西门子模块6ES7516-3TN00-0AB0技术参数

1  引言
　　由于片剂是口服药剂和保健制剂的基本剂型，因此片剂生产机械是制药工程领域的基础
性专用设备。片剂是由压片机将颗粒状原料压制成片。压片机的生产制造能力标志着一个国家制药工程技术能力。压片机在整个药机行业应用非常广泛。基本上任何制药厂家都会对该设备有很大需求。
2 压片机自动化功能
　　根据片剂制剂工艺原理，压片工艺的前期工艺是制粒，经过制粒工艺制得的原料颗粒均质有原料药和填料载体（辅料）。压片机的主要用途就是将各种药物与填料载体的原始粉末状的原料，按照需求制成药片。在该设备上能够对压片的厚度、填充厚度、预压厚度、压片力、压片力上限、运行速度、点动速度、速度上限进行设定和显示，能够直观的显示出当前生产产品的规格、质量。方便使用。
　　压片机主要用于制药工业的片剂生产，同时通用于化工、食品、电子等工业部门，ZP10外观如图1所示。

 
  
   
                            

3 系统设计
3.1工艺参数设计
工艺参数设计参见表1。
表1 主 要 技 术 参 数 


3.2技术方案设计
　　技术方案设计参见图2。系统基于台达PLC技术平台，外围设备主体包括台达触摸屏人机界面和台达变频器主驱动器。
　　硬件构成：DOP-57GSTD型触摸屏；DVP-14SS11R型PLC；DVP-04AD-S型模拟量扩展模块；VFD-002M43A变频器。 




图2 技术方案设计

3.3 自动化工艺原理
　　（1）通过DVP-04AD-S把标准的0-10V的模拟量信号转化为需要显示的物理量，在触摸
屏人机界面上显示填充厚度、预压厚度、压片厚度、压片力。这四个物理量影响生产片剂的质量。因此对于模拟量转换的精度要求比较高。同时在调试时，因为电压信号比较容易受干扰，所以在排线以及PLC在柜内的安装位置要尽量按照电气安装规范进行。
　　（2）压片传动的转动速度要进行限制。高转速在人机上设定，高为30rpm/min。
　　（3）工艺上要求系统启动有两种方式：正常启动、点动。速度设定都在人机上完成。
速度的给定都是通过RS485通讯的方式给定变频器。
　　（4）在生产片剂的时候，因为原料及成品的工艺要求的不同，压片力的大小是不一样的。
但是为了保证安全生产。需要在人机上设定压片力的上限值。一旦由压力传感器采样的当前
压片力大于压片力上限值的时候，系统自动安全停车。所有动作都复位。
　　（5）在监控画面上要能够显示当前的运行速度、填充厚度、预压厚度、压片厚度、压片力
等。
　　（6）系统要求能够对急停动作、压片力超限、变频器故障三项报警进行当前警报的显示，
并且可以对当前警报进行清除，如下所示。

 

　　将外部的警报输入点在PLC中转换成PLC内部的位，如上所示从M64-M66连续的三个点。设定采样周期为：1S；多可存笔数设定为：1020点；设定断电保持；设定当M64-M66为ON时，显示的报警信息内容为：急停已动作；变频器故障；压片力超限。并显示相应的报警画面。
　　（7）系统不仅能对当前的报警进行显示、清除同时对当前警报能够进行历史记录。具体的实现方法如下：

 
　　在人机软件选项—历史缓冲区设定当中读取地址从M64开始；数值单位设定为3；取样周期为100ms；取样点数设定为10；触发源选择由PLC触发；记录时间日期选择YES。在设定时双击空白处，软件会弹出属性菜单，如下图：

 
　　进行了如上设定后，只要报警发生时，系统会自动记录报警信息。而且是断电保持的。只要报警信息没有完全填满，系统会自动记录。只有当删除时，才将报警信息完全清楚。否则即使报警信息记录满了，系统会自动覆盖早记录的报警信息。触发显示、记录、删除报警信息是通过状态控制区的特殊寄存器D1，D3进行设定。
4.2人机交互画面设计
    人机交互画面设计如图3—图8所示。

4 调试步骤
　　（1）首先按照设备的工艺要求将逻辑部分完成。将通讯部分完成。这些都是非常基础
的工作。
　　(2)将DVP-4AD-S模块进行校正。确保零位和增益准确。
　　(3)尽量将信号线远离动力线，将信号线的屏蔽层接到24V地而不是接地，主要因为相
当多的GMP生产现场设备没有可靠接地，工程实践证明接到24V地保证了信号的抗干扰效果。减轻了干扰对模拟量信号的干扰。
5 结束语
　　基于台达机电系列自动化产品的ZP10型压片机结构特点为双面压片、单面出片，有预压功能，有利提高压片精度；全封闭形式不锈钢，内部台面用不锈钢材料，转台表　面经过特殊处理，能保持表面光泽与防止交叉污染，符合GMP要求；透明有机玻璃的门窗，室内配有安全照明，能清楚观察压片的状态，压片室四面能全部打开，易于内部清理和保养；控制器和操作件均布局合理；采用变频调速装置进行电气调速，操作方便，转动平稳，安全准确；所有的转动装置均布置在机器内部，保持机件清洁；液压系统设计合理，能保持液压系统的稳定；配有过载保护装置，当压力过载时，能自动停机。

