DMC130A控制器在雙液定量灌注機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)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(dòng)化來講，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/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(yàn)或眼睛估計(jì)判斷擠出量的多少。這種方法雖然操作簡單、不需要專用設(shè)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(fèi)：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(dòng)化設(shè)備廠商合作開發(fā)的雙液定量灌注機(jī)系統(tǒng)，通過使用DMC300A控制器，控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)齒輪泵，并且配合自動(dòng)攪拌，有效的解決了上述問題。

2.DMC130A控制器簡介

科瑞特自動(dòng)化DMC110A運(yùn)動(dòng)控制器采用高性能“CPU+FPGA”主控，系統(tǒng)資源豐富、功能強(qiáng)大、使用簡單：

1、24K存儲空間：支持1024個(gè)參數(shù)，

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(jī)：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(biāo)準(zhǔn)的梯形加速曲線；

5、人機(jī)交互便捷：內(nèi)嵌鍵盤模塊、128×64點(diǎn)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(jìn)行便捷的二次編程，對于非標(biāo)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(jī)編程下載用戶程序，或在鍵盤上直接編程；

10.應(yīng)用DMC130A的系統(tǒng)分析

科瑞特自動(dòng)化DMC130A控制器在該灌注機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用，對于DMC系列運(yùn)動(dòng)控制器的高性能、多功能來講，屬于比較簡單的應(yīng)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(fù)雜、或使用不便、或開發(fā)周期長，換句話講，專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制器，解決運(yùn)動(dòng)控制問題，確實(shí)簡單。

利用DMC130A高精準(zhǔn)的直線插補(bǔ)指令，實(shí)現(xiàn)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(xiàn)兩種膠水的均勻攪拌；

參數(shù)輸入接口設(shè)置為：針對不同的產(chǎn)品對膠量的要求，僅需設(shè)置出膠量（體積單位）；根據(jù)實(shí)際膠水的粘稠度，設(shè)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(shè)置出膠比例（體積比）；利用DMC300A豐富簡便的運(yùn)算指令實(shí)現(xiàn)具體單位的參數(shù)向脈沖單位的轉(zhuǎn)換；

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

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

報(bào)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(jī)械系統(tǒng)需要解決的問題：步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪泵的實(shí)現(xiàn)、出膠槍頭對膠水?dāng)嚢璧膶?shí)現(xiàn)、其他膠水膠路、氣閥氣路、膠桶加熱等。

11.步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)

將控制A膠步進(jìn)電機(jī)定義為X軸，B膠步進(jìn)電機(jī)定義為Y軸。AB膠比例決定XY軸直線插補(bǔ)斜率，即X、Y運(yùn)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(jù)實(shí)際測算出的出膠量與脈沖數(shù)的系數(shù)，計(jì)算得到X、Y軸分別應(yīng)發(fā)的脈沖數(shù)；

速度值計(jì)算：由設(shè)定的出膠速度（ml/10s），根據(jù)實(shí)際測算出的出膠量與脈沖數(shù)的系數(shù)，計(jì)算得到直線插補(bǔ)的最高速度；當(dāng)最高速度大于電機(jī)的啟動(dòng)速度時(shí)，起始速度取固定的步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)速度，當(dāng)最高速度小于電機(jī)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(dāng)然，這里面有個(gè)前提，即出膠速度并不要求絕對準(zhǔn)確，實(shí)際現(xiàn)場使用運(yùn)行由20％的偏差。但出膠量的準(zhǔn)確性要求誤差在5％以內(nèi)；

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

MOVMM12,S10

MULM12,165‘（實(shí)際測算的脈沖系數(shù)，即0.1ml流量對應(yīng)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(jì)算；

直線插補(bǔ)計(jì)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(jì)算，指令“LINIM3,M1,M2”即可完成設(shè)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(shù)頁面0、1（圖片需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度），下載參數(shù)頁面0時(shí)，需要設(shè)置四個(gè)數(shù)值區(qū)域?qū)?yīng)寄存器為：S0,S10,S20,S21;

下載參數(shù)頁面1時(shí)，需要設(shè)置四個(gè)數(shù)值區(qū)域?qū)?yīng)寄存器為：S22,S23,S4,S4;

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


通過移動(dòng)光標(biāo)鍵，可分別對以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；系統(tǒng)將自動(dòng)按設(shè)置對應(yīng)的寄存器序號分別對應(yīng)S型變量：S0,S10,S20,S21,S22,S23，用戶程序中的取值指令將自動(dòng)獲取你設(shè)置的參數(shù)數(shù)值。

13.狀態(tài)信息顯示的實(shí)現(xiàn)

預(yù)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)畫面0；

在程序中使用寄存器/變量：M1，對加工次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；

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(yùn)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(dòng)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(xiàng)目正式立項(xiàng)后，首先確定了步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器選型，進(jìn)而確定了機(jī)械結(jié)構(gòu)；機(jī)械的初次定型耗時(shí)2周左右，而控制系統(tǒng)軟件在了解灌注機(jī)工藝流程之后，編寫程序耗時(shí)一個(gè)小時(shí)左右；在機(jī)械初次定型后，花費(fèi)3個(gè)小時(shí)左右的調(diào)試，控制系統(tǒng)已基本滿足了設(shè)計(jì)要求；后來，機(jī)械結(jié)構(gòu)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(yīng)此類非標(biāo)應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)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(shè)備廠商可以把精力集中在自己擅長的機(jī)械結(jié)構(gòu)上：設(shè)備產(chǎn)品早一天上市，就能獲得更多的市場機(jī)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(jìn)行痛苦的編程調(diào)試，步進(jìn)脈沖定量控制、速度控制捉襟見肘，等等?？傊?，選用了合適的控制系統(tǒng)，你的產(chǎn)品就成功了一半。