PLC药品自动灌装机的设计.docx
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PLC药品自动灌装机的设计.docx
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PLC药品自动灌装机的设计
第1章引言
随着社会的进步和需求,越来越多的企业每年投入大量资金和技术对罐装机进展技术改造,取得了良好的效果。
用PLC模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成控制系统,以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式,扩大加工能力,减少故障,提高效率,已成为企业进展技术改造的有效方式。
1.1药品罐装机的开展历程
早期的药品生产罐装工序主要是采用手工包装,后来随着科学技术的开展,人们逐渐采用机械化罐装。
20世纪70~80年代左右,科技水平获得了飞速开展,随着社会的进步,药品罐装材料的质量及药瓶制作工艺等方面的技术有了更高的要求,需要罐装机进一步改造,使得全自动罐装机开场得到了应用与推广。
此时,药品罐装机改变了国外产品一统天下的局面,国产药品罐装机开场面市并获得了广泛的应用。
20世纪90年代,XX某公司生产的HDZ-60型全自动罐装机首次在全国亮相,一些生产量大的制药生产企业相继开场采用国产的全自动药品罐装机来代替手工包装,掀起了研制与生产功能更加全面的全自动药品罐装机高潮。
1.2药品罐装机的开展现状
近代,市场上药品罐装机种类繁多、数量齐,已根本可满足厂家生产的各种药品罐装的需求。
按照不同的分类方法,可将我国生产的全自动罐装机分成好几种类:
1、假设从罐装机速度来分可分为3类:
第1类为低速型;第2类为中高速型;第3类为高速型。
2、假设按罐装类的不同,可分为泡罩板型、针剂瓶型、软膏管型与其它型全自动罐装机等;在国内药厂占有率方面,国产药品罐装机的占有率大约3成左右。
许多规模较大的药品生产厂家仍以采用进口的药品罐装机为主,造成这一现象原因是国产药品罐装机的综合性能指标达不到制药厂家所要求的缘故。
1.3药品罐装机开展中所面临的问题
1.3.1从产品质量、性能及应用方面看国产药品罐装机的差距
〔1〕在质量方面,由于药品自动罐装机是制药机械中较为复杂的机械,它包罗了机、电、气、光和其它技术于一体,而目前国内药品装盒机制造厂无论是产品的最初设计水平,还是后来的加工与装配水平,都与国外同行有着十几年的差距,无法生产出真正有竞争力的产品。
〔2〕在适应性方面,国产自动药品罐装机的功能比拟单一,适应面也比拟窄,对待装药品的形状与体积等均有较严格的规定,一般只适用于一二种药品,而国内同一药品生产企业所生产的药品规格各不一样,产量也不同,这就给相关工作带来一定的困难。
而国外药品罐装机生产厂商特别注重这方面的问题,他们所生产的设备功能更加灵活多变,适用范围也更广。
〔3〕在运行可靠性方面,进口自动装盒机也要高出国产一截,局部国产药品装盒机的故障率较高。
因此,许多药品生产企业不得不购置多台国产自动装盒机,以防因维修机器而影响正常生产。
〔4〕在工作效率方面,由于国产药品罐装机的运行速度大多在中低档水平,且自动化程度一般,其生产效率自然不如以生产高档产品著称的国外同类产品,这样就等于无形中增加了企业的本钱,降低了企业的利润,造成了极大的浪费。
总之,目前国产药品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。
1.3.2从整个行业看药品罐装机所存在的问题
药品罐装机的研制是一个复杂的系统工程,需要有雄厚的技术力量、精细的生产工艺等多方面的要求,而目前我国在这方面的投入甚少,行业中的产品生产与根底研究经费的投入比例严重失调,生产厂家只顾眼前利益,不愿投入资金进展根底研究。
可以说,药品罐装机的研发力量薄弱与经费严重缺乏造成其技术含量低下,无法与国外同类产品竞争,且只能靠低价维持其市场竞争力,无法长期占领市场的现状。
在行业中,药品罐装机低水平重复太多,应变能力不强,国内的大局部生产厂商规模都很小,且大多生产同种类型的设备,在市场上进展低价恶性竞争,而一旦遇上市场要求变动,又无法及时转型,从而极易被市场所淘汰。
1.4药品罐装机的开展趋势
1.4.1实现罐装自动化
自动罐装已成为一种开展趋势,现在的罐装自动化只能说是初级阶段,要实现真正的自动化会碰到很多问题,比方传感器等问题。
对各种不同的药品在检测过程中所碰到的问题,此时,这就需要各行各业的共同努力。
目前制药机械企业已经开场用伺服电机控制代替传统的传动系统,即可以通过程序的编写来控制整个动作的同步,又可以消除传统传动系统容易形成积累误差的缺点,在调试的过程还可以对每个动作单步运行。
在自动化的设计中我们主要是“模块化〞设计,将相关动作由系统独立控制,又可实现整体控制,实际上是增加了调节的灵活性,提高了自动化程度。
在对医疗罐装机械进展自动化控制上。
整体自动化罐装车间的设计,实际上是对药品罐装提供一套完整的罐装解决方式。
1.4.2环保设计
从环保的方面看,自动罐装机械尤其处于萌芽时期,更加需要改良。
泡罩罐装机采用的无边冲裁,它既是药品厂家的节约之举,也是社会资源的节约,同时还减少了环境污染。
刚刚修订过的?
