淺談PLC技術在硬膠囊生產線上的應用

楊永明

（青海明諾膠囊有限公司，青海 西寧 810007）

1 概述

近幾年，膠囊行業的競爭異常激烈，為了在激烈的膠囊市場競爭中立于不敗之地，就必須改進生產設備的裝備水平，提高勞動生產率，降低生產成本，增強企業及其產品的市場競爭力，進而占領更多的市場份額，從而使企業獲得更大的經濟效益。

硬膠囊生產線的連續穩定運行是生產合格產品的保證，我公司現有國產生產線的控制系統，是采用按鈕-接觸器線路，通過按鈕操作從硬件上實現生產線的故障報警、排除、啟動。由于電氣觸點多，控制手段落后，難以達到所期望的控制指標，而參數的測量手段也極其落后，基本上是采用一些簡單的機械測量機構，有的數據甚至要依靠操作人員憑經驗進行估算，生產效率不高。這顯然無法滿足生產線連續穩定生產的要求，也滿足不了市場對產品質量越來越苛刻的要求。原來的控制方式已明顯不能適應市場的要求。所以運用PLC技術控制國產線迫在眉睫。

2 PLC和觸摸屏的聯合控制

本機在全自動生產膠囊的過程中，必須具備無級調速（可不停車）、慢速起動、快速制動、故障顯示、故障報警、溫度自控、粘度自動調節、故障自動記錄、各參數隨工藝的改變能隨時調整等功能。所以能否生產質量合格的產品，不僅取決于設備的連續穩定運行，更取決于膠囊生產現場的工藝控制，二者缺一不可。

所以，我們經過反復論證后決定采用PLC技術控制硬膠囊生產線的程序，將生產線的控制技術提升一個檔次。PLC技術非常適合硬膠囊生產線的控制。硬膠囊生產線采用三種不同方式實施全機的控制。即主機運行采用PLC（可編程控制器）進行程序控制；采用溫度、粘度專用控制器進行工藝參數的溫度與粘度的自動控制；采用繼電器、接觸器、交流電源驅動器等直接進行與程序無關的非自動控制。通過PLC和觸摸屏的聯合控制，簡化了生產線的操作，提高了控制程序和人機界面的靈活性，并提供了完善的實時監視功能，使生產線的系統性能更加安全可靠。此項目從設計的完整性、經濟性、可靠性、社會性等方面具有明顯的優勢，建議盡快實施。

運用PLC技術，控制國產硬膠囊生產線中的蘸膠機、大撥、小撥、擺動推進、升降圓盤、上推進、下推進、后升降平臺、工作平臺、推進桿等單機和系統，使它們均按一定嚴格的工作程序協調的工作，為生產線的連續穩定運行，提供可靠的程序保證。并且根據主機房的工藝要求，采用可編程序控制器，一旦生產現場發生變化，只需修改控制程序即可。PLC（可編程控制器）通過裝在主機平臺機周期工作凸輪上的旋轉編碼器跟蹤主機的運行位置，按其已寫入的軟件程序進行判斷、計算給出控制指令，由相應的模塊按其相應地址輸出控制信號，控制其相應的元器件按其指令運行。

PLC（可編程控制器）程序的運行是由外部操作器件輸入的操作指令執行的。即主機啟動、主機停止、主機點動、小撥點動、體帽推出點動、推爪進退點動、大撥進退點動、尾平臺升降點動、上拖進退點動、圓盤升降點動、下拖進退點動等操作器件進行主機運行的操作（給PLC輸入執行命令）。

通過PLC和觸摸屏的聯合控制，簡化了生產線的操作，提高了控制程序和人機界面的靈活性，并提供了完善的實時監視功能，使生產線的系統性能更加安全可靠。此項目從設計的完整性、經濟性、可靠性、社會性等方面具有明顯的優勢。通過此項目的實施，生產線的運行速度達到40板/分左右，產量在7萬粒/小時，產品下機合格率在99%以上。

3 PLC 控制系統與傳統電器控制系統對比

PLC控制系統與傳統電器控制系統相比，有如下幾點不同：

（1）從控制方法上看，電器控制系統控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯或并聯等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統構成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點數量有限，所以電器控制系統的靈活性和可擴展性受到很大限制。而PLC采用了計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，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功能。系統連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂"軟繼電器"實質上是存儲器單元的狀態，所以"軟繼電器"的觸點數量是無限的，PLC系統的靈活性和可擴展性好。

（2）從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態，即該吸合的繼電器都同時吸合，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執行，所以各軟繼電器都處于周期性循環掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動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，繼電器控制系統依靠機械觸點的動作以實現控制，工作頻率低，機械觸點還會出現抖動問題。而PLC通過程序指令控制半導體電路來實現控制的，速度快，程序指令執行時間在微秒級，且不會出現觸點抖動問題。

（4）從定時和計數控制上看，電器控制系統采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而PLC采用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環境的影響，且PLC具有計數功能，而電器控制系統一般不具備計數功能。

（5）從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而PLC大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態地監視控制程序的執行情況，為現場調試和維護提供了方便。

[1]蔡杏山.PLC技術及應用[M].化學工業出版社.2012（02）.

[2]張運剛，宋小春，郭武強編著.西門子S7-300/400PLC技術與應用.人民郵電出版社 2007（08）.