基于三菱FX2NPLC的西林瓶灌装加塞轧盖自动化生产线设计

基于三菱FX2NPLC的西林瓶灌装加塞轧盖自动化生产线设计

一、选题简介、意义

随着近年来国内外制药工业的技术的不断创新和进步，整个药品灌装行业都进入了高速发展的时期。由于瓶装药物产量需求的提高使得人们对于设备的需求也日渐增强。因为我国人民对于瓶装药物消费量在这十几年间就增长了数倍，给各大制药机构和企业带来了巨大的市场前景。所以各个药物生产企业都不约而同的在进行技术研发与升级，新建或改造升级各自的药品生产线，用来填补未来日益增大的市场空缺。

在排除了药物的制作这个环节以后，药物的灌装过程就成为了生产过程中最为当先也最为重要的一个环节，因此人们对于灌装过程的工艺质量、清洁度和自动化程度等都有着颇高的要求。所以在灌装生产线中采用全套的自动化控制系统不仅可以减少由于工人参与带来的细菌二次污染，提高了劳动生产效率使得药物灌装过程更加高效迅速，也为企业带来了更多的经济效益。

本课题的目的在整个控制系统设计完成开始运行以后这个生产线能够进行自动化生产，不需要专们的人去手动操作，生产线的控制系统一但通电，生产线的控制将会由在PLC中事先编写好的软件程序进行控制，在这个控制系统中传送带的动作和对药品灌装过程是运用PLC控制信号到达输出继电器完成的，与此同时PLC内部的计数器还可以对于产品数量进行计数操作。达到了高效生产的目的。

在最近的几年当中，随着我国综合国力的提高，各项技术的不断创新，各个产业的转型发展，我国的控制技术水平也有着显著的提升，各种大型制药企业也逐渐采用了国产的灌装药物生产线。同时由于国产的灌装生产线对比国外的产品有着较为显著的价格优势，一些制药企业有时候甚至会一次性购买好几条生产线。这也使得人们对于灌装生产线的研究和技术应用有了充足的期望。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要研究的内容：

本课题是以自动化生产线为设计依据，以plc为基础开发全自动洗衣机。

（二）拟解决的主要问题：

1. 药品自动化生产线的总体结构设计；

2. 药品自动化生产线的硬件构成；

3. 全自动洗衣机plc控制系统的软件设计；

（三）预期目标：

根据项目需求完成自动化生产线的整体方案，必须实现自动化生产线运行以及计数、报警等功能。

（四）预期目的：

在整个控制系统设计完成开始运行以后这个生产线能够进行自动化生产，不需要专们的人去手动操作，生产线的控制系统一但通电，生产线的控制将会由在PLC中事先编写好的软件程序进行控制，在这个控制系统中传送带的动作和对药品灌装过程是运用PLC控制信号到达输出继电器完成的，与此同时PLC内部的计数器还可以对于产品数量进行计数操作。达到了高效生产的目的。

（五）研究步骤

本课题的工作步骤分为四个阶段：

第一阶段：查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；

第二阶段：完成系统构架，进行结构设计、画出机械装配图；

第三阶段：对药品自动化生产线的控制系统进行分析，对plc进行合理分配，选择合适的plc的CPU型号和合适的外围元器件。

第三阶段：进行药品自动化生产线的plc程序设计，对程序进行调试修改。

第四阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。

（六）工作方法及措施：

工作方法：本课题主要采用实验法。

措施：基于机电一体化的认知所获得的实践经验，在教师指导下，以药品自动化生产线的工作原理为基础，画出机械图纸和部分装配图，设计开发基于plc的运行程序。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

第一章概述

1.1药品自动化生产线的简史及定义

1.2 药品自动化生产线的特点

1.3药品灌装自动化生产线的国内外应用与发展前景

第二章液体药物灌装生产线总体设计方案

2.1任务分析

2.2液体药物灌装流水线的基本结构

2.3灌装系统的控制要求

2.4控制系统的设计思路

第三章机械生产线概述与PLC选型

3.1 西林瓶灌装生产线机械图

3.2生产线机械组成部分

3.3 PLC的选型

第四章软件电路设计

4.1主电路设计

4.2控制系统流程

4.3梯形图程序编程

结论

致谢

参考文献

第一章概述

由于PLC编程具有可靠性高、体积小、耗电少、简单的布线编程、重量轻等特点，而且在编程时PLC也提供了多种程序设计语言，不需要具有专业的电脑编程能力，同时其是以继电器为核心的梯形图做为基础的简单指令形式，是工人编程更加直观、使用更加方便，对于维修工的技术要求也很低，使其在灌装生产线中被广泛采用，在用户在购买所需要的PLC之后，只选要按照说明书的指示，进行简单的接线和用户程序的编程就能够开始使用了。同时以PLC为核心的灌装药物生产线也可以将PLC系统的可靠性和拓展性等特点充分利用出来，使得此生产线的生产效率和自动化水平得到提高的显著。

