DMC130A控制器在雙液定量灌注機系統中的應用

1.引言

實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，存在大量需要使用AB膠的場(chǎng)合。根據使用場(chǎng)合的區別、及不同的AB膠材質(zhì)，AB膠的體積比例、重量比例是多種多樣的，但都要求AB兩種膠水混合均勻。雖然這種要求對于自動(dòng)化來(lái)講，并不屬于較高的要求，但在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，卻普遍采用純手工操作：手工按比例分別稱(chēng)/量取兩種膠水，混合在一容器內，手工攪拌；再裝入注射器或塑膠袋，手工擠/壓出，憑經(jīng)驗或眼睛估計判斷擠出量的多少。這種方法雖然操作簡(jiǎn)單、不需要專(zhuān)用設備，但：

1、效率低，純手工操作，占用大量人工工時(shí)。

2、產(chǎn)品一致型差、不良率高：手工攪拌，很難做到攪拌均勻；手工擠壓，出膠量不能精確控制。

3、容易產(chǎn)生膠水浪費：一次攪拌混合的膠水必須一次使用完畢，剩余的膠水無(wú)法儲存。

基于解決以上問(wèn)題，本人同深圳寶安某自動(dòng)化設備廠(chǎng)商合作開(kāi)發(fā)的雙液定量灌注機系統，通過(guò)使用DMC300A控制器，控制兩個(gè)步進(jìn)電機，帶動(dòng)齒輪泵，并且配合自動(dòng)攪拌，有效的解決了上述問(wèn)題。

2.DMC130A控制器簡(jiǎn)介

科瑞特自動(dòng)化DMC110A運動(dòng)控制器采用高性能“CPU+FPGA”主控，系統資源豐富、功能強大、使用簡(jiǎn)單：

1、24K存儲空間：支持1024個(gè)參數，

2、IO接口充足：16個(gè)輸入、8個(gè)輸出，邏輯關(guān)系在程序中確定，功能可完全自定義；

3、控制三軸步進(jìn)電機：XYZ，每軸帶兩個(gè)硬件限位點(diǎn)；

4、高速高性能：支持100KHz脈沖頻率，標準的梯形加速曲線(xiàn)；

5、人機交互便捷：內嵌鍵盤(pán)模塊、128×64點(diǎn)陣液晶顯示，提供顯示指令，用戶(hù)可靈活控制顯示；

6、高性能內核模塊：系統提供一套完整的指令系統，支持用戶(hù)進(jìn)行便捷的二次編程，對于非標數控系統，完全優(yōu)越于G代碼編程；

7、編程方便：可在PC機編程下載用戶(hù)程序，或在鍵盤(pán)上直接編程；

10.應用DMC130A的系統分析

科瑞特自動(dòng)化DMC130A控制器在該灌注機系統上的應用，對于DMC系列運動(dòng)控制器的高性能、多功能來(lái)講，屬于比較簡(jiǎn)單的應用。但此要求對于“PLC+文本顯示”或“CNC”或專(zhuān)用系統來(lái)講，卻都顯得或復雜、或使用不便、或開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，換句話(huà)講，專(zhuān)業(yè)的運動(dòng)控制器，解決運動(dòng)控制問(wèn)題，確實(shí)簡(jiǎn)單。

利用DMC130A高精準的直線(xiàn)插補指令，實(shí)現兩個(gè)齒輪泵的同步、高速、定量出膠；配合出膠頭加裝的混合攪拌裝置，實(shí)現兩種膠水的均勻攪拌；

參數輸入接口設置為：針對不同的產(chǎn)品對膠量的要求，僅需設置出膠量（體積單位）；根據實(shí)際膠水的粘稠度，設置具體的出膠速度（單位體積/秒）；對于不同的膠水材質(zhì)要求，設置出膠比例（體積比）；利用DMC300A豐富簡(jiǎn)便的運算指令實(shí)現具體單位的參數向脈沖單位的轉換；

顯示功能：運行中顯示當前出膠速度、出膠量、加工次數、當前狀態(tài)等信息；

啟?？刂疲?ldquo;Run”接地有效時(shí)運行程序，“IN0”接地有效時(shí)啟動(dòng)加工、“Stop”接地有效時(shí)停止加工過(guò)程；

報警檢測：‘IN1’、‘IN2’對膠桶中的總膠量進(jìn)行檢測，膠水量低于下限，停止出膠動(dòng)作；

機械系統需要解決的問(wèn)題：步進(jìn)電機轉動(dòng)帶動(dòng)齒輪泵的實(shí)現、出膠槍頭對膠水攪拌的實(shí)現、其他膠水膠路、氣閥氣路、膠桶加熱等。

11.步進(jìn)電機運動(dòng)控制功能的實(shí)現

將控制A膠步進(jìn)電機定義為X軸，B膠步進(jìn)電機定義為Y軸。AB膠比例決定XY軸直線(xiàn)插補斜率，即X、Y運動(dòng)脈沖比例；由出膠總量，按AB膠比例，得到X、Y軸的出膠量；根據實(shí)際測算出的出膠量與脈沖數的系數，計算得到X、Y軸分別應發(fā)的脈沖數；

