1 引言

　　鋁塑泡罩包裝是目前藥機(jī)行業(yè)中主要的產(chǎn)品包裝方式，絕大部分片式成品藥最后都需要經(jīng)過此工序才能作為產(chǎn)品在市場銷售。其工作過程是將各種藥片用PVC成型包裝于鋁塑板上，適用于各種規(guī)格的片劑、膠囊、膠丸、素片及各種異型片。為實(shí)現(xiàn)大小形狀各不相同藥片的高速包裝，要求控制系統(tǒng)具有高速、準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)的控制功能，臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的整合應(yīng)用正是符合這些要求的一個綜合解決方案，它可使包裝效率由一般150板/分鐘提高到200板/分鐘，鋁塑泡罩包裝機(jī)如圖1所示。

　　2 高速鋁塑泡罩包裝機(jī)結(jié)構(gòu)及原理

　　高速鋁塑泡罩包裝機(jī)主要包括機(jī)架、輸送機(jī)、上料充填裝置、預(yù)熱成型裝置、氣動裝置、PVC放卷及步進(jìn)裝置、沖裁、熱封裝置、電氣控制等各部分，如圖2所示。

　　機(jī)架整機(jī)采用框架式全封閉結(jié)構(gòu)，機(jī)架由底板、架體、側(cè)板等組成，架體采用高強(qiáng)度鋁合金框架構(gòu)成，具有牢固美觀，安裝方便特點(diǎn)，側(cè)板均由不銹鋼板構(gòu)成，與藥品接觸的材料選用優(yōu)質(zhì)不銹鋼，達(dá)到美觀、衛(wèi)生的要求。

　　輸送機(jī)傳動系統(tǒng)的主電機(jī)為1.5kW交流電動機(jī)，采用臺達(dá)VFD015M變頻器控制實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，具有調(diào)速方便、準(zhǔn)確，啟動平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，升降速時間均可分別適當(dāng)調(diào)整以滿足運(yùn)行要求，例如增大加速時間，使設(shè)備啟動過程平穩(wěn)緩起，減小減速時間并配合制動功能完成快速準(zhǔn)確停止。

　　1）上料充填裝置

　　上料充填裝置由振動電機(jī)和上料電機(jī)構(gòu)成，與通用上料機(jī)或圓盤上料機(jī)配套，通過上料系統(tǒng)可使各種不同規(guī)格藥片整齊有序排列，為下一步成型作好準(zhǔn)備。圖3為各種包裝后的藥片產(chǎn)品示意圖。

    2）預(yù)熱成型裝置

　　預(yù)熱成型裝置由上、下加熱板、成型模具等部件構(gòu)成，配合氣動裝置完成包裝機(jī)的主要工序——包裝成型。基于熱塑原理，通過臺達(dá)溫控器模塊DTC1000穩(wěn)定的溫度控制和正壓吹氣工序可使PVC材料在熱塑溫度范圍內(nèi)預(yù)熱成型，將藥片封裝在鋁箔和PVC之間形成泡罩，預(yù)熱成型裝置如圖4所示。

　　該設(shè)備具有PVC和鋁箔兩個被動放卷裝置，由主電機(jī)提供動力為包裝成型提供材料。PVC步進(jìn)裝置則是除了預(yù)熱成型裝置外的另一個重要設(shè)備。PVC采用步進(jìn)方式，在PVC加熱板之前和成型臺之后由于采用雙夾持步進(jìn)，可防止在加熱區(qū)內(nèi)已經(jīng)被加熱軟化的PVC片由于受快速牽拉移動而造成拉伸變形，影響泡罩質(zhì)量。PVC下加熱板隨著成型臺模具的上下運(yùn)動并作相應(yīng)的間歇運(yùn)動，當(dāng)PVC夾持移動時下加熱板處于下止點(diǎn)（上下加熱板有間隙），可減少PVC與加熱板接觸，使PVC不粘片。

　　4）熱封及沖裁

　　熱封及沖裁是包裝機(jī)的最后工序，當(dāng)藥片已封裝在泡罩內(nèi)，通過熱封和沖裁后正式變成板式成品。熱壓輥加熱器的溫度控制準(zhǔn)確，熱封方式為輥式連續(xù)工作，以利提高包裝效率。采用無廢料橫邊沖裁可以節(jié)省包裝材料，沖裁前采用推板式步進(jìn)方式，以使板塊平整并方便調(diào)整。

　　5） 電氣控制

　　電氣控制部分選用臺達(dá)變頻器、PLC、觸摸屏及溫控器模塊構(gòu)成電氣控制系統(tǒng)，并配以多個光電傳感器作為檢測，各部件的有機(jī)組合，使控制精度及工作效率大大提高。用觸摸屏作為人機(jī)對話的窗口，可以方便地對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，能顯示系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)值及檢測狀態(tài)，可對異常警報進(jìn)行判斷處理，方便管理，由PLC 系統(tǒng)控制整個設(shè)備的協(xié)調(diào)高速運(yùn)行。 實(shí)際電氣控制系統(tǒng)如圖5所示。　

