓶的位

4、置，皮带机停止运转。当电磁阀Y打开装有药片的装置后，通过光电传感器B1，对进入到药瓶的药片进行计数，当药瓶中的药片到达预先选定的数量后，电磁阀Y关闭，皮带机重新自动启动，使药片装瓶过程自动连续地运行。如果当前的装药过程正在进行时，需要改变药片装入数量（例如由7片改为5片），则只有在当前药瓶装满后，从下一个药瓶开始装入改变后的数量。如果在装药过程中断开系统开关，则在当前药瓶装满后，系统停止运行。 相关参数：传送带电动机M的功率均为500W，AC220。1.5、设计参考书：1教材电气控制与PLC应用2可编程序控制器原理及应用3S7-200使用手册2、器件选择2.1、总体结构：生产线自动装箱控制装置

5、如图所示。生产产品由传送带A传送，装入由B传送的空箱中。每12个产品装入一箱，当传送带 (1KW)传送了12个产品装入一箱后，传送带B (2KW)将该箱产品移走，并传送下一个空箱到指定位置等待传送带A传送来的产品。2.2、具体器件的选择：2.2.1熔断器的选择熔断器是低压配电系统和电力拖动系统中的保护电器，在使用时串接在所保护的电路中。当电路出现短路或严重过载是，其内部低熔点的熔丝或熔片将自动熔断，将电路切断。熔断器由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。那么，如何在电路中选择熔断器的大小呢？规格的选择：（1）熔体额定电流的选择1.对于变压器、电炉和照明等负载，熔体的额定电流应略大于或等于负载

6、电流；2.对于输配电线路，熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流；3.在电动机回路用作短路保护时，应考虑电动机的启动条件，按电动机启动时间的长短来选择熔体的额定电流。电动机末端回路保护，选用aM型熔断器，熔断体的额定电流In稍大于电动机的额定电流；4.电容补偿柜回路的保护，选用gG型熔断器，熔断体的额定电流In约等于线路计算电流1.82.5倍；如选用aM型熔断器，熔断体的额定电流In约等于线路电流的12.5倍。5.线路上下级间的选择保护，上级熔断器与下级熔断器的额定电流In的比等于或大于1.6，就能满足防止发生越级动作而扩大故障停电范围的需要。6.保护半导体器件用熔断器，熔断器与半导体器件

7、串联，而熔断器熔体的额定电流用有效值表示，半导体器件的额定电流用正向平均电流表示，因此，应按下式计算熔体的额定电流：INR1.57 INR1.6 INR 式中 INR 表示半导体器件的正向平均电流。7.降容使用在20 的环境下，我们推荐熔断体的实际工作电流不应超过额定电流值。选用熔断体时应考虑到环境及工作条件，如封闭程度、空气流动连接电缆尺寸（长度及截面）瞬时峰值等方面的变化；熔断体的电流承载能力实验是在20 环境温度下进行的，实际使用时受环境温度变化影响。环境温度越高，熔断体的工作温度就越高，其寿命也就越短。相反，在较低的温度下运行将延长熔断体的寿命。来源：输配电设备网8.在配电线路中，一般

8、要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大23倍，以防止发生越级动作而扩大故障停电范围。（2）熔断器的选择1、UN熔断器UN线路。2、IN熔断器IN线路3、熔断器最大分断能力应大于被保护线路上的最大短路电流类型的选择：应根据使用场合选择熔断器。电网配电一般用刀型触头熔断器（如HDLRT0 RT36系列）；电动机保护一般用螺旋式熔断器；照明电路一般用圆筒帽形熔断器；保护可控硅元件则应选择半导体保护用快速式熔断器。常用的熔断器有：1、RC1A系列瓷插式熔断器、2、RL1 系列螺旋式熔断器3、RM10系列无填料封闭式熔断器。次外，还有RT0系列有填料封闭管式熔断器、RLS、RS0系列快速熔断器、自复式熔

9、断器等。本设计采用RL1系列螺旋式熔断器。2.2.2电源开关的选择开关是用于接通和断开电路的电器。常用的开关有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动空气开关。刀开关分单级、双级和三级。适用于接通和断开有电压而无负载电流的电路。因而结构简单、操作方便、价格便宜，在一般的照明电路小于5.5KW电动机的控制电路中常被采用。用于照明电路是可选用额定电压220V或250V，额定电流等于或大于电路最大工作电流的两极开关；用于电动机的直接启动时，可选用额定电压280V或500V，额定电流等于或大于电动机额定电流3倍的三级开关。在安装刀开关时刀口应朝上，防止热空气拉弧或重力闸。铁壳开关又叫封闭式负荷开关。是带有熔断