速度值計算：由設定的出膠速度（ml/10s），根據實(shí)際測算出的出膠量與脈沖數的系數，計算得到直線(xiàn)插補的最高速度；當最高速度大于電機的啟動(dòng)速度時(shí)，起始速度取固定的步進(jìn)電機的啟動(dòng)速度，當最高速度小于電機的啟動(dòng)速度時(shí)，起始速度取最高速度的一半；加速時(shí)間取固定值，在實(shí)際中取800ms，基本可以保證高低速出膠的流暢。當然，這里面有個(gè)前提，即出膠速度并不要求絕對準確，實(shí)際現場(chǎng)使用運行由20％的偏差。但出膠量的準確性要求誤差在5％以?xún)龋?

速度計算程序：（S10:出膠速度，步進(jìn)電機啟動(dòng)速度500轉/分，近似對應3000Hz/s）

MOVMM12,S10

MULM12,165‘（實(shí)際測算的脈沖系數，即0.1ml流量對應脈沖數多少）

JLDSP00,M12,3000

MOVM10,3000

JMPSP20

SP00:MOVMM10,M12

DIVM10,2

JMPSP20

SP20:MOVM11,800

SPEEDM3,M10,M11,M12

上述代碼完成了脈沖速度值的計算；

直線(xiàn)插補計算：（S0:出膠量；S20:A膠比例；S21：B膠比例；S22：X軸脈沖系數；S23：Y軸脈沖系數）

MOVMM0,S20

ADDMM0,S21

MOVMM1,S0

MULMM1,S20

MULMM1,S22

DIVMM1,M0

MOVMM2,S0

MULMM2,S21

MULMM2,S23

DIVMM2,M0

經(jīng)過(guò)計算，指令“LINIM3,M1,M2”即可完成設定的出膠動(dòng)作。

將上述兩個(gè)圖片分別下載至控制器參數頁(yè)面0、1（圖片需要順時(shí)針旋轉90度），下載參數頁(yè)面0時(shí)，需要設置四個(gè)數值區域對應寄存器為：S0,S10,S20,S21;

下載參數頁(yè)面1時(shí)，需要設置四個(gè)數值區域對應寄存器為：S22,S23,S4,S4;

圖片下載后，控制器待機狀態(tài)下按參數鍵，出現可視參數設置界面，將出現如下界面：


通過(guò)移動(dòng)光標鍵，可分別對以上參數進(jìn)行設置；系統將自動(dòng)按設置對應的寄存器序號分別對應S型變量：S0,S10,S20,S21,S22,S23，用戶(hù)程序中的取值指令將自動(dòng)獲取你設置的參數數值。

13.狀態(tài)信息顯示的實(shí)現

預先繪制如右圖所示128×64點(diǎn)陣圖片：

將此圖片下載至控制器狀態(tài)畫(huà)面0；

在程序中使用寄存器/變量：M1，對加工次數進(jìn)行計數；

在程序中，IN0啟動(dòng)之前，使用如下程序：

DISPLAY0,0,0

DISPLAY6,S0,4

DISPLAY6,S10,5

DISPLAY4,4,6

DISPLAY6,M0,6

運行程序后，在腳踏開(kāi)關(guān)（IN0）按下之前，控制器將顯示如右圖的界面：

在程序中，IN0啟動(dòng)之后，使用如下程序：

DISPLAY4,4,6

DISPLAY6,M1,6

DISPLAY4,6,7

腳踏開(kāi)關(guān)（IN0）按下之后，即灌注工作過(guò)程中，

顯示如下圖的界面：


14.效果及結論

在該項目正式立項后，首先確定了步進(jìn)電機及驅動(dòng)器選型，進(jìn)而確定了機械結構；機械的初次定型耗時(shí)2周左右，而控制系統軟件在了解灌注機工藝流程之后，編寫(xiě)程序耗時(shí)一個(gè)小時(shí)左右；在機械初次定型后，花費3個(gè)小時(shí)左右的調試，控制系統已基本滿(mǎn)足了設計要求；后來(lái)，機械結構進(jìn)行了部分必須的技術(shù)改進(jìn)（主要為出膠口攪拌技術(shù)），經(jīng)在多家工廠(chǎng)的產(chǎn)品批量灌注生產(chǎn)及測試，控制系統可靠、精確。

因此，對應此類(lèi)非標應用步進(jìn)電機的控制系統，使用DMC300A控制器，可以做到性能可靠、開(kāi)發(fā)周期短，使設備廠(chǎng)商可以把精力集中在自己擅長(cháng)的機械結構上：設備產(chǎn)品早一天上市，就能獲得更多的市場(chǎng)機會(huì )；省去了專(zhuān)用控制系統繁雜、長(cháng)周期的開(kāi)發(fā)過(guò)程，又不會(huì )出現使用PLC進(jìn)行痛苦的編程調試，步進(jìn)脈沖定量控制、速度控制捉襟見(jiàn)肘，等等?？傊?，選用了合適的控制系統，你的產(chǎn)品就成功了一半。