增設(shè)灌裝加塞機自動進框功能

徐忠華

摘 要：正大豐海于2011年引進一臺KGS10/5-X3抗生素灌裝加塞機，該設(shè)備在完成灌裝加塞后，只能手動將加塞后的瓶子，用刮板移到凍干專用框格內(nèi)，不但很容易出現(xiàn)倒瓶現(xiàn)象，還將對產(chǎn)品產(chǎn)生二次污染，造成消耗浪費，也很難滿足新版GMP對無菌分裝的要求，為節(jié)約成本，降低能耗，我們采用PLC控制氣缸推桿，推動西林瓶進行自動進框功能，可有效地降低成品藥及包材的消耗，實現(xiàn)“控本降耗”的目的。

關(guān)鍵詞：抗生素灌裝加塞機；PLC；氣缸

中圖分類號：TH13 文獻標(biāo)識碼：A

KGS10/5-X3抗生素灌裝加塞機，是楚天科技研發(fā)的集洗瓶、烘干滅菌、灌裝加塞、冷凍干燥、軋蓋、包裝等凍干粉針聯(lián)動線之一，由于當(dāng)時我們選用的不是全自動生產(chǎn)線，從灌裝半加塞后出來的西林瓶，只能用人工進行操作，首先用刮板將瓶子刮到專用的抽屜，再套入框格，然后放到轉(zhuǎn)移小車轉(zhuǎn)入凍干箱進行冷凍干燥。以上所有的操作要求都是在A級潔凈區(qū)域中完成，如果出現(xiàn)倒瓶或者膠塞脫落現(xiàn)象，都不能將產(chǎn)品帶進下一道工序，否則生產(chǎn)出來的產(chǎn)品將會存在很大的質(zhì)量風(fēng)險，甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故。同時也不能滿足新版GMP無菌分裝的要求。

因此，我們對此進行改進，采用PLC控制系統(tǒng)，利用氣缸推瓶進框，減少人為干預(yù)。設(shè)計系統(tǒng)初始狀態(tài)為：A氣缸通電后將推桿推出等待，用閘門將一側(cè)封閉，使加塞后的西林瓶往另一側(cè)移動，并經(jīng)過計數(shù)裝置進行計量，當(dāng)加塞后的瓶子達到一定的數(shù)值時，通過光纖檢測到信號傳送到PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)控制系統(tǒng)得到指令時，A氣缸首先縮回到初始狀態(tài)后，B氣缸推出，將加塞后的西林瓶緩緩的送入到專用抽屜，并停止等待計數(shù)器再次計數(shù)到設(shè)定值后，推桿方可縮回，A氣缸再將瓶子推出后繼續(xù)等待信號的輸入，如此往復(fù)運動。氣缸分為左右兩套，交替使用且不影響出瓶速度。如果生產(chǎn)不同規(guī)格的西林瓶，可利用撥檔開關(guān)進行轉(zhuǎn)換成所需要推瓶的數(shù)量。

一、擬改進的方案分析

原來瓶子分到兩邊時，是人工用刮板將瓶子護送到專用抽屜內(nèi)，現(xiàn)在用氣缸代替人工操作，并增加來瓶檢測信號進行計數(shù)推瓶數(shù)量。當(dāng)A（左）氣缸執(zhí)行命令時，瓶子會自動進入B氣缸區(qū)域內(nèi)，并鎖定B氣缸不能工作，只有A氣缸回到初始位置后，B氣缸方可執(zhí)行推出命令。

二、系統(tǒng)設(shè)計

主要包括3個部分：檢測部分、程序部分和執(zhí)行關(guān)斷部分。

1 檢測計數(shù)部分：設(shè)計考慮當(dāng)瓶子達到一定數(shù)量時（根據(jù)生產(chǎn)規(guī)格大小，利用撥檔開關(guān)選擇設(shè)定來瓶的數(shù)量），計數(shù)器統(tǒng)計來瓶數(shù)量達到設(shè)定值時，將檢測到的信號送到PLC后，再由執(zhí)行機構(gòu)將瓶子推入抽屜，同時計數(shù)器清零，重新計數(shù)，進入下道程序，對于光電傳感器安裝的位置是否恰當(dāng)、信號檢測與瓶子距離等都要反復(fù)調(diào)整，既不能誤檢，同時也不能漏檢，保證計量信號的準確性。

2 程序設(shè)計：需要考慮到推瓶的數(shù)量，不宜太多也不要太少，為了計數(shù)準確，瓶子只能往一邊走。因此上電后，A氣缸直接將推桿伸出，等待來瓶計數(shù)，當(dāng)來瓶數(shù)量達到設(shè)定值時，伸出的氣缸開始動作，推桿縮回到初始位置后，B氣缸方可進行推瓶，并等待計數(shù)周期完成，有信號后才能返回，要保證兩邊的氣缸不能同時動作，以防止出來的瓶子無法移動而產(chǎn)生軋瓶，影響生產(chǎn)。當(dāng)計數(shù)器再次計量到規(guī)定值時，B氣缸縮回到初始狀態(tài)后，A氣缸再執(zhí)行命令，循環(huán)進行，始終要保持通道順暢，使得加塞后的西林瓶正常分出。

