DMC130A控制器在雙液定量灌注機系統中的應用

摘要：利用DMC130A高精準的直線插補特性，驅動步進電機旋轉設定圈數，帶動齒輪泵，實現精確的雙液定量；利用DMC130A控制器的寄存器器指令、運算指令，實現對不同出膠比例靈活更改參數的需求；利用DMC300A控制器開放的顯示指令，實現了設備運行時狀態信息的顯示需求。

　　關鍵詞：DMC130A運動控制器 步進電機 雙液定量灌注 點膠機 科瑞特自動化；

　　1.   引言

　　實際的工業生產中，存在大量需要使用AB膠的場合。根據使用場合的區別、及不同的AB膠材質，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，但在實際的工業生產中，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，手工攪拌；再裝入注射器或塑膠袋，手工擠/壓出，憑經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的雙液定量灌注機系統，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。

作者:張偉 聯系電話：13927404633 來自深圳市科瑞特自動化技術有限公司

　　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，系統資源豐富、功能強大、使用簡單：

1、24K存儲空間：支持1024個參數，

2、IO接口充足：16個輸入、8個輸出，邏輯關系在程序中確定，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、高性能內核模塊：系統提供一套完整的指令系統，支持用戶進行便捷的二次編程，對于非標數控系統，完全優越于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；

　　應用DMC130A的系統分析

　　科瑞特自動化DMC130A控制器在該灌注機系統上的應用，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”或專用系統來講，卻都顯得或復雜、或使用不便、或開發周期長，換句話講，專業的運動控制器，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，實現兩種膠水的均勻攪拌；

參數輸入接口設置為：針對不同的產品對膠量的要求，僅需設置出膠量（體積單位）；根據實際膠水的粘稠度，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、當前狀態等信息；

啟停控制：“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；

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

       步進電機運動控制功能的實現

　　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；根據實際測算出的出膠量與脈沖數的系數，計算得到X、Y軸分別應發的脈沖數；

速度值計算：由設定的出膠速度（ml/10s），根據實際測算出的出膠量與脈沖數的系數，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；

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

       MOVM   M12,S10

       MUL             M12,165 ‘(實際測算的脈沖系數，即0.1ml流量對應脈沖數多少)

       JLD        SP00,M12,3000

       MOV             M10,3000      

       JMP       SP20

SP00:MOVM        M10,M12

       DIV        M10,2

       JMP SP20

SP20: MOV   M11,800

       SPEEDM 3,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； S23：Y軸脈沖系數）

       MOVM M0,S20

       ADDM M0,S21

       MOVM M1,S0

       MULM M1,S20

       MULM M1,S22

       DIVM M1,M0

       MOVM M2,S0

       MULM M2,S21

       MULM M2,S23

       DIVM M2,M0

經過計算，指令“LINIM 3,M1,M2”即可完成設定的出膠動作。

12.            參數設置的實現

系統工作需要設置的參數為：出膠總量、A膠比例、B膠比例、出膠速度、A膠系數、B膠系數等。預先繪制128×64象素圖片：

  

將上述兩個圖片分別下載至控制器參數頁面0、1（圖片需要順時針旋轉90度），

下載參數頁面0時，需要設置四個數值區域對應寄存器為：S0,S10,S20,S21;

下載參數頁面1時，需要設置四個數值區域對應寄存器為：S22,S23,S4,S4;

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

   

通過移動光標鍵，可分別對以上參數進行設置；系統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數值。

13.            狀態信息顯示的實現

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畫面0；

在程序中使用寄存器/變量：M1，對加工次數進行計數；

在程序中，IN0啟動之前，使用如下程序：

       DISPLAY 0,0,0

       DISPLAY 6,S0,4

       DISPLAY 6,S10,5

       DISPLAY 4,4,6

       DISPLAY 6,M0,6

運行程序后，在腳踏開關（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：

       DISPLAY 4,4,6

       DISPLAY 6,M1,6

       DISPLAY 4,6,7

腳踏開關（IN0）按下之后，即灌注工作過程中，

顯示如右圖的界面：

14.            效果及結論

在該項目正式立項后，首先確定了步進電機及驅動器選型，進而確定了機械結構；機械的初次定型耗時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個小時左右的調試，控制系統已基本滿足了設計要求；后來，機械結構進行了部分必須的技術改進（主要為出膠口攪拌技術），經在多家工廠的產品批量灌注生產及測試，控制系統可靠、精確。

因此，對應此類非標應用步進電機的控制系統，使用DMC300A控制器，可以做到性能可靠、開發周期短，使設備廠商可以把精力集中在自己擅長的機械結構上：設備產品早一天上市，就能獲得更多的市場機會；省去了專用控制系統繁雜、長周期的開發過程，又不會出現使用PLC進行痛苦的編程調試，步進脈沖定量控制、速度控制捉襟見肘，等等。

總之，選用了合適的控制系統，你的產品就成功了一半。