1.1 药品自动化生产线的简史及定义

简史：二十世纪20年代，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造业中最早出现自动化生产线。在二十世纪20年代之前，首先是在重工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动线。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动线的数目急剧增加。

定义：按一定工艺顺序排列的若干台自动机床，用工件传送装置和控制系统联结起来，按照规定的生产节拍，工件自动地依次经过各个加工工位进行自动加工的连续作业线。

1.2 药品自动化生产线的特点

采用自动化生产线进行生产的产品有着高效率、高质量的特点，而且还有着人工好干预和控制的特点；生产出来的药品数量和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持不变的数量，较容易计算出生产量以适应其生产量。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动者的艰苦条件，缩减生产的占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产的均衡性，有着很好的经济效益。

1.3 药品灌装自动化生产线的国内外应用与发展前景

国外的灌装生产线及相关的生产设备在一体化程度和自动化程度等方面都远超我国，而且国外的灌装生产线已经朝着高速、高精度和多用途方面进行了技术的方面的转型升级了。目前国外有的生产线已经可以在多钟复杂的场合进行灌装，无论是玻璃瓶与塑料容器（聚酯瓶）还是热灌装与冷灌装。目前，填充饮料的平均生产效率可以达到每分钟2010罐，和由德国H＆K公司产生可以达到超过160头灌装阀。SEN公司超过140头灌装阀，Krones公司的灌装阀超过170头，灌装机的直径大到5米，灌装精度更是可以到0.5ml以下。由于德国技术的强大和机械制造方面具备远超其他国家的水准，使得国际计量单位之一就是德国的包装机械。德国的灌装生产线不仅在生产过程中具有较高的可靠度，超快的生产效率和很高的自动化程度。同时灌装生产线的设备都已经可以模块化生产，因此生产线的设备具有很强的组合灵活性，极大地缩短了生产线的交货期。

目前国外的灌装生产线正在向着高效、多功能、高精确度的方向发展，而我国由于早期的技术落后，虽然全力抓技术发展进行追赶但仍有不足，在上世纪60年代才逐步出现了各个能够生产灌装设备的生产厂家。而且那时的厂家不具备自主研发能力，只能偷学技术一般都是模仿或者改造国外的优秀生产线，直到80年代广州轻工机械设计研究所才自主开发出全国第一条全国产化生产线，并且生产效率也远超当时的同类企业，可以达到每小时7000瓶。

由于相关技术的不断进步，药物灌装设备的生产制造方面也有了明显的提升，最关键的还是市场规模的不断增加，一些的企业也认识到了投入资金进行相关产品开发和研究的重要性，但是迟迟没有进展，直到新世纪初还是以仿造和引进为主。由于无法全国产化，当设备出现问题需要更换关键部位零件时，只能购买国外昂贵的机械零件，同时也为生产节奏带来巨大的影响，使得国内的灌装饮料生产成本较国外产品高出一大截，降低了国产品牌的竞争力。

1.4 本文主要工作

首先，对于灌装生产线控制技术的应用和发展历史进行了研究，然后在仔细调查各国相关企业的技术以后对于这些技术进行总结和分析。在简单地阐述了在控制系统中PLC的相关运用情况以后，综合所有情况总结出此次课题的主要目的和实际用意；接下来就该结合实际情况进行分析，因此选取的研究对象就是本次需要设计的液体药品灌装生产线，在详细的分析了该控制系统的各个功能要求以后，就能够拥有清晰地设计思路，简单明了的写出本次控制系统设计的总体设计方案；然后就是设计控制系统的硬件方面，首先要确定控制系统中各个外围电气元件的型号，然后通过分析系统的总体设计要求得出PLC外围的I/O信号类型和数量，接着结合实际的生产情况对I/O口进行合理地分配，最后在选择完成各个电器元件的型号以后对电气控制原理图进行绘制；下来就是关键的控制系统的软件部分的设计，在详细了解控制系统要求的基础上绘制出流程图，然后根据这个流程图用软件对PLC程序进行编译，编译完成以后用仿真测试软件进行测试来保证程序的正确性。

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