dmc130a控制器在雙液定量灌注機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：利用dmc130a高的直線插補(bǔ)特性，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)設(shè)定圈數(shù)，帶動(dòng)齒輪泵，實(shí)現(xiàn)的雙液定量；利用dmc130a控制器的寄存器器指令、運(yùn)算指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同出膠比例靈活更改參數(shù)的需求；利用dmc300a控制器開放的顯示指令，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的顯示需求。
關(guān)鍵詞：dmc130a運(yùn)動(dòng)控制器步進(jìn)電機(jī)雙液定量灌注點(diǎn)膠機(jī)科瑞特自動(dòng)化；
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(duì)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(chǔ)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。
作者:張偉：來自深圳市科瑞特自動(dòng)化技術(shù)有限公司
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(chǔ)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*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(duì)于非標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)，*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；
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(duì)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(duì)于“plc+文本顯示”或“cnc”或系統(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(duì)不同的產(chǎn)品對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)膠水?dāng)嚢璧膶?shí)現(xiàn)、其他膠水膠路、氣閥氣路、膠桶加熱等。
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zui高速度；當(dāng)zui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)zui高速度小于電機(jī)的啟動(dòng)速度時(shí)，起始速度取zui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(duì)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(duì)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。
12.參數(shù)設(shè)置的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)工作需要設(shè)置的參數(shù)為：出膠總量、a膠比例、b膠比例、出膠速度、a膠系數(shù)、b膠系數(shù)等。預(yù)先繪制128×64象素圖片：
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(duì)以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；系統(tǒng)將自動(dòng)按設(shè)置對(duì)應(yīng)的寄存器序號(hào)分別對(duì)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(duì)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，
顯示如右圖的界面：
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、。
因此，對(duì)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(huì)；省去了控制系統(tǒng)繁雜、長周期的開發(fā)過程，又不會(huì)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。
總之，選用了合適的控制系統(tǒng)，你的產(chǎn)品就成功了一半。