10、器的刀开关放在用铸铁或薄钢板冲压而成的铁壳中。铁壳开关配用的熔断器，额定电流为60A及以下者，配用瓷插式熔断器；额定电流为100A以下者，配用无填料封闭管式熔断器。组合开关也称转换开关，多用于机床控制线中作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路接线电源和负载以及控制5KW及一下的小容量异步电动机正反转、星三角启动。自动空气开关又叫自动空气断路器，它能对电路进行短路 、欠压、严重过载保护，同时也可作不频繁地启动电动机。本设计采用,梅兰日空气开关梅兰日兰断路器C654P16A2.2.3交流接触器的选择交流接触器是一种自动控制电器可频繁接通和切断电路。它主要由电磁部分、触头部分及灭弧罩组

11、成。灭弧罩用陶瓷制成的，盖在三个主触头上，使产生的电弧迅速熄灭，不外溅。当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将铁芯吸合，由于触头系统是于动铁芯联动的，因此动铁芯带动三条动触片同时运行，触点闭合，从而接通电源。当线圈失电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触头断开，切断电源。同时交流接触器具有欠压保护。选择接触器1选择接触器主触头的额定电压：应等于或大于负载的饿额定电压。2选择接触器触头的额定电流：被选用接触器触头的额定电流应不小于负载电路的额定电流。也可根据所控制的电动机最大功率进行选择。如果接触器是用来控制电动机的频繁启动、正反或反接制动等场合，应将接触器的主初头额定电流

12、降低使用，一般可降低一个等级。3根据控制电路要求确定吸引线圈工作电压和辅助触点 容量：如果控制线路比较简单，所用接触器的数量较少，则交流接触器线圈的额定电压一般直接选用380V或220V。如果控制线路比较复杂，使用的电器又比较多，为了安全起见，线圈的额定电压选低一些，这时需要加一个控制变压器本设计采用,CJ10系列交流接触器2.2.4热继电器的选择热继电器常用来对电动机进行过载保护。电动机在运行过程中，由于种种原因，如长期过载、频繁启动、欠压运行、断相运行等均会使流过电动机的电流超过额定值。若过电流的数值不足以使电路中的熔断器熔断，电动机绕组就会因过电流而导致发热，影响电动机的寿命，甚至烧毁电

13、动机。这时就需要热继电器进行过载保护。通常热继电器的动作电流应等于电动机的额定电流热继电器的选择1.类型的选择：类型的选择：一般情况下，可选用两相结构的热继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应选用带断保护装置的热继电器。2.热继电器额定电流的选择：热继电器的额定电流应大于电动机额定电流。然后根据该额定电流来选择热继电器的型号。3.热元件额定电流的选择和整定：热元件的额定电流应略大于电动机额定电流。当电动机启动电流为其额定电流的6倍及启动时间不超过5S时，热元件的整定电流调节到等于电动机额定电流；当电动机的启动时间较

14、长、拖动冲击性负载不允许停止时。热元件整定电流调节到电动机额定电流的101105倍, 本设计采用,JR10系列热继电器。2.2.5时间继电器的选择时间继电器是一种呢感延时动作的控制电器，其特点是电磁线圈通电后其触头经过一定时间间隔动作。选用时间继电器应注意：其线圈（电源）的电流种类和电压等级应与控制电路相同，按控制要求选择延时方式和触点形式；校核触点容量和数量，若不够时，可用中间继电器扩展。常用的时间继电器有JS7系列空气阻尼式、JS17系列电动式、JSJ系列晶体管式、JS20系列单结晶体管式。本设计采用,JS7系列空气阻尼式时间继电器2.2.6行程开关的选择行程开关(限位开关)的工作原理及符

15、号表示行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。 行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。 3、方案设计3.1 任务要求  这是一个将一定数量药片自动连续地装入到药瓶中的控制

16、任务，系统的模拟器示意图如下图2-1所示。按下按钮SB1、SB2或SB3，可选择每瓶装入3片、5片或7片，通过指示灯H1、H2或H3表示当前每瓶的装药数量。当选定要装入瓶中的药片的数量后，接通系统开关，电动机M驱动皮带机运转，延时5S后(或者采用位置检测开关)，皮带上的药瓶到达装瓶的位置，皮带机停止运转。当电磁阀Y打开装有药片的装置后，通过光电传感器B1，对进入到药瓶的药片进行计数，当药瓶中的药片到达预先选定的数量后，电磁阀Y关闭，皮带机重新自动启动，使药片装瓶过程自动连续地运行。如果当前的装药过程正在进行时，需要改变药片装入数量（例如由7片改为5片），则只有在当前药瓶装满后，从下一个药瓶开始

17、装入改变后的数量。如果在装药过程中断开系统开关，则在当前药瓶装满后，系统停止运行。3.2程序流程图设计程序开始选择装药数量选择3片选择5片选择7片 皮带机运转打开电磁阀装药结束3.3自动装药机I/O分配表表2-1 I/O分配表输入器件地址输出器件地址系统开关ONX23电磁阀YY0每瓶装3片按钮S1X213片指示灯H1Y21每瓶装5片按钮S2X225片指示灯H2Y22每瓶装7片按钮S3X237片指示灯H3Y23光电传感器B1X24皮带机驱动MY203.4自动装药机外部接线图 X0 Y0X1 Y1X2 Y2X3 Y3X4 Y4X5COM COM0 ON YS1 H1S2 H2S3 H3 MB1S4

