基于三菱FX3U的药瓶加盖拧盖单元的应用

【摘 要】药瓶加盖拧盖单元是药片分拣灌装系统的一个单元，采用可编程控制器――PLC（Programmable logic Controller，简称PLC）的控制系统设计。本文介绍基于三菱公司的FX3U系列PLC为控制单元的药瓶加盖拧盖单元的系统组成，完成加盖拧盖、水平与左右移动等动作的控制。介绍了各组成部件的作用、传感器的选型和PLC控制系统的硬件连接等，最后进行PLC控制系统的软件程序设计。

【关键词】FX3U；气动；传感器；步进顺控

光机电一体化是一门涉及气动、传感器技术、可编程控制器、电力电子技术等多门技术相结合的综合性学科，其具有结构简化，方便操作，精度高，稳定性高等特点，在当今的高科技自动化企业中广泛应用。伴随经济全球化，我国制造业已成为国民经济核心技术之一，而机电一体化可说是制造业的“发动机”，机电一体化技术人才的需求量也因此大幅度增加，相关院校培养机电一体化类专业的毕业生就业范围很广，主要从事设备的安装、调试、维修、销售及管理，是社会需要的复合型高新技术人才。

1 加盖拧盖单元的基本组成

1.1 系统构成

1.2 系统硬件

1.2.1 PLC系统介绍

系统使用可编程控制器PLC为三菱FX3U-32MR，输入点输出点各16个。

1.2.2 气动系统介绍

1）双作用气缸为执行元件，它的功能是将气体压力能转换成机械能并完成做功动作，在本系统中这两种型号的气缸主要用来对物料瓶的定位、瓶盖的推送等工作；

2）电磁阀为控制元件，是用电磁控制的工业元件，用在控制系统中调整气压的方向、流量和其他的参数，电磁阀要配合不同的电路来实现预期的控制。在本系统中电磁阀主要用来控制气流的流动方向，并与PLC、传感器等配合控制气缸的伸出和缩回；

3）节流阀为控制元件，它的工作原理是通过改变节流截面或节流长度以控制气体流量的阀门。它在本系统中主要的作用是控制每个气缸伸出、缩回的气体流量来调节气缸伸出和缩回的速度，本系统中所有气缸上的节流阀都需要调节，如果运动过快需要顺时针旋转节流阀调节旋钮，并锁紧防止松动；反之则需要逆时针旋转节流阀调节旋钮，直到达到合适的速度，再锁紧。

4）除了上面介绍的气动元件外还有消声器、管道、接头等辅助元件，这些元件在气路中的作用为连接、消声等功能。

1.2.3 传感器介绍

本系统应用到的光纤传感器型号为E3X-ZD11、磁性开关型号为CS1-G、回归反射传感器型号为E3Z-R61-2M三种类型传感器，它们的原理和应用有所不同。

1）光纤传感器E3X-ZD11为NPN输出，它的特点是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数，其结构原理见图3，这种传感器在本系统中主要用于检测物体的有无及颜色的差异；

2）磁性开关CS1-G为NPN型磁性开关，它的特点就是通过磁铁或磁性材料来感应的开关，NPN型的磁性开关其结构原理见图4，在本系统中这种传感器主要用于检测气缸活动限位；

2 加盖拧盖单元的软件设计

2.1 控制原理

按下“启动”按钮，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，主皮带开始运行；加盖位检测到物料瓶时，延时0.5S，当物料瓶到达加盖位置，皮带停止，同时加盖定位气缸伸出，准确将物料瓶顶紧；瓶盖料筒检测到有盖信号，加盖伸缩气缸推出瓶盖，加盖升降气缸下降，同时加盖伸缩气缸缩回，将瓶盖加到物料瓶上后加盖升降气缸上升，加盖完成，加盖定位气缸退回，皮带运转；拧盖位检测到物料瓶时，延时0.5S，当物料瓶到达拧盖位位置，皮带停止，同时拧盖定位气缸推出，拧盖电机运转，拧盖升降气缸慢慢下降，拧盖电机对加盖后的物料瓶拧紧，完成后拧盖升降气缸上升，拧盖电机停止，拧盖定位气缸退回，皮带运转，送入下一单元，并如此循环下去。

2.2 加盖拧盖单元程序框图

3 结束语

加盖拧盖单元主要是PLC和传感器对气动执行元件的控制，系统具有自动加盖拧盖功能和数据传送功能。完成对电气I/O控制原理图正确接线，根据传感器的功能要求调整合适位置；同时对气路原理图的理解后正确接气管，并根据气缸动作快慢要求调节节流阀至合适速度；对PLC的编程、气动执行元件的应用工作原理、传感器的应用，完成设计要求。

【参考文献】

[1]张萍萍.基于PLC的气动机械手控制系统设计[D].电子科技大学，2013.

[2]李利军.基于PLC的光机电一体化实训系统设计[D].郑州大学，2013.

[3]张丛耀.光机电一体化设备的嵌入式控制技术研究及应用[D].四川大学，2006.