翟靂

（江蘇省常州技師學(xué)院；江蘇 常州213032）

基于三菱FX3U的藥瓶加蓋擰蓋單元的應(yīng)用

翟靂

（江蘇省常州技師學(xué)院；江蘇 常州213032）

藥瓶加蓋擰蓋單元是藥片分揀灌裝系統(tǒng)的一個(gè)單元，采用可編程控制器——PLC（Programmable logic Controller，簡稱PLC）的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文介紹基于三菱公司的FX3U系列PLC為控制單元的藥瓶加蓋擰蓋單元的系統(tǒng)組成，完成加蓋擰蓋、水平與左右移動(dòng)等動(dòng)作的控制。介紹了各組成部件的作用、傳感器的選型和PLC控制系統(tǒng)的硬件連接等，最后進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。

FX3U；氣動(dòng)；傳感器；步進(jìn)順控

光機(jī)電一體化是一門涉及氣動(dòng)、傳感器技術(shù)、可編程控制器、電力電子技術(shù)等多門技術(shù)相結(jié)合的綜合性學(xué)科，其具有結(jié)構(gòu)簡化，方便操作，精度高，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，在當(dāng)今的高科技自動(dòng)化企業(yè)中廣泛應(yīng)用。伴隨經(jīng)濟(jì)全球化，我國制造業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)核心技術(shù)之一，而機(jī)電一體化可說是制造業(yè)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，機(jī)電一體化技術(shù)人才的需求量也因此大幅度增加，相關(guān)院校培養(yǎng)機(jī)電一體化類專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)范圍很廣，主要從事設(shè)備的安裝、調(diào)試、維修、銷售及管理，是社會(huì)需要的復(fù)合型高新技術(shù)人才。

1 加蓋擰蓋單元的基本組成

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，未加蓋的藥瓶經(jīng)過傳送帶的輸送到達(dá)加蓋單元進(jìn)行加蓋，再由傳送帶輸送到擰蓋單元進(jìn)行擰蓋，完成加蓋擰蓋后進(jìn)行下一個(gè)工作單元。

1.2 系統(tǒng)硬件

1.2.1 PLC系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)使用可編程控制器PLC為三菱FX3U-32MR，輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)各16個(gè)。

表1 加蓋擰蓋單元I/O分配表

1.2.2 氣動(dòng)系統(tǒng)介紹

1）雙作用氣缸為執(zhí)行元件，它的功能是將氣體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并完成做功動(dòng)作，在本系統(tǒng)中這兩種型號(hào)的氣缸主要用來對(duì)物料瓶的定位、瓶蓋的推送等工作；

2）電磁閥為控制元件，是用電磁控制的工業(yè)元件，用在控制系統(tǒng)中調(diào)整氣壓的方向、流量和其他的參數(shù)，電磁閥要配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制。在本系統(tǒng)中電磁閥主要用來控制氣流的流動(dòng)方向，并與PLC、傳感器等配合控制氣缸的伸出和縮回；

3）節(jié)流閥為控制元件，它的工作原理是通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制氣體流量的閥門。它在本系統(tǒng)中主要的作用是控制每個(gè)氣缸伸出、縮回的氣體流量來調(diào)節(jié)氣缸伸出和縮回的速度，本系統(tǒng)中所有氣缸上的節(jié)流閥都需要調(diào)節(jié)，如果運(yùn)動(dòng)過快需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)節(jié)流閥調(diào)節(jié)旋鈕，并鎖緊防止松動(dòng)；反之則需要逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)節(jié)流閥調(diào)節(jié)旋鈕，直到達(dá)到合適的速度，再鎖緊。

4）除了上面介紹的氣動(dòng)元件外還有消聲器、管道、接頭等輔助元件，這些元件在氣路中的作用為連接、消聲等功能。

1.2.3 傳感器介紹

本系統(tǒng)應(yīng)用到的光纖傳感器型號(hào)為E3X-ZD11、磁性開關(guān)型號(hào)為CS1-G、回歸反射傳感器型號(hào)為E3Z-R61-2M三種類型傳感器，它們的原理和應(yīng)用有所不同。

1）光纖傳感器E3X-ZD11為NPN輸出，它的特點(diǎn)是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，稱為被調(diào)制的信號(hào)光，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)，其結(jié)構(gòu)原理見圖3，這種傳感器在本系統(tǒng)中主要用于檢測物體的有無及顏色的差異；

2）磁性開關(guān)CS1-G為NPN型磁性開關(guān)，它的特點(diǎn)就是通過磁鐵或磁性材料來感應(yīng)的開關(guān)，NPN型的磁性開關(guān)其結(jié)構(gòu)原理見圖4，在本系統(tǒng)中這種傳感器主要用于檢測氣缸活動(dòng)限位；