18、 AC 220V AC 220V 3.5梯形图程序自动程序梯形图3.6程序说明当系统开关X0的常闭触点闭合时，采用手动操作，首先选择装药量，如果按下每瓶装3片按钮S1，电磁阀打开，开始装药，通过光电传感器和计数器对药片进行计数，当达到3片时电磁阀关闭，停止装药。如果按下每瓶装5片按钮S2，电磁阀打开，开始装药，通过光电传感器和计数器对药片进行计数，当达到5片时电磁阀关闭，停止装药。如果按下每瓶装7片按钮S3，电磁阀打开，开始装药，通过光电传感器和计数器对药片进行计数，当达到7片时电磁阀关闭，停止装药。按下手动皮带机驱动按钮，皮带机开始运转，5秒后停止，并在此过程中复位各个计数器，继续选择装药数

19、量进行装药。当系统开关常开触点接通时，系统进入自动操作，S0步选择装药数量，X1的常开触点接通时，跳到S20执行装3片动作，Y0接通，电磁阀打开开始装药，装3片指示灯亮，通过光电传感器常开触点X4和计数器进行装药计数，当计数达到3片时，C0接通，电磁阀关闭，指示灯熄灭，停止装药，并且程序调到S23.X2的常开触点接通时，跳到S21执行装5片动作，Y0接通，电磁阀打开开始装药，装5片指示灯亮，通过光电传感器常开触点X4和计数器进行装药计数，当计数达到5片时，C1接通，电磁阀关闭，指示灯熄灭，停止装药，并且程序调到S23.X3的常开触点接通时，跳到S22执行装7片动作，Y0接通，电磁阀打开开始装药

20、，装7片指示灯亮，通过光电传感器常开触点X4和计数器进行装药计数，当计数达到7片时，C2接通，电磁阀关闭，指示灯熄灭，停止装药，并且程序调到S23.当程序跳到S23时，驱动皮带机运转，并且用T0进行计时5秒，5秒时间到，T0接通，程序跳到S0，皮带机停止运转，程序开始循环执行。程序由M8002进行驱动，S0步进指令工作，选择装药数量，当X20常开触点接通时，跳到S20执行，装3片指示灯H1（Y21）亮，按下系统开关，电动机M驱动皮带机运转（Y20）灯亮，5秒后，皮带上的药瓶到达装瓶的位置，皮带机停止运转。跳到S21执行，Y0接通，电磁阀打开开始装药，通过光电传感器常开触点X23使计数器进行装药

21、计数，当计数达到3片时，C0接通，电磁阀关闭，指示灯熄灭，停止装药，并且程序跳到S0步进选择.当X21常开触点接通时，跳到S30执行装5片动作，装5片指示灯H2（Y22）亮，此时系统开关已开，电动机M驱动皮带机运转（Y20）灯亮，5秒后，皮带上的药瓶到达装瓶的位置，皮带机停止运转。跳到S31执行，Y0接通，电磁阀打开开始装药，通过光电传感器常开触点X23和计数器进行装药计数，当计数达到5片时，C0接通，电磁阀关闭，指示灯熄灭，停止装药，并且程序跳到S0.当X22常开触点接通时，跳到S40执行装7片动作，装7片指示灯H3（Y23）亮，此时系统开关已开，电动机M驱动皮带机运转（Y20）灯亮，5秒后

22、，皮带上的药瓶到达装瓶的位置，皮带机停止运转。跳到S41执行，Y0接通，电磁阀打开开始装药，通过光电传感器常开触点X23和计数器进行装药计数，当计数达到3片时，C0接通，电磁阀关闭，指示灯熄灭，停止装药，并且程序返回SO步进指令，程序开始循环执行.4、 安装、接线及系统联合测试在计算机上进行编程，打开自动装箱控制程序。断电情况下连接好PLC电缆，按照I/O分配表，用实验连线导线将PLC主机模块输入、输出接口与实验板接口一一对应连接，并将PLC主机模块的电源端与实验模块的电源端相连接。下载程序文件到PLC,监控后运行，使PLC进入运行方式。1、当PLC从“STOP”切换至“RUN”时，L2指示灯亮。2、按下自动控制按钮SB1后，同时传送带B启动运行（L1指示灯亮）。3、当SQ2空箱到位检测信号到（SQ2按钮输入），传送带B停止运行。同时传送带A启动运行。4、当SQ1送入12个计数脉冲时（SQ1按钮12次输入）及累计产品数量达12个时，传送带A停止，同时传送带B启动运行。5、当SQ2到位信号到（SQ2按钮输入），系统循环工作。6、当按下停止按钮SB2后，传送停止（L1指示灯灭）。7、当按下点动SB3或SB4时