固体环境污染防治法草案?
草案的实施对过度包装问题提出了具体的限制,虽然仍不完善,但这说明国家已经将包装所引起的环境问题提到日程上来了。
据统计,包装垃圾已经占到生活垃圾的30%,而这些垃圾绝大局部都是过度包装。
顺着这个思路思考一下医药包装机械的整体状况,就会发现我们距离“绿色包装〞有多远。
我们应当遵守这样一条原那么:
减少一切可以防止的,一切废品都是浪费,都可能对环境造成污染。
在这条原那么的下,我们需要从构造、工艺组合及原材料等方面相结合,来设计我们的罐装机械,使其更加环保。
1.5控制要求
〔1〕罐装机启动以后传输电机运行,控制器应检测瓶子是否到位和下料盘是否有足够的药粒,只有这两个条件都满足才能启动下料电机。
〔2〕罐装机在运行中一旦检测不到瓶子或下料盘的药粒缺乏,立即停车并发出警报;停车后经手动复位系统才能恢复运行。
〔3〕为了能够调节罐装速度,罐装机的下料电机采用变频调速。
〔4〕为了提高罐装速度,挡瓶气缸和进瓶气缸动作应迅速。
〔5〕具有紧急停车的功能。
1.6总体构造设计
药粒自动罐装机的构造简图如图1.1所示。
药粒自动罐装机由机架,传输机构,下料机构,供电机构和控制器等局部组成。
药粒自动罐装机的传输带由传输电机拖动,用于传送将要罐装的瓶子,下料机构包括下料电机、下料盘、下料道和出料口。
下料盘由下料电机拖动,将下料盘上的药粒送到下料道,再经出料口装入药瓶中。
供料机构是用于向下料盘提供药粒的机构〔图1.1未画出〕。
药粒自动罐装机有3个传感器,一个是药瓶传感器,用作检测传输带上是否有瓶子;一个是下料传感器,用于检测下料盘的每一等份的药粒是否全部掉进下料道,在这里我们选用检测距离为10mm的接近开关作为下料传感器;最后一个是料位传感器,用于检测下料盘是否需要供料,这里我们采用一个自动的双位控制开关为料位传感器,安装在下料盘中。
药粒自动罐装机的简单工作过程如下:
药品罐装机启动后,传输电机运行,传输带动待罐装的瓶子送到出料口,在出料口的左右两端装有两个气缸,一个是进瓶气缸,另一个是的挡瓶气缸,当进瓶缩回而挡瓶气缸伸出时,传送带动瓶子送到出料口,然后进瓶气缸再伸出,将位于出料口的瓶子锁定位置,为瓶装做好准备。
瓶子到位后,下料电机启动运行,带动下料盘旋转。
下料是一个分成几个等份而每等份钻有数目一样的圆孔的圆盘,小料盘倾斜安装,起上方为欲装瓶药粒,起下方是一块刻有一个下料孔的圆板。
当小料盘旋转〔伴随震动〕时药粒掉入圆板,每个圆孔携带一个药粒使预定数目的药粒随下料盘一起转动,当圆孔经过下料孔时药粒下落的下料道,经出料口装入瓶内。
这样,下料盘的每一等份经过出料口后,在下一等份换没有到达出料口之前就已该等份的药粒经出料口装入子。
待该等份的药粒全部进入瓶子。
挡瓶气缸缩回,放走这个已罐装的瓶子,完成该瓶子的罐装流程。
已罐装的瓶子离开后。
挡瓶气缸伸出同时进瓶气缸缩回,下一个瓶子进入工位,准备装接下料盘的下一个等份的药粒,开场新的工作循环。
图1.1药品自动罐装机构造图
第2章系统硬件设计
2.1硬件选择
根据以上灌装过程描述,系统共需要6输入点,8输出点,下料传感器,瓶子传感器,料位传感器,启动按钮,停顿按钮,复位按钮。
表2-1输入/输出地址分配
输入设备
元件代号
输入点地址
输出设备
元件代号
输出点地址
下料传感器
SB1
I0.0
下料继电器
KM1
Q0.0
瓶子传感器
SB2
I0.1
传输继电器
KM2
Q0.1
料位传感器
SB3
I0.2
供料继电器
KM3
Q0.2
启动按钮
SB4
I0.3
进瓶气缸
Y1
Q0.3
停顿按钮
