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如何实现光电式数粒机的准确计数

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如何实现光电式数粒机的准确计数如何实现光电式数粒机的准确计数 如何实现光电式数粒机的准确计数 第20卷第2期 2006年6月 南通职业大学 JOURNALOFNANTONGVOCATIONALCOLLEGE Vo1.2ONo.2 Jun.2006 如何实现光电式数粒机的准确计数 曹健 (南通职业大学科研处,江苏南通226007) 摘要:分析了光电传感器的有效检测区域和PLC的输入,输出响应速度对光电式数粒机数粒精度 的影响.并给出相应的解决办法,以保证数粒机能够高速准确地计数. 关键词:光电效应:自动数粒机;PLC控制;计数...

如何实现光电式数粒机的准确计数
如何实现光电式数粒机的准确计数 如何实现光电式数粒机的准确计数 第20卷第2期 2006年6月 南通职业大学 JOURNALOFNANTONGVOCATIONALCOLLEGE Vo1.2ONo.2 Jun.2006 如何实现光电式数粒机的准确计数 曹健 (南通职业大学科研处,江苏南通226007) 摘要: 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了光电传感器的有效检测区域和PLC的输入,输出响应速度对光电式数粒机数粒精度 的影响.并给出相应的解决办法,以保证数粒机能够高速准确地计数. 关键词:光电效应:自动数粒机;PLC控制;计数精度 中图分类号:?,271.4文献标识码:A文章编号:1008-5327(2006)02-0070-03 光电式自动数粒机是通过振动落料并利用光 电效应工作原理进行自动数粒的包装设备.它不 受数药模板的限制,可以处理各种形状和不同规 格的药丸.具有药品磨损小,设备易清洁的优点. 因此.光电式自动数粒机在药品包装行业中得到 了广泛应用,是颗粒状药品罐装生产线上的关键 设备之一.由于计数精确度直接影响产品的包装 质量,生产成本和企业的信誉,所以,如何高速准 确地计数是光电式数粒机的关键技术. 1光电式数粒机的工作过程和工作原理 1.1工作过程 光电式数粒机通常采用如图1所示的三级电 振机构.每一级电振上都有12个料槽.电振槽对 应12路药粒计数通道(图中?),12个通道下面 是一个大漏斗(图中?),漏斗口正对药瓶口.电振 在可编程序控制器的控制下,按一定的频率振动, 药粒以某一速度逐个落入相对应的计数通道.每 一 通道上部装有光电传感器.动态记录本通道通 过的药粒数量.每通道的下方有一个气缸控制的 滑动阀门(图中?),当所有通道通过的药粒数量 总和达到预置的灌装量时,阀门动作,关闭通道, 阻挡药粒下落.然后,挡瓶气缸动作,将当前药瓶 放行.待后面的空瓶就位后,通道下方的阀门打 开,继续灌装. 1.2计数工作原理 光电数粒机依靠光电传感器进行计数.在计 ?一料斗??一料槽?一计数通道?一滑动阀门 ?漏斗 图1光电式数粒机结构示意图 数通道相对的两侧分别放置光电传感器的一对组 件,一端为光信号发射端,另一端为信号接收端, 接受前者射出的光束.当药粒穿过计数通道时,光 束被遮挡,光电传感器因此产生一个电脉冲信号. 只要统计脉冲信号的个数,就可以计算出该通道 中通过药粒的数量. 2影响计数精度的因素 从上述介绍可以看出,光电式数粒机的工作 原理并不复杂.但是.怎样通过机械和电气的设 计,使数粒机能够准确无误地计数并非易事.