基于三菱FX3U的藥瓶加蓋擰蓋單元的應用

翟靂

（江蘇省常州技師學院；江蘇 常州213032）

基于三菱FX3U的藥瓶加蓋擰蓋單元的應用

翟靂

（江蘇省常州技師學院；江蘇 常州213032）

藥瓶加蓋擰蓋單元是藥片分揀灌裝系統的一個單元，采用可編程控制器——PLC（Programmable logic Controller，簡稱PLC）的控制系統設計。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組成，完成加蓋擰蓋、水平與左右移動等動作的控制。介紹了各組成部件的作用、傳感器的選型和PLC控制系統的硬件連接等，最后進行PLC控制系統的軟件程序設計。

FX3U；氣動；傳感器；步進順控

光機電一體化是一門涉及氣動、傳感器技術、可編程控制器、電力電子技術等多門技術相結合的綜合性學科，其具有結構簡化，方便操作，精度高，穩定性高等特點，在當今的高科技自動化企業中廣泛應用。伴隨經濟全球化，我國制造業已成為國民經濟核心技術之一，而機電一體化可說是制造業的“發動機”，機電一體化技術人才的需求量也因此大幅度增加，相關院校培養機電一體化類專業的畢業生就業范圍很廣，主要從事設備的安裝、調試、維修、銷售及管理，是社會需要的復合型高新技術人才。

1 加蓋擰蓋單元的基本組成

1.1 系統構成

如圖1所示，未加蓋的藥瓶經過傳送帶的輸送到達加蓋單元進行加蓋，再由傳送帶輸送到擰蓋單元進行擰蓋，完成加蓋擰蓋后進行下一個工作單元。

1.2 系統硬件

1.2.1 PLC系統介紹

系統使用可編程控制器PLC為三菱FX3U-32MR，輸入點輸出點各16個。

表1 加蓋擰蓋單元I/O分配表

1.2.2 氣動系統介紹

1）雙作用氣缸為執行元件，它的功能是將氣體壓力能轉換成機械能并完成做功動作，在本系統中這兩種型號的氣缸主要用來對物料瓶的定位、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元件，用在控制系統中調整氣壓的方向、流量和其他的參數，電磁閥要配合不同的電路來實現預期的控制。在本系統中電磁閥主要用來控制氣流的流動方向，并與PLC、傳感器等配合控制氣缸的伸出和縮回；

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

4）除了上面介紹的氣動元件外還有消聲器、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

本系統應用到的光纖傳感器型號為E3X-ZD11、磁性開關型號為CS1-G、回歸反射傳感器型號為E3Z-R61-2M三種類型傳感器，它們的原理和應用有所不同。

1）光纖傳感器E3X-ZD11為NPN輸出，它的特點是將來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學性質發生變化，稱為被調制的信號光，在經過光纖送入光探測器，經解調后，獲得被測參數，其結構原理見圖3，這種傳感器在本系統中主要用于檢測物體的有無及顏色的差異；

2）磁性開關CS1-G為NPN型磁性開關，它的特點就是通過磁鐵或磁性材料來感應的開關，NPN型的磁性開關其結構原理見圖4，在本系統中這種傳感器主要用于檢測氣缸活動限位；

2 加蓋擰蓋單元的軟件設計

2.1 控制原理

按下“啟動”按鈕，系統進入運行狀態，“啟動”指示燈亮，主皮帶開始運行；加蓋位檢測到物料瓶時，延時0.5S，當物料瓶到達加蓋位置，皮帶停止，同時加蓋定位氣缸伸出，準確將物料瓶頂緊；瓶蓋料筒檢測到有蓋信號，加蓋伸縮氣缸推出瓶蓋，加蓋升降氣缸下降，同時加蓋伸縮氣缸縮回，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，皮帶運轉；擰蓋位檢測到物料瓶時，延時0.5S，當物料瓶到達擰蓋位位置，皮帶停止，同時擰蓋定位氣缸推出，擰蓋電機運轉，擰蓋升降氣缸慢慢下降，擰蓋電機對加蓋后的物料瓶擰緊，完成后擰蓋升降氣缸上升，擰蓋電機停止，擰蓋定位氣缸退回，皮帶運轉，送入下一單元，并如此循環下去。

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 結束語

加蓋擰蓋單元主要是PLC和傳感器對氣動執行元件的控制，系統具有自動加蓋擰蓋功能和數據傳送功能。完成對電氣I/O控制原理圖正確接線，根據傳感器的功能要求調整合適位置；同時對氣路原理圖的理解后正確接氣管，并根據氣缸動作快慢要求調節節流閥至合適速度；對PLC的編程、氣動執行元件的應用工作原理、傳感器的應用，完成設計要求。

［1］張萍萍.基于PLC的氣動機械手控制系統設計[D].電子科技大學,2013.

［2］李利軍.基于PLC的光機電一體化實訓系統設計[D].鄭州大學,2013.

［3］張叢耀.光機電一體化設備的嵌入式控制技術研究及應用[D].四川大學,2006.

［責任編輯：朱麗娜］

表5 典型城市的日照間距系數取值范圍

5 結論

從日照的角度對住宅間距進行了初步數學分析。對影長的計算方法進行了整理，選取計算條件研究了一日不同時刻、正午時刻不同節氣與影長的關系；建立了住宅間距的物理模型和數學模型，并對典型城市的日照間距系數與緯度的關系，不同住宅高度與日照系數的關系進行了研究；最后給出了典型城市的日照間距系數取值范圍。

通過本文的研究得出如下結論：

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

2）正午時刻一年內不同節氣的太陽高度角和影子的長度是不一樣的，太陽高度角在夏至時最大，冬至時最??；影子的長度在夏至時最短，冬至時最長。

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

4）樓層越高日照間距系數越大，即所需的間距越大。

由于本文在研究時，選取的住宅朝向為南北向，而實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，還需進一步研究。另外，住宅之間的間距，除考慮日照的關系外，還與消防、抗震、道路交通、衛生防護、管線通道和城市用地等因素有關，因此在確定住宅間距時，應綜合考慮上述因素，在此基礎上確定合適的住宅間距。

【參考文獻】

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［3］黃農,郭煒,瞿偉.住宅日照間距系數的計算方法[J].合肥工業大學大學學報，2001,24(4):534-537.

［責任編輯：朱麗娜］