铝塑泡罩包装机控制系统自动化控制研究

摘要：本文根据天津力生制药股份有限公司铝塑泡罩包装机的实际运行状况，并结合国际上近年来有关先进控制系统的技术和理论研究，改进了这台铝塑泡罩包装机，完善了它的功能。本系统是利用可编程序控制器对原有的控制系统进行改进，使机器能在最佳状态下运行。

关键词：包装机，可编程序控制器；电容式传感器；自动化

1、前言

近年来，药品的铝塑泡罩包装在我国得到了快速发展，由于这种包装具有贮存期长、携带方便的特点，越来越受到制药企业和消费者的欢迎，正在逐步取代传统的玻璃瓶包装和散包装，而成为固体药品包装的主流。PVC有良好的相容性能，易于成型和密封，价格低廉，透明度、阻隔性和机械强度基本上可以满足药品包装的要求，但阻隔水蒸气的能力和热稳定性较差，对于防潮要求较高的药品，PVC则不尽如人意。

2、产品特点要求

2.1PVC放卷机构（包材）。PVC放卷机构由放卷轴、放卷导辊、接片台等组成。工作时PVC片在步进机构的牵引下，PVC片经过导向辊和接片台进入预热装置。接片台的作用是将两卷PVC片接头利用粘胶带很方便的接上，当PVC用完时，设备自动停机开关。

2.2铝箔放卷结构。铝箔放卷机构有放卷轴、固定倒辊、胀紧结构等组成，主要是将铝箔送入热封合机构，为防止铝箔卷松弛并保持一定张力，该机构带有制动和胀紧装置，当铝箔用完或折断时，设有自动停机开关。

2.3PVC預热成型机构。

预热装置：采用接触式加热方式，由上下两块加热板提供热源，在上下加热板内均装有加热管。上加热板固定不动，下加热板随成型模具同步上下运动，当停机时下加热板由气缸带动下降到最低点，防止PVC温度过高而软化。

成型装置：该机采用板式正吹塑成型，经加温软化的薄膜进入成型装置后，上下模具合上，压缩空气进入上模腔内，在气体的压力下PVC片贴紧在下模上，然后进行吹起成型，利用传动凸轮使上下模具合模，通过蝶形弹簧来调整合模压力，上下模具分别通入冷却水进行冷却。

2.4供料系统。TR130机根据不同的物料配有不同的上料机，也可以根据用户要求设计专用上料机构，但无论何种上料机构都将最大限度满足用户要求。

2.5热合机构。TR130机采用辊式封合，主要由热压辊、主动辊、自动平衡压力机构等部分组成，当停机时热压辊由汽缸带动上升到最高点，防止PVC片温度过高，封合压力通过调整气功压力来实现。加热管安装在热压辊中，为防止连续封合过程中温度过高而影响PVC泡罩和药品的稳定性，主动辊内通入冷却水对PVC泡罩进行冷却。

3、抗干扰要求

3.1这里主要是考虑传感器的抗干扰要求：1.屏蔽和接地；2.增加原始电容值，降低容抗；3.导线间的分布电容有静电感应，此导线和导线要离的远，线要尽可能短，最好成直角排列，若必须平行排列时，可采用同轴屏蔽线；4.尽可能一点接地，避免多点接地；5.尽量采用差动式电容传感器，可减小非线性误差，提高灵敏度，减小计生电容的影响以及减小干扰。

3.2抗干扰措施：1.屏蔽对电源变压器、中央处理器、编程等主要部件、采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理，以防止外界干扰信号的影响；2.滤波：对供电系统输入线路采用多种形式的滤波处理，以消除核移植高频干扰信号，也削弱了个模块间的互相影响；3.电源调整与保护：电源波动造成电压波动或毛刺，将对PLC及I/O模块产生不良影响。对微处理器核心部件采用多级滤波处理。并用集成电压调整期进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。尽量使电源线平行走线， 使电源线对地呈低阻值。以减少电源噪声干扰；4.隔离：在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地把他们隔离开来，以防外部的干扰信号及底线环路中产生的噪声电信号通过公共地线进入PLC本机，从而影响其正常工作。

4、检测单元设计

目前广泛应用的接近开关传感器有电容式传感器、电感式传感器、光电传感器等等，但由于电感式传感器只能应用金属的检测，而光电传感器的成本要高于一般的电容式传感器，它更适合应用在一些特殊的场合，综合考虑我选择了最常用的、性价比高的、适合此工作环境的电容式传感器。

4.1电容式传感器的工作原理。电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体，在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。电容式传感器的感应面由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路内。电源接通时，RC振荡器不振荡，当 目标朝着电容器的电靠近时，电容器的容量增加，振荡器开始振荡。通过后级电路的处理，将振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数，材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。

4.2工作流程方框图

电容式传感器的感应面由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路内。电源接通时，RC振荡器不振荡，当一目标朝着电容器的电靠近时，电容器的容量增加，振荡器开始振荡，通过后级电路的处理，将振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。

5、调试总结

在整个系统调试过程中，我遇到了无数的问题，但每次都是耐心的去解决，遇到自己实在想不明白的问题，就主动地寻求帮助，我坚信任何成功都不会一帆风顺的，通过我的努力，李老师、工程师们的辅导帮助，最后终于完成了设计任务，使设备能投入正常的生产。

参考文献：

[1]高钦和，可编程控制器应用技术与设计[M]人民邮电出版社 2004年7月

[2]王卫兵，高峻山，可编程控制器原理及应用[M]，北京机械工业出版社 2002

[3]刘敏，可编程控制器技术[M] 北京 机械工业出版社2001.

[4]夏幸明，可编程控制器技术及应用[M]，北京理工大学出版社 2001.

[5]王也仿，可编程控制器应用技术[M]，北京机械工业出版社 2001.

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