    3．2 觸摸屏設(shè)計

　　采用臺達(dá)彩色5.7寸觸摸屏，具有色彩豐富，分辨率高，高速CPU可使頁面切換更流暢，通訊速度更快，能夠很好地滿足現(xiàn)場使用。在程序中設(shè)置了工作畫面、設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、故障診斷等畫面，使整個設(shè)備操作簡單易懂，操作方便，工作畫面如圖7所示。

　　系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定畫面如圖9所示。在該畫面中可以設(shè)置與系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的各種參數(shù)，包括上加熱板溫度、下加熱板溫度、熱封溫度，以及對計數(shù)系數(shù)、夾持時間、是否上料等的設(shè)定。　

    3．3 PLC控制系統(tǒng)

　　可編程控制器選用臺達(dá)產(chǎn)品DVP12SA00R+DVP08SN，該機(jī)種為臺達(dá)SLIM型主機(jī)，具有體積小巧，安裝快捷方便，特別適合對安裝空間有一定要求的環(huán)境，有以下特點(diǎn)：2個標(biāo)準(zhǔn)通訊口（RS232和RS485，符合MODBUS協(xié)議），內(nèi)建高速輸入/輸出，30KHz高速計數(shù)器、20KHz脈波輸出，可以檢測外部高速信號（上料檢測、準(zhǔn)停檢測、PVC檢測），指令豐富可滿足復(fù)雜編程的要求，功能強(qiáng)大，電氣特性穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)最佳性價比。因?yàn)榕_達(dá)所有產(chǎn)品都符合MODBUS協(xié)議，并可方便組成通訊網(wǎng)絡(luò)，通過MODBUS使PLC能與變頻器、溫控器互連互通，根據(jù)檢測到的設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果對其進(jìn)行實(shí)時控制。

　　1）變頻器控制

　　變頻器的啟動、停止以及運(yùn)行頻率均由PLC通過通訊方式給定，在畫面中可通過啟動、停止、升速、降速等按鈕對變頻器操作，其中主要是控制主電機(jī)停止時的準(zhǔn)停功能，也就是說電機(jī)停止并不是在任意位置都可以，如果那樣那么重新開機(jī)時包裝位置將不準(zhǔn)確，PVC板塊會有停機(jī)痕跡，因此需要根據(jù)準(zhǔn)停檢測位置計算出準(zhǔn)確的停止位置，保持下次重新啟動時能夠進(jìn)行正常包裝。在程序中當(dāng)接收到停止信號后，PLC即時檢測是否到達(dá)準(zhǔn)停位置，再與準(zhǔn)停值比較，如已到達(dá)準(zhǔn)停位置，變頻器給定頻率開始做勻速遞減，讓主電機(jī)速度下降，減小慣性停車，從而實(shí)現(xiàn)在準(zhǔn)確位置停車，保證PVC板塊無停機(jī)痕跡。

　　2）模塊式溫控器的控制

　　由3個模塊式溫控器組成設(shè)備溫控系統(tǒng)，包括上加熱板、下加熱板和熱封，該設(shè)備中溫度控制的精度也直接影響包裝效果，PVC的成型與溫度直接關(guān)系，按泡罩成型工藝要求不容許偏離容許溫度偏差。因此在控制系統(tǒng)中選擇了臺達(dá)產(chǎn)品中的DTC1000溫控器，該產(chǎn)品有獨(dú)立的溫度控制功能，并具有RS485接口，可以直接連入PLC主機(jī)的RS485網(wǎng)絡(luò)中，可以根據(jù)變化隨時調(diào)整溫度。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行表明，設(shè)定溫度與實(shí)際溫度誤差在±1度以內(nèi)，PVC加熱器和熱壓輥加熱器溫度場均勻、準(zhǔn)確，不會對包裝材料和藥品造成損傷，特別適應(yīng)于對熱塑溫度范圍較窄的包裝材料的應(yīng)用。

　　4 結(jié)束語

　　鋁塑泡罩包裝機(jī)控制系統(tǒng)改造前使用繼電器線路控制，手動有級調(diào)速，控制精度低，包裝效率低，電路穩(wěn)定差，故障率高。經(jīng)技術(shù)改造后的控制系統(tǒng)，采用臺達(dá)高速的人機(jī)界面、SA系列可編程控制器、變頻器和溫控器，經(jīng)過整合后，整機(jī)性能得到極大的提高。這說明在工業(yè)設(shè)備控制系統(tǒng)中，單一產(chǎn)品的運(yùn)用有時不一定能滿足生產(chǎn)設(shè)備各方面的性能要求，而經(jīng)過多產(chǎn)品的整合應(yīng)用，給客戶以最佳的解決方案才是提高設(shè)備性能的最終途徑。目前，前期的5套設(shè)備已順利調(diào)試完畢，各項(xiàng)功能指標(biāo)均符合要求，中達(dá)公司提供的這套整體解決方案是受到客戶肯定和好評的。