基于PLC、HMI和伺服技术的粉针剂分装控制系统

　　2.3 协调设计

　　整个分装系统有送瓶、注粉、压塞及出瓶等不同执行机构。执行机构之间须有严格的时间和位置关系，也就是动作的顺序及时间的分配必须协调好。工作转盘、分装螺杆、盖塞机构的运动只有时间关系，只需进行时间同步化设计。图4为双螺杆分装系统的工作循环图，在一个工作循环(T=1s)内，当分装盘的药瓶定位槽转动至分装螺杆下方并且停歇时，螺杆完成下粉分装、压塞机构完成下行压塞，三者相互协调，保持同步。

图4 药品分装循环图

3 系统软件设计

　　3.1 PLC软件设计

　　考虑到电机的启动、运行、调速和制动特性，为了完成控制功能，采用基于FX2N系列PLC的编程软件编写了系统顺序控制程序。为了编程方便，采用模块化的程序设计方法。大量采用代码重用，减少软件的开发和维护，由PLC、传感器、各种数据采集卡等设备实时采集数据，发出控制命令。图5为粉针剂分装控制程序流程图，在保证分装盘与分装系统同步的情况下，粉剂药品的填充和胶塞振荡器的动作也必须保持协调一致。

图5 系统程序流程图

　　3.2 人机界面设计

　　系统选用触摸屏作为控制级的人机界面，具有直观、灵活、操作简便等优点。操作指令由RS-232通信协议送入PLC，再通过PLC控制软件对该指令进行处理，发布驱动命令信号。触摸屏程采用用Delphi6.0编写，通过RS-232接口与PLC编程口相连。Delphi具有开发快速，执行高效、用户界面好，操作简便、对硬件及软件环境要求低等特点，很适合可视化编程。根据工艺要求设计了4个界面，分别为：主界面、自动控制界面、手动控制界面、状态监控界面，各界面间可相互切换，操作方便。图6为手动控制界面。

　　手动画面上的启动按钮用于系统自动启动，急停按钮用于发生紧急情况时停止系统运行，复位按钮用于故障解除之后系统复位和警报解除，并且设置若干个指示灯用来显示系统的运行状态；状态监控画面显示各机构运行情况，当系统某处发生故障时，相对应的指示灯亮并发出警报，提醒工作人员现场修复。

图6 触摸屏手动操作界面

4 结束语

　　现代制药装备需要很高的控制精度、较宽的调整范围和良好的同步稳定性。基于伺服技术和人机界面的PLC粉针剂分装控制系统，不仅省去了系统按钮开关、指示灯所对应的PLC输入点，减小了PLC系统的规模，而且各控制单元在分装过程中具有良好的同步稳定性能，达到了医药粉针剂的生产工艺要求，在自动化生产线中发挥了重要作用。