1  引言
    此系统属于食品机械的投入机的控制系统，系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服、编码器、步进电机等，投入机主要功能是把呈带状脱氧剂或者是干燥剂，进行切断，然后按要求投入到包装线。在整个设备中，控制的主要要求是要切断准确，切断的位置偏差要在±5mm以内，而且要求速度可以很快，高速每分钟要达到170个；因为送料驱动使用的是步进电机，这样就会要求送料要有反馈，所以从动轮上安装了编码器做为反馈信号的来源，由于控制部件的组合以及于机械机构的联动配合问题，在调试时做了好多次软件和硬件的改进后达到了使用要求。
2  食品脱氧剂投入机工艺
    因为属于机械设备的系统，另外，要求精度也高一些，所以工艺过程相对复杂一些，主要要求如下：通过设定不同的料袋长度尺寸和间距，可以加工4种规格的产品；要求实际偏差不得超过±5mm；要求在连续运行时的加工速度要能达到每分钟170个；要求刀速和步进的速度都能有四个档的调整；报警上下限设定；偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到包装线联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换。3  系统设计
3.1电控系统设计 
    (1)PLC系统需求分析。6个数字量输入；3个数字量输出；1个伺服控制；1个步进控制；1个由AB相的编码器发出的高速脉冲计数。
    （2）控制系统配置设计。触摸屏：台达DOPA57GSTD；PLC：台达DVP12SC11T ；伺服控制器：台达ASD-A021LA；台达编码器ES3-06CN6941；步进驱动器和电机；料检测接近开关；刀位检测接近开关；外部连动接近开关。
    触摸屏主要是用来显示和控制、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、记录产量等；PLC主要是采集数据并计算，控制伺服电机和步进电机的动作，报警的判断和输出；伺服电机的作用是用来使切刀可以快速的切断干燥剂，并且准确的归位；步进电机的作用是快速的进料，并且进料要十分的准确；编码的作用是把从动轮的转动的实际角度采集出来，送给PLC。
3.2控制软件功能设计
    （1）系统的功能要求。可以设定干燥剂的长度和间距，以便可以切不同规格的干燥剂；刀速和步进的速度是可设定的要能够分成几个档位，适应不同的要求；可以设定上下限报警，来控制误差的范围；显示报警画面、报警信息；报警上下限设定；具有偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换；要求具有复位功能，实现故障状态的复位；除联动外还能实现连续运行和点动的功能；
    （2）技术难点分析。在以上的功能中重要的功能实现就是步进电机的控制，这也是难的部分，因为干燥剂长度的准确完全依赖于步进电机所走的行程，如果单纯靠固定脉冲数来控制步进电机，那么运行一段时间后一定会出现累计误差，会使所切的干燥剂长度相同但是会切到料上，所以必须使用编码器采集回来的脉冲数作为反馈来给步进发脉冲。
    （4）HMI（触摸屏人机界面）画面设计。主页；控制画面；参数设置画面；步进速度设置画面；切刀速度设置画面；报警画面。
    （5）PLC模块设计。刀和步进速度设定；运行方式控制；复位状态控制；计数功能；伺服和步进控制；报警控制。
4  机电系统调试
4.1 机电位移脉冲当量
    通过反复的试验得到一个试验值：就是料每移动1mm编码器的脉冲数是多少个，在这台设备上得到的数据是，每移动1mm编码器的脉冲数是5个，而且相对准确。
4.2 伺服频率当量
    通过反复试验得到两个数值：就是为达到每分钟加工速度为170个，那么对步进和伺服发出的脉冲频率是多少，经过试验得到的数据是步进额为4KHz，而伺服应该是80 KHz；其实，本来可以通过计算可以得到这个数据，但是，由于机械方面的配合和程序有扫描周期的问题，所以不能完全套用计算所得到的数值。
4.3 料位检测
    调整料检测的高度也是一个比较关键的环节，如果不能调整好高度会对切断的准确性起到决定性作用。
4.4 前机时间
    投入的准确性是靠调整前机时间来保证的，在食品盒到达投入口正下方之前要进行切断动作，而食品盒到达投入口正下方时干燥剂要正好投入到食品盒当中，送料停止到切刀切断之间的时间就是前机时间。
5 结束语
    此设备的使用台达的机电产品比较多，整合性能比较好，为客户降低了大量的成本，是单一电控技术平台为客户降低成本的很好的实例。针对国内食品机械的自动化程度较低的现状，还有很多自动化应用工程空间。食品脱氧剂投入机使用了台达的SC系列PLC来控制台达伺服系统，达到了使用要求。