鋁塑泡罩包裝機控制系統自動化控制研究

摘要：本文根據天津力生制藥股份有限公司鋁塑泡罩包裝機的實際運行狀況，并結合國際上近年來有關先進控制系統的技術和理論研究，改進了這臺鋁塑泡罩包裝機，完善了它的功能。本系統是利用可編程序控制器對原有的控制系統進行改進，使機器能在最佳狀態下運行。

關鍵詞：包裝機，可編程序控制器；電容式傳感器；自動化

1、前言

近年來，藥品的鋁塑泡罩包裝在我國得到了快速發展，由于這種包裝具有貯存期長、攜帶方便的特點，越來越受到制藥企業和消費者的歡迎，正在逐步取代傳統的玻璃瓶包裝和散包裝，而成為固體藥品包裝的主流。PVC有良好的相容性能，易于成型和密封，價格低廉，透明度、阻隔性和機械強度基本上可以滿足藥品包裝的要求，但阻隔水蒸氣的能力和熱穩定性較差，對于防潮要求較高的藥品，PVC則不盡如人意。

2、產品特點要求

2.1PVC放卷機構（包材）。PVC放卷機構由放卷軸、放卷導輥、接片臺等組成。工作時PVC片在步進機構的牽引下，PVC片經過導向輥和接片臺進入預熱裝置。接片臺的作用是將兩卷PVC片接頭利用粘膠帶很方便的接上，當PVC用完時，設備自動停機開關。

2.2鋁箔放卷結構。鋁箔放卷機構有放卷軸、固定倒輥、脹緊結構等組成，主要是將鋁箔送入熱封合機構，為防止鋁箔卷松弛并保持一定張力，該機構帶有制動和脹緊裝置，當鋁箔用完或折斷時，設有自動停機開關。

2.3PVC預熱成型機構。

預熱裝置：采用接觸式加熱方式，由上下兩塊加熱板提供熱源，在上下加熱板內均裝有加熱管。上加熱板固定不動，下加熱板隨成型模具同步上下運動，當停機時下加熱板由氣缸帶動下降到最低點，防止PVC溫度過高而軟化。

成型裝置：該機采用板式正吹塑成型，經加溫軟化的薄膜進入成型裝置后，上下模具合上，壓縮空氣進入上模腔內，在氣體的壓力下PVC片貼緊在下模上，然后進行吹起成型，利用傳動凸輪使上下模具合模，通過蝶形彈簧來調整合模壓力，上下模具分別通入冷卻水進行冷卻。

2.4供料系統。TR130機根據不同的物料配有不同的上料機，也可以根據用戶要求設計專用上料機構，但無論何種上料機構都將最大限度滿足用戶要求。

2.5熱合機構。TR130機采用輥式封合，主要由熱壓輥、主動輥、自動平衡壓力機構等部分組成，當停機時熱壓輥由汽缸帶動上升到最高點，防止PVC片溫度過高，封合壓力通過調整氣功壓力來實現。加熱管安裝在熱壓輥中，為防止連續封合過程中溫度過高而影響PVC泡罩和藥品的穩定性，主動輥內通入冷卻水對PVC泡罩進行冷卻。

3、抗干擾要求

3.1這里主要是考慮傳感器的抗干擾要求：1.屏蔽和接地；2.增加原始電容值，降低容抗；3.導線間的分布電容有靜電感應，此導線和導線要離的遠，線要盡可能短，最好成直角排列，若必須平行排列時，可采用同軸屏蔽線；4.盡可能一點接地，避免多點接地；5.盡量采用差動式電容傳感器，可減小非線性誤差，提高靈敏度，減小計生電容的影響以及減小干擾。

3.2抗干擾措施：1.屏蔽對電源變壓器、中央處理器、編程等主要部件、采用導電、導磁性良好的材料進行屏蔽處理，以防止外界干擾信號的影響；2.濾波：對供電系統輸入線路采用多種形式的濾波處理，以消除核移植高頻干擾信號，也削弱了個模塊間的互相影響；3.電源調整與保護：電源波動造成電壓波動或毛刺，將對PLC及I/O模塊產生不良影響。對微處理器核心部件采用多級濾波處理。并用集成電壓調整期進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。盡量使電源線平行走線， 使電源線對地呈低阻值。以減少電源噪聲干擾；4.隔離：在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地把他們隔離開來，以防外部的干擾信號及底線環路中產生的噪聲電信號通過公共地線進入PLC本機，從而影響其正常工作。

4、檢測單元設計

目前廣泛應用的接近開關傳感器有電容式傳感器、電感式傳感器、光電傳感器等等，但由于電感式傳感器只能應用金屬的檢測，而光電傳感器的成本要高于一般的電容式傳感器，它更適合應用在一些特殊的場合，綜合考慮我選擇了最常用的、性價比高的、適合此工作環境的電容式傳感器。

4.1電容式傳感器的工作原理。電容式接近開關亦屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是物體的本身，當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可控制開關的接通和關斷。這種接近開關的檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體，在檢測較低介電常數ε的物體時，可以順時針調節多圈電位器（位于開關后部）來增加感應靈敏度，一般調節電位器使電容式的接近開關在0.7-0.8Sn的位置動作。電容式傳感器的感應面由兩個同軸金屬電極構成，很像“打開的”電容器電極，該兩個電極構成一個電容，串接在RC振蕩回路內。電源接通時，RC振蕩器不振蕩，當 目標朝著電容器的電靠近時，電容器的容量增加，振蕩器開始振蕩。通過后級電路的處理，將振和振蕩兩種信號轉換成開關信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電常數，材料的介電常數越大，可獲得的動作距離越大。

4.2工作流程方框圖

電容式傳感器的感應面由兩個同軸金屬電極構成，很像“打開的”電容器電極，該兩個電極構成一個電容，串接在RC振蕩回路內。電源接通時，RC振蕩器不振蕩，當一目標朝著電容器的電靠近時，電容器的容量增加，振蕩器開始振蕩，通過后級電路的處理，將振和振蕩兩種信號轉換成開關信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。

5、調試總結

在整個系統調試過程中，我遇到了無數的問題，但每次都是耐心的去解決，遇到自己實在想不明白的問題，就主動地尋求幫助，我堅信任何成功都不會一帆風順的，通過我的努力，李老師、工程師們的輔導幫助，最后終于完成了設計任務，使設備能投入正常的生產。

參考文獻：

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