摘要：探討松下PLc在自動(dòng)加樣儀自動(dòng)控制系統(tǒng)中多軸脈沖輸出驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用。針對(duì)自動(dòng)加樣儀的控制系統(tǒng)中不但要求有多軸的脈沖輸出來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)．日每個(gè)動(dòng)作要求響應(yīng)快、精度高的條件下，應(yīng)用松下FPx c60T型PLc來控制自動(dòng)加樣儀實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工序動(dòng)作。經(jīng)過對(duì)自動(dòng)加樣儀的調(diào)試，用松下FPx c60T型PLc能很好地滿足其動(dòng)作要求．達(dá)到預(yù)期目的。FPx晶體管輸出型PL(：基本上只使用單臺(tái)單元設(shè)備就可以完成4軸的脈沖輸出功能，既節(jié)省空間，又能降低成本，使用范圍更大。
關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)加樣儀；自動(dòng)控制系統(tǒng)
1 引言
可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心，綜合微機(jī)技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通信技術(shù)而發(fā)展起來的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置PLC是一種高性價(jià)比的控制裝置。由于其具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程方便，易于使用、功能完善，擴(kuò)展能力強(qiáng)、PLc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便等特點(diǎn)，被廣泛用于控制各種類型的機(jī)械或自動(dòng)化生產(chǎn)過程中。而在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行原件步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓�位移的開環(huán)控制元件。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(即步距角)�？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。
2 自動(dòng)加樣儀控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
自動(dòng)加樣儀主要用于液體的分配和轉(zhuǎn)移，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括臨床檢驗(yàn)、制藥、生命科學(xué)研究、動(dòng)植物檢驗(yàn)檢疫和研究等，具有ELIsA，ALT，血型試驗(yàn)的加樣、稀釋、加試劑、混合、標(biāo)本匯集、留樣等液體處理功能。自動(dòng)加樣儀在工作過程中樣液托盤的前后移動(dòng)，針架的取針和上下移動(dòng)，注射器活塞