DMC130A控制器在雙液定量灌注機系統(tǒng)中的應用

1.引言

實際的工業(yè)生產(chǎn)中，存在大量需要使用AB膠的場合。根據(jù)使用場合的區(qū)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化來講，并不屬于較高的要求，但在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，卻普遍采用純手工操作：手工按比例分別稱/量取兩種膠水，混合在一容器內(nèi)，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單、不需要專用設備，但：

1、效率低，純手工操作，占用大量人工工時。

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，剩余的膠水無法儲存。

基于解決以上問題，本人同深圳寶安某自動化設備廠商合作開發(fā)的雙液定量灌注機系統(tǒng)，通過使用DMC300A控制器，控制兩個步進電機，帶動齒輪泵，并且配合自動攪拌，有效的解決了上述問題。

2.DMC130A控制器簡介

科瑞特自動化DMC110A運動控制器采用高性能“CPU+FPGA”主控，系統(tǒng)資源豐富、功能強大、使用簡單：

1、24K存儲空間：支持1024個參數(shù)，

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

3、控制三軸步進電機：XYZ，每軸帶兩個硬件限位點；

4、高速高性能：支持100KHz脈沖頻率，標準的梯形加速曲線；

5、人機交互便捷：內(nèi)嵌鍵盤模塊、128×64點陣液晶顯示，提供顯示指令，用戶可靈活控制顯示；

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

7、編程方便：可在PC機編程下載用戶程序，或在鍵盤上直接編程；

10.應用DMC130A的系統(tǒng)分析

科瑞特自動化DMC130A控制器在該灌注機系統(tǒng)上的應用，對于DMC系列運動控制器的高性能、多功能來講，屬于比較簡單的應用。但此要求對于“PLC+文本顯示”或“CNC”或?qū)Ｓ孟到y(tǒng)來講，卻都顯得或復雜、或使用不便、或開發(fā)周期長，換句話講，專業(yè)的運動控制器，解決運動控制問題，確實簡單。

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

參數(shù)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(jù)實際膠水的粘稠度，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豐富簡便的運算指令實現(xiàn)具體單位的參數(shù)向脈沖單位的轉(zhuǎn)換；

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

啟?？刂疲?ldquo;Run”接地有效時運行程序，“IN0”接地有效時啟動加工、“Stop”接地有效時停止加工過程；

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

機械系統(tǒng)需要解決的問題：步進電機轉(zhuǎn)動帶動齒輪泵的實現(xiàn)、出膠槍頭對膠水攪拌的實現(xiàn)、其他膠水膠路、氣閥氣路、膠桶加熱等。

11.步進電機運動控制功能的實現(xiàn)

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

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

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

MOVMM12,S10

MULM12,165‘（實際測算的脈沖系數(shù)，即0.1ml流量對應脈沖數(shù)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(shù)；S23：Y軸脈沖系數(shù)）

MOVMM0,S20

ADDMM0,S21

MOVMM1,S0

MULMM1,S20

MULMM1,S22

DIVMM1,M0

MOVMM2,S0

MULMM2,S21

MULMM2,S23

DIVMM2,M0

經(jīng)過計算，指令“LINIM3,M1,M2”即可完成設定的出膠動作。

將上述兩個圖片分別下載至控制器參數(shù)頁面0、1（圖片需要順時針旋轉(zhuǎn)90度），下載參數(shù)頁面0時，需要設置四個數(shù)值區(qū)域?qū)拇嫫鳛椋篠0,S10,S20,S21;

下載參數(shù)頁面1時，需要設置四個數(shù)值區(qū)域?qū)拇嫫鳛椋篠22,S23,S4,S4;

圖片下載后，控制器待機狀態(tài)下按參數(shù)鍵，出現(xiàn)可視參數(shù)設置界面，將出現(xiàn)如下界面：


通過移動光標鍵，可分別對以上參數(shù)進行設置；系統(tǒng)將自動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，用戶程序中的取值指令將自動獲取你設置的參數(shù)數(shù)值。

13.狀態(tài)信息顯示的實現(xiàn)

預先繪制如右圖所示128×64點陣圖片：

將此圖片下載至控制器狀態(tài)畫面0；

在程序中使用寄存器/變量：M1，對加工次數(shù)進行計數(shù)；

在程序中，IN0啟動之前，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啟動之后，使用如下程序：

DISPLAY4,4,6

DISPLAY6,M1,6

DISPLAY4,6,7

腳踏開關(guān)（IN0）按下之后，即灌注工作過程中，

顯示如下圖的界面：


14.效果及結(jié)論

在該項目正式立項后，首先確定了步進電機及驅(qū)動器選型，進而確定了機械結(jié)構(gòu)；機械的初次定型耗時2周左右，而控制系統(tǒng)軟件在了解灌注機工藝流程之后，編寫程序耗時一個小時左右；在機械初次定型后，花費3個小時左右的調(diào)試，控制系統(tǒng)已基本滿足了設計要求；后來，機械結(jié)構(gòu)進行了部分必須的技術(shù)改進（主要為出膠口攪拌技術(shù)），經(jīng)在多家工廠的產(chǎn)品批量灌注生產(chǎn)及測試，控制系統(tǒng)可靠、精確。

因此，對應此類非標應用步進電機的控制系統(tǒng)，使用DMC300A控制器，可以做到性能可靠、開發(fā)周期短，使設備廠商可以把精力集中在自己擅長的機械結(jié)構(gòu)上：設備產(chǎn)品早一天上市，就能獲得更多的市場機會；省去了專用控制系統(tǒng)繁雜、長周期的開發(fā)過程，又不會出現(xiàn)使用PLC進行痛苦的編程調(diào)試，步進脈沖定量控制、速度控制捉襟見肘，等等?？傊x用了合適的控制系統(tǒng)，你的產(chǎn)品就成功了一半。