浅谈PLC技术在硬胶囊生产线上的应用

杨永明

（青海明诺胶囊有限公司，青海 西宁 810007）

1 概述

近几年，胶囊行业的竞争异常激烈，为了在激烈的胶囊市场竞争中立于不败之地，就必须改进生产设备的装备水平，提高劳动生产率，降低生产成本，增强企业及其产品的市场竞争力，进而占领更多的市场份额，从而使企业获得更大的经济效益。

硬胶囊生产线的连续稳定运行是生产合格产品的保证，我公司现有国产生产线的控制系统，是采用按钮-接触器线路，通过按钮操作从硬件上实现生产线的故障报警、排除、启动。由于电气触点多，控制手段落后，难以达到所期望的控制指标，而参数的测量手段也极其落后，基本上是采用一些简单的机械测量机构，有的数据甚至要依靠操作人员凭经验进行估算，生产效率不高。这显然无法满足生产线连续稳定生产的要求，也满足不了市场对产品质量越来越苛刻的要求。原来的控制方式已明显不能适应市场的要求。所以运用PLC技术控制国产线迫在眉睫。

2 PLC和触摸屏的联合控制

本机在全自动生产胶囊的过程中，必须具备无级调速（可不停车）、慢速起动、快速制动、故障显示、故障报警、温度自控、粘度自动调节、故障自动记录、各参数随工艺的改变能随时调整等功能。所以能否生产质量合格的产品，不仅取决于设备的连续稳定运行，更取决于胶囊生产现场的工艺控制，二者缺一不可。

所以，我们经过反复论证后决定采用PLC技术控制硬胶囊生产线的程序，将生产线的控制技术提升一个档次。PLC技术非常适合硬胶囊生产线的控制。硬胶囊生产线采用三种不同方式实施全机的控制。即主机运行采用PLC（可编程控制器）进行程序控制；采用温度、粘度专用控制器进行工艺参数的温度与粘度的自动控制；采用继电器、接触器、交流电源驱动器等直接进行与程序无关的非自动控制。通过PLC和触摸屏的联合控制，简化了生产线的操作，提高了控制程序和人机界面的灵活性，并提供了完善的实时监视功能，使生产线的系统性能更加安全可靠。此项目从设计的完整性、经济性、可靠性、社会性等方面具有明显的优势，建议尽快实施。

运用PLC技术，控制国产硬胶囊生产线中的蘸胶机、大拨、小拨、摆动推进、升降圆盘、上推进、下推进、后升降平台、工作平台、推进杆等单机和系统，使它们均按一定严格的工作程序协调的工作，为生产线的连续稳定运行，提供可靠的程序保证。并且根据主机房的工艺要求，采用可编程序控制器，一旦生产现场发生变化，只需修改控制程序即可。PLC（可编程控制器）通过装在主机平台机周期工作凸轮上的旋转编码器跟踪主机的运行位置，按其已写入的软件程序进行判断、计算给出控制指令，由相应的模块按其相应地址输出控制信号，控制其相应的元器件按其指令运行。

PLC（可编程控制器）程序的运行是由外部操作器件输入的操作指令执行的。即主机启动、主机停止、主机点动、小拨点动、体帽推出点动、推爪进退点动、大拨进退点动、尾平台升降点动、上拖进退点动、圆盘升降点动、下拖进退点动等操作器件进行主机运行的操作（给PLC输入执行命令）。

通过PLC和触摸屏的联合控制，简化了生产线的操作，提高了控制程序和人机界面的灵活性，并提供了完善的实时监视功能，使生产线的系统性能更加安全可靠。此项目从设计的完整性、经济性、可靠性、社会性等方面具有明显的优势。通过此项目的实施，生产线的运行速度达到40板/分左右，产量在7万粒/小时，产品下机合格率在99%以上。

3 PLC 控制系统与传统电器控制系统对比

PLC控制系统与传统电器控制系统相比，有如下几点不同：

（1）从控制方法上看，电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓"软继电器"实质上是存储器单元的状态，所以"软继电器"的触点数量是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。

（2）从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。

（3）从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。

（4）从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。

（5）从可靠性和可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

[1]蔡杏山.PLC技术及应用[M].化学工业出版社.2012（02）.

[2]张运刚，宋小春，郭武强编著.西门子S7-300/400PLC技术与应用.人民邮电出版社 2007（08）.