SB5
I0.4
挡瓶气缸
Y2
Q0.4
复位按钮
SB6
I0.5
运行指示灯
HL1
Q0.5
故障指示灯
HL2
Q0.6
报警器
HA
Q0.7
2.2PLC选择
2.2.1PLC定义
可编程控制器是60年代末创造的工业控制器件,是美国数字公司为美国通用公司研制开发并成功应用于汽车生产线上.当时人们把这第一台可编程控制器做可编程序逻辑控制器PLC或PC,只是用来取代继电接触控制,仅有执行继电器逻辑、计时、计数等较少的功能。
70年代中期出现了微处理器和微型计算机,人们把微机技术应用到可编程控制器中,使得它兼有计算机的一些功能。
不但用逻辑控制编程取代了硬件连线逻辑,还增加了运算,数据传送与处理及对模拟量进展控制等功能,使之真正成为一种电子计算机工业控制设备。
2.2.2PLC的根本构造和功能
PLC的根本构造
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,它采用了典型的计算机构造,主要
由CPU、RAlI、输入输出接口电路等组成,其硬件构造根本上与微型计算机一样,其根本构造如图2.1所示:
图2.1PLC根本组成
(1)输入部件
这是PLC与输入控制信号连接起来的部件。
输入部件承受从开关、按钮、继电器触点和传感器等输入的现场控制信号,并将这些信号转换成中央处理器能够承受和处理的数字信号。
(2)输出部件
这是PLC与被控设备连接起来的部件。
输出部件承受进过中央处理器处理过的输出数字信号,并将它转换成被控设备或显示装置所能承受的电压或电流信号,驱动接触器、电磁阀和指示器件等。
(3)中央处理单元
中央处理单元包括微处理器、系统程序存储器和用户程序存储器。
微处理器
是PLC的核心部件,整个眦的工作过程都是在中央处理单元的统一指挥和协调下
进展的,它的主要任务是按一定的规律和要去读入被控对象的各种工作状态,然
后根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据,最后在向被控对象送出相
应的控制信号。
(4)电源部件
电源局部将外部接入的交直流电源转换成CPU、存储器等电子电路工作所需的直流电源。
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用,它的好坏直接影响PLC7的功能和可靠性。
如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的,
因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
目前大局部PLc使用开关式稳压电源。
(5)编程器
编程器是PLC必不可少的重要外围设备。
主要用于对用户程序进展输入、检查、调试和修改,并用来监视PLC的工作状态。
2.2.3PLC的功能
PLC系统一般由以下根本功能构成:
(1)控制功能
逻辑控制:
眦具有与,或、非、异或和触发器等逻辑运算功能,可以代替继
电器进展开关量控制。
定时控制:
它为用户提供了假设干个电子定时器,用户可自行设定:
接通延时、
关断延时和定时脉冲等方式。
计数控制:
用脉冲控制可以实现加、减计数模式,可以连接码盘进展位置检测。
顺序控制:
在前道工序完成之后,就转入下一道工序,使一台PLC可作为多部步迸控制器使用。
(2)输入/输出接口调理功能
具有A/D,D/A转换功能,通过I/o模块
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