仅电 气设计方面,光电传感器的有效检测区域,PLC的 输入,输出响应速度均对最终的计数精度有着直 收稿日期:2006—02—27 作者简介:曹健(1967一),女,江苏南通人,高级工程师,研究方向为数控技术与电气 控制. 70 第2期曹健:如何实现光电式数粒机的准确计数 接的影响. 2.1光电检测有效区域 光电数粒机通过统计光电传感器发出的电 脉冲个数来获知药粒数量,所以传感器能够检 测到通过的每个药粒是实现光电数粒机准确计 数的前提. 经电振机构分散开的药粒,进入计数通道后, 在穿过检测区域时的位置和姿态各不相同.如果 光电检测靠单根光束,就会出现传感器检测不到 药粒的情况.假设需要灌装的药品为片剂,其直径 为6mm,厚度仅为2mm.当药粒如图2(a)所示 穿过光电检测区时,光电传感器产生脉冲信号;如 果药粒侧着落下,如图2(b)所示,这时由于药粒 从检测盲区通过,光束没有被遮挡,光电传感器不 会产生脉冲信号.计数系统认为没有药粒通过而 造成漏计的故障. 为避免由上述情况造成的漏计故障,应采用 由多根光束组成的光电检测区域,形成光幕如图 2(c)所示. 囫圃衄 图2药粒在光电检测区中的位置示意图 2.2PLC对输入信号的响应 在采用PLC作为控制系统的光电数粒机中, 光电传感器产生的脉冲信号直接送到PLC的输 入端.要实现准确计数,PLC应能够捕捉到光电传 感器输出的每个脉冲信号并及时响应. PLC采用循环扫描方式进行工作,其每个工 作周期依次分为输入采样,程序执行和输出刷新 三个主要阶段.只有在输入采样阶段,PLC以扫描 方式依次读人所有输入状态,并将它们存人I/O 映像区中的相应单元内.在后两个阶段中,即使 输入状态发生变化,I/O映像区中相应单元的状 态也不会改变.另外,为了提高抗干扰能力,PLC 的每个输入端口上都有一个输入滤波器,对输入 信号有一定的延时.一般,PLC一个工作周期的 时间为【l】:输入滤波时间+PLC的扫描周期. 根据PLC的工作方式可知,如果输入信号宽 度过窄或信号变化太快,容易出现输入信号丢失 的现象.此时,需要对输入信号进行适当的处理. 2.2.1输入信号脉冲宽度过窄 光电数粒机工作时,药粒穿过光电检测区域, 光电传感器输出一个脉冲信号,药粒遮住光束的 时间也就是脉冲信号维持的时间.即药的大小决 定了脉冲信号的宽度.如果灌装的药品是胶囊,因 其尺寸较大,当胶囊穿过检测区域时,利用示波器 可测得光电传感器输出的脉冲信号宽度达18ms 以上.此类情况下,只要实现控制的程序长度适 当,PLC完全可以准确采集到光电传感器输出的 每个脉冲信号.但对于小尺寸的片剂或丸剂.当它 通过检测区时,光电传感器输出的脉冲信号宽度 只有3,4ms,甚至更短,远远小于PLC的一个工 作周期.如果PLC正好处于程序执行阶段时,传 感器送来一个脉冲信号如图3中?部分所示,由 于脉冲信号维持的时间很短.在PLC下一个工作 周期的输入采样阶段,该脉冲信号已经成为过去, PLC就接收不到该信号,此时,数粒机出现漏数的 故障. 输入这项输入ON 广输入0N不I厂这项输入0FF不能输入 Q墼笪冈Q厂——一 输出处理(一时间) 图3输入信号与眦工作周期的关系 一 般实现控制功能的梯形图程序设计好后. PLC的工作周期就固定下来,为避免因输入脉冲 信号宽度较窄而发生脉冲丢失现象,可对光电传 感器产生的光电脉冲信号用硬件电路将其展宽, 使脉冲信号的宽度大于PLC的工作周期,使PLC 能够"看到"每个脉冲信号. 2.2.2输入信号变化太快 在当前药粒通过光电检测区域后至下一药粒 到达光电检测区域前的这段时间中,PLC接收到 的输入信号为OFF.如果下落时,两颗药粒太过接 近,就会造成输入信号为OFF的时间太短,以致 PLC来不及"看见"该信号曾经为OFF过,如图3 中?部分所示,这会导致PLC认为当前只有一颗 药粒通过光电检测区,不会对后一个药粒计数.使 最终结果少于实际数量.所以为保证准确计数.除 了需要保证输入信号的脉冲宽度要大于PLC扫 描周期外,输入信号为OFF的时间也应大于PLC 71 南通职业大学2o0l6年 的扫描周期.