自动药片装瓶机控制系统

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……………………………………………………………………………。1 1。1 课程题目…………………………………………………………………1 1。2 设计目的及要求…………………………………………………………1 1.3 原始资料…………………………………………………………………2 1.4 课题要求…………………………………………………………………2 1。5 主要参考书………………………………………………………………3 2 器件选择………………………………………………………………………。4 2.1 总体结构…………………………………………………………………4 2.2 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…………………………………………………。…7 2.2。5 时间继电器的选择……………………………………………。……8 2。2。6 行程开关的选择………………………………………………….…8 3 方案设计…………………………………………………………………….…9

3。1 任务要求……。...。.。。……………………………………………….……。9

3.2 程序流程图设计。...。。。……………………………………。……。……….9 3.3 自动装药机I/O分配表….……………………………….……………。9 3.4自动装药机外部接线图。....…………….……………………………….10 3.5梯形图…………………………………………………………。。……….11 3。6程序说明……………………………………………………….。……….13 4 安装、接线及系统联合测试…………………………………………………14 5 总结……………………………………………………………………………15 6 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置，皮带机停止运转。

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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》 3．《S7—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，

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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。8～2.5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1～2.5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：

INR≥1。57 INR≈1。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，一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大2～3倍，以

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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。

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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C65—4P16A

2。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

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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101-105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。

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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

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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5片 选择3片

皮带机运转

选择7片

打开电磁阀 装药 结束

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3。3自动装药机I/O分配表

表2—1 I/O分配表 输入 系统开关 器件 ON 地址 X23 输出 电磁阀 器件 Y 地址 Y0 每瓶装3片按钮 每瓶装5片按钮 每瓶装7片按钮 光电传感器

S1 X21 3片指示灯 H1 Y21 S2 X22 5片指示灯 H2 Y22 S3 X23 7片指示灯 H3 Y23 B1 X24 皮带机驱动 M Y20 3。4自动装药机外部接线图

ON X0 Y0 Y S1 X1 Y1 H1 S2 X2 Y2 H2 S3 H3 X3 Y3 X4 Y4 M B1 X5 S4 AC 220V AC 220V COM COM0 8

3.5梯形图程序

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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，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。

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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，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）。

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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，传送带A或B电动运行(L1指示灯亮）.

5、总结

对于本次设计，成功采用PLC控制多个传送带的工作，完成了本次设计任务的基本要求,经过多次的调试，该系统性能稳定、可靠、冗余性强,可以很好地适用于连续工作.本次设计的生产线自动装箱PLC控制系统，其硬件结构简单，成本低廉，响应速度快，性能、价格比很高,和单片机系统相比具有极高的可靠性，具有良好的市场应用价值.本系统解决了传统以继电器控制硬件电路的方法，采用人机界面取代继电器，通过软件的方式控制硬件电路.由于PLC具有可靠性高、

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稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等优点.但是该设计尚有不足，还有很多的扩展功能没有实现,例如对产品计数错误的检测功能等等。

通过这次设计，使我对自动控制设计有了更深刻的认识，也使自己的动手能力和方案设计的思路有了更进一步的提高，同时也更加熟悉了本专业的设计软件。对PLC的功能也有了进一步的认识，了解了不同型号的PLC以及相关的编程软件。在完成这个题目的过程中,我遇到了一些困难，也走了很多弯路。在这里我要感谢指导老师和团队的同学：通过不断的努力和同学们的大力支持，以及指导老师的悉心教导,我克服了困难完成了本次设计，同时我也获得了很多宝贵的经验,学到了很多新的知识。

6、参考文献

1、吴明亮,蔡夕忠. 可编程控制器实训教程. 北京：化学工业出版社， 2、周四六。 可编程控制器应用基础. 北京：人民邮电出版社,2006 3、田淑珍。 可编程控制器原理及应用．北京:机械工业出版社，2005 4、魏志精。 可编程控制器应用技术．北京：电子工业出版社，1995

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