2 加蓋擰蓋單元的軟件設(shè)計(jì)

2.1 控制原理

按下“啟動(dòng)”按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，“啟動(dòng)”指示燈亮，主皮帶開始運(yùn)行；加蓋位檢測到物料瓶時(shí)，延時(shí)0.5S，當(dāng)物料瓶到達(dá)加蓋位置，皮帶停止，同時(shí)加蓋定位氣缸伸出，準(zhǔn)確將物料瓶頂緊；瓶蓋料筒檢測到有蓋信號(hào)，加蓋伸縮氣缸推出瓶蓋，加蓋升降氣缸下降，同時(shí)加蓋伸縮氣缸縮回，將瓶蓋加到物料瓶上后加蓋升降氣缸上升，加蓋完成，加蓋定位氣缸退回，皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)；擰蓋位檢測到物料瓶時(shí)，延時(shí)0.5S，當(dāng)物料瓶到達(dá)擰蓋位位置，皮帶停止，同時(shí)擰蓋定位氣缸推出，擰蓋電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，擰蓋升降氣缸慢慢下降，擰蓋電機(jī)對(duì)加蓋后的物料瓶擰緊，完成后擰蓋升降氣缸上升，擰蓋電機(jī)停止，擰蓋定位氣缸退回，皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，送入下一單元，并如此循環(huán)下去。

2.2 加蓋擰蓋單元程序框圖

如圖5所示，加蓋擰蓋單元程序框圖。

3 結(jié)束語

加蓋擰蓋單元主要是PLC和傳感器對(duì)氣動(dòng)執(zhí)行元件的控制，系統(tǒng)具有自動(dòng)加蓋擰蓋功能和數(shù)據(jù)傳送功能。完成對(duì)電氣I/O控制原理圖正確接線，根據(jù)傳感器的功能要求調(diào)整合適位置；同時(shí)對(duì)氣路原理圖的理解后正確接氣管，并根據(jù)氣缸動(dòng)作快慢要求調(diào)節(jié)節(jié)流閥至合適速度；對(duì)PLC的編程、氣動(dòng)執(zhí)行元件的應(yīng)用工作原理、傳感器的應(yīng)用，完成設(shè)計(jì)要求。

［1］張萍萍.基于PLC的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué),2013.

［2］李利軍.基于PLC的光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].鄭州大學(xué),2013.

［3］張叢耀.光機(jī)電一體化設(shè)備的嵌入式控制技術(shù)研究及應(yīng)用[D].四川大學(xué),2006.

［責(zé)任編輯：朱麗娜］

表5 典型城市的日照間距系數(shù)取值范圍

5 結(jié)論

從日照的角度對(duì)住宅間距進(jìn)行了初步數(shù)學(xué)分析。對(duì)影長的計(jì)算方法進(jìn)行了整理，選取計(jì)算條件研究了一日不同時(shí)刻、正午時(shí)刻不同節(jié)氣與影長的關(guān)系；建立了住宅間距的物理模型和數(shù)學(xué)模型，并對(duì)典型城市的日照間距系數(shù)與緯度的關(guān)系，不同住宅高度與日照系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了研究；最后給出了典型城市的日照間距系數(shù)取值范圍。

通過本文的研究得出如下結(jié)論：

1）一日內(nèi)太陽高度角和影子的長度隨時(shí)間不同而不同，太陽高度角在正午時(shí)刻最大，影子的長度在正午的時(shí)刻最短。

2）正午時(shí)刻一年內(nèi)不同節(jié)氣的太陽高度角和影子的長度是不一樣的，太陽高度角在夏至?xí)r最大，冬至?xí)r最小；影子的長度在夏至?xí)r最短，冬至?xí)r最長。

3）緯度不同，日照間距系數(shù)也不同，緯度越大日照間距系數(shù)越大，即所需的間距越大。

4）樓層越高日照間距系數(shù)越大，即所需的間距越大。

由于本文在研究時(shí)，選取的住宅朝向?yàn)槟媳毕颍鴮?shí)際上住宅的朝向不僅僅是南北向，因此不同朝向的住宅之間的間距的確定方法，還需進(jìn)一步研究。另外，住宅之間的間距，除考慮日照的關(guān)系外，還與消防、抗震、道路交通、衛(wèi)生防護(hù)、管線通道和城市用地等因素有關(guān)，因此在確定住宅間距時(shí)，應(yīng)綜合考慮上述因素，在此基礎(chǔ)上確定合適的住宅間距。

【參考文獻(xiàn)】

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［責(zé)任編輯：朱麗娜］