也就是说,除了需要保证药粒是逐个 通过计数通道外(没有重叠,这需要从机械设计上 予以保证),还应注意,在计数通道入13与光电检 测区之间应留有足够的距离.,利用药粒自由落 体.使相邻的药粒充分地分散开来. 2.3PLC的输出响应 为了保证一定的灌装速度,从电振上下来的 药粒是连续不断的,一般在两瓶之间切换时电振 不会停顿.因此,数粒机一方面在对源源不断下落 的药粒进行不问断的计数;另一方面,当各个计数 通道通过的药粒总数达到预置的灌装数量时,通 道的阀门应及时关闭.以阻挡后续的药粒继续下 落.假设每瓶设定灌装药片100粒,当某计数通道 中落下的药粒刚好为第100粒,如果在它落入瓶 中前,又有一粒药落下,此时通道阀门应能及时将 两粒药给分开,即放走第100粒而挡住第101粒. 由于PLC的运算结果并不是立即输出的,而 是在一个工作周期结束后集中进行输出刷新,这 就存在一个延时.同时,因输出元件和执行机构的 动作也存在一定的延时.所以,从输入信号发生变 化到实际的输出存在着上述两段延时.一般情况 下,这些延时并无大碍,但在数粒机中,药粒下落 速度很快,上述延时将会影响到阀门能否准确及 时地将通道中的两粒药分开. 图4为计数通道中光电传感器与滑动阀门位 置示意图.计数通道入口与光电传感器之间的距 离为l,药粒经过l的时间为tl;关闭通道的滑 动阀门和光电传感器间的距离为,药粒经过 的距离所需时间为,滑动阀门从接受到信号至 动作执行完毕所需实际时间为t,,只有在t2?,,的 情况下,阀门才来得及动作,将相邻的药粒准确分 隔开来.所以,进行机械设计时,距离应满足下 列条件: H.=+1 g H2=l,2+1 g 2 l=0+gtl 其中.为药粒进入计数通道口时的速度,. 为药粒经过光电传感器时的速度. 光电传感器 滑动阀门 图4计数通道入口,光电传感器,滑动阀门三者间 的位置关系 3结束语 在上述分析的基础上,我们对光电式数粒机 进行了改进设计.通过硬件电路将输入PLC的药 粒计数脉冲信号宽度加长.并按照上述公式调整 传感器和挡药阀门的位置:随后对改进过的数粒 机进行了多次试验,灌装药品大到1号胶囊,小至 VC药片.试验结果 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,以每瓶100粒为灌装单 位,在一定的灌装速度下,改进后的数粒机可达到 每万瓶无错数的精度. 参考文献: 【1】RobAnderson.ProductionCountingWhitePaper.[EB/OL].[2oo6一 o2-]O1.http'.//www.ATSI.cc 【2】三菱公司.MELSECFX2N嫡程手册【z】. RealizingPreciseCountingofElectricalTabletCounter CAOJian (DepartmentofMechanicalEngineering,NantongVocationalCollege,Nantong226007,China) Abstract:Thispaperspecifiessomefactors,whichmayinfluencetheaccuracyofautomaticoptical—electrical tabletcounter,andgivessomewaystoensurethehighprecisioncounting. Keywords:automaticoptical—electrictabletcounting;PLC;optical-electricsensors 72 O(:) ]]???L
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