淺談PLC技術(shù)在硬膠囊生產(chǎn)線上的應(yīng)用

楊永明

（青海明諾膠囊有限公司，青海 西寧 810007）

1 概述

近幾年，膠囊行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，為了在激烈的膠囊市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，就必須改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的裝備水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)及其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而占領(lǐng)更多的市場(chǎng)份額，從而使企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

硬膠囊生產(chǎn)線的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行是生產(chǎn)合格產(chǎn)品的保證，我公司現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，是采用按鈕-接觸器線路，通過按鈕操作從硬件上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的故障報(bào)警、排除、啟動(dòng)。由于電氣觸點(diǎn)多，控制手段落后，難以達(dá)到所期望的控制指標(biāo)，而參數(shù)的測(cè)量手段也極其落后，基本上是采用一些簡(jiǎn)單的機(jī)械測(cè)量機(jī)構(gòu)，有的數(shù)據(jù)甚至要依靠操作人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，生產(chǎn)效率不高。這顯然無法滿足生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的要求，也滿足不了市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量越來越苛刻的要求。原來的控制方式已明顯不能適應(yīng)市場(chǎng)的要求。所以運(yùn)用PLC技術(shù)控制國(guó)產(chǎn)線迫在眉睫。

2 PLC和觸摸屏的聯(lián)合控制

本機(jī)在全自動(dòng)生產(chǎn)膠囊的過程中，必須具備無級(jí)調(diào)速（可不停車）、慢速起動(dòng)、快速制動(dòng)、故障顯示、故障報(bào)警、溫度自控、粘度自動(dòng)調(diào)節(jié)、故障自動(dòng)記錄、各參數(shù)隨工藝的改變能隨時(shí)調(diào)整等功能。所以能否生產(chǎn)質(zhì)量合格的產(chǎn)品，不僅取決于設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，更取決于膠囊生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝控制，二者缺一不可。

所以，我們經(jīng)過反復(fù)論證后決定采用PLC技術(shù)控制硬膠囊生產(chǎn)線的程序，將生產(chǎn)線的控制技術(shù)提升一個(gè)檔次。PLC技術(shù)非常適合硬膠囊生產(chǎn)線的控制。硬膠囊生產(chǎn)線采用三種不同方式實(shí)施全機(jī)的控制。即主機(jī)運(yùn)行采用PLC（可編程控制器）進(jìn)行程序控制；采用溫度、粘度專用控制器進(jìn)行工藝參數(shù)的溫度與粘度的自動(dòng)控制；采用繼電器、接觸器、交流電源驅(qū)動(dòng)器等直接進(jìn)行與程序無關(guān)的非自動(dòng)控制。通過PLC和觸摸屏的聯(lián)合控制，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)線的操作，提高了控制程序和人機(jī)界面的靈活性，并提供了完善的實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，使生產(chǎn)線的系統(tǒng)性能更加安全可靠。此項(xiàng)目從設(shè)計(jì)的完整性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、社會(huì)性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，建議盡快實(shí)施。

運(yùn)用PLC技術(shù)，控制國(guó)產(chǎn)硬膠囊生產(chǎn)線中的蘸膠機(jī)、大撥、小撥、擺動(dòng)推進(jìn)、升降圓盤、上推進(jìn)、下推進(jìn)、后升降平臺(tái)、工作平臺(tái)、推進(jìn)桿等單機(jī)和系統(tǒng)，使它們均按一定嚴(yán)格的工作程序協(xié)調(diào)的工作，為生產(chǎn)線的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，提供可靠的程序保證。并且根據(jù)主機(jī)房的工藝要求，采用可編程序控制器，一旦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生變化，只需修改控制程序即可。PLC（可編程控制器）通過裝在主機(jī)平臺(tái)機(jī)周期工作凸輪上的旋轉(zhuǎn)編碼器跟蹤主機(jī)的運(yùn)行位置，按其已寫入的軟件程序進(jìn)行判斷、計(jì)算給出控制指令，由相應(yīng)的模塊按其相應(yīng)地址輸出控制信號(hào)，控制其相應(yīng)的元器件按其指令運(yùn)行。

PLC（可編程控制器）程序的運(yùn)行是由外部操作器件輸入的操作指令執(zhí)行的。即主機(jī)啟動(dòng)、主機(jī)停止、主機(jī)點(diǎn)動(dòng)、小撥點(diǎn)動(dòng)、體帽推出點(diǎn)動(dòng)、推爪進(jìn)退點(diǎn)動(dòng)、大撥進(jìn)退點(diǎn)動(dòng)、尾平臺(tái)升降點(diǎn)動(dòng)、上拖進(jìn)退點(diǎn)動(dòng)、圓盤升降點(diǎn)動(dòng)、下拖進(jìn)退點(diǎn)動(dòng)等操作器件進(jìn)行主機(jī)運(yùn)行的操作（給PLC輸入執(zhí)行命令）。

通過PLC和觸摸屏的聯(lián)合控制，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)線的操作，提高了控制程序和人機(jī)界面的靈活性，并提供了完善的實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，使生產(chǎn)線的系統(tǒng)性能更加安全可靠。此項(xiàng)目從設(shè)計(jì)的完整性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、社會(huì)性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。通過此項(xiàng)目的實(shí)施，生產(chǎn)線的運(yùn)行速度達(dá)到40板/分左右，產(chǎn)量在7萬粒/小時(shí)，產(chǎn)品下機(jī)合格率在99%以上。

3 PLC 控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)對(duì)比

PLC控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)相比，有如下幾點(diǎn)不同：

（1）從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復(fù)雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大限制。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂"軟繼電器"實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以"軟繼電器"的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。

（2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作方式。

（3）從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。而PLC通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，且不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。

（4）從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作進(jìn)行時(shí)間控制，時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時(shí)精度不高。而PLC采用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計(jì)數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計(jì)數(shù)功能。

（5）從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護(hù)性較差。而PLC大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時(shí)顯示給操作人員，并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。

[1]蔡杏山.PLC技術(shù)及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2012（02）.

[2]張運(yùn)剛，宋小春，郭武強(qiáng)編著.西門子S7-300/400PLC技術(shù)與應(yīng)用.人民郵電出版社 2007（08）.