3 執(zhí)行關(guān)斷部分設(shè)計：當(dāng)氣缸推桿伸出時，不能讓分出的西林瓶任意往兩邊走，如果有瓶被分流到工作氣缸推桿的后面，那將會出現(xiàn)瓶子被返回的推桿帶到氣缸外圍，外圍的瓶子始終都不會再次被推桿送到裝瓶抽屜。所以要在氣缸推桿的同時，將內(nèi)側(cè)也就是靠分瓶口的地方加上關(guān)閉閥門，并使閥門與氣缸同步運動，當(dāng)推桿縮回時，關(guān)閉閥門一同縮回。

三、硬件選擇

1 PLC

FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進的系列，它以最大范圍的包容了標(biāo)準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能，適合各地不同電源以及滿足單個需要的大量特殊模塊，它可以為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。并且有在線編輯功能，可在線改變程序，不會損失工作時間或停止生產(chǎn)運轉(zhuǎn)，面板運行/停止，開關(guān)易于操作，編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通訊來監(jiān)控、上傳或卸載程序，實行遠程維護等。

2 檢測開關(guān)

選擇光電開關(guān)作為檢測來瓶信號，它對檢測物體不限于金屬、橡膠等，所有能反射光線的物體均可被檢測，具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠以及抗光、電、磁干擾能力強?？勺鳛槲镂粰z測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機以及安全防護等諸多領(lǐng)域。

3 氣動電磁閥

為滿足氣缸伸出與縮回的需要，二位五通電磁閥配合使用在雙作用氣動閥門上，當(dāng)線圈通電或斷電時，磁芯的運轉(zhuǎn)將導(dǎo)致流體通過閥體或被切斷，以達到改變流體方向的目的。我們選擇的是盛達氣動SDPC，盛達電磁閥，型號： 4V 310-080.15MPa～0.8MPa，單向二位五通氣動電磁閥。

4 推瓶氣缸

氣缸選擇體積不宜過大，行程適中：可選TN20*200S/雙作用氣缸指，兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實現(xiàn)雙向運動的雙桿氣缸，氣壓在0.15MPa～0.8MPa，配備可以調(diào)整壓力大小的氣嘴接口，使推桿速度不宜太快，確保出瓶平穩(wěn)。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計

1 PLC程序流程圖設(shè)計

在機器正常運行中，由光纖檢測到有來瓶信號，PLC根據(jù)來瓶信號的數(shù)量，推動所相應(yīng)的的氣缸進行同步推瓶。如出現(xiàn)異常情況后，可按下急停按鈕，所有程序?qū)⒔K止，以保證系統(tǒng)的安全可靠性。其具體工作流程如圖1所示。

2 控制

我們選用一個啟動按鈕、一個急停按鈕、一個計數(shù)檢測和一個撥檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)自動控制系統(tǒng)PLC有輸出時，電磁閥得電，二位五通電磁閥一端接通氣源到氣缸下端，氣動將推桿推出。同時氣缸上端氣體經(jīng)二位五通電磁閥的另一端排出，當(dāng)電磁閥失電時，原來接通氣源的閥門關(guān)閉并排空，而原來排空的閥門將進入氣體送到氣缸的上端，將氣缸推桿縮回。生產(chǎn)小規(guī)格計數(shù)設(shè)定值為30瓶起推，生產(chǎn)大規(guī)格計數(shù)設(shè)定值為20瓶起推。可利用轉(zhuǎn)換開關(guān)來進行選擇需要推瓶的數(shù)量，當(dāng)按下啟動按鈕時，左邊氣缸推桿直接伸出，一是讓瓶子進入右邊區(qū)域，二是等待來瓶計數(shù)，當(dāng)達到設(shè)定的數(shù)量時，氣缸縮回初始位置后，右邊氣缸才能開始推瓶，并等待來瓶信號進行計數(shù)，同樣讓來瓶進入到左邊區(qū)域，來瓶數(shù)量條件滿足后縮回起始位置，另一氣缸方可工作，循環(huán)進行。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，操作人員可按下停止按鈕，氣缸將會全部停止工作，確保設(shè)備操作安全。工作氣缸須動作完成并將返回到初始狀態(tài)后，感應(yīng)到信號的另一氣缸才能進行動作，兩只氣缸必須進行互鎖，達到自動推瓶功能。

結(jié)語

本文運用了信號計數(shù)周期反復(fù)循環(huán)功能，周而復(fù)始，對氣缸實行交替使用自動控制，同時也方便操作人員有充足的時間進行周轉(zhuǎn)進箱，滿足運行操作的動作幅度不宜過大，以保證潔凈區(qū)域內(nèi)懸浮粒子和浮游菌不易超標(biāo)。還根據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格，對氣缸推瓶的數(shù)量進行調(diào)整，不會出現(xiàn)因規(guī)格不同，使推瓶的體積和力度發(fā)生太大的變化。對相應(yīng)需要的推瓶數(shù)量可利用撥檔開關(guān)進行轉(zhuǎn)換。經(jīng)過程序調(diào)試運行，成功地實現(xiàn)了由手工操作變成自動操作功能，并且為防止藥品的污染，起到關(guān)鍵性的作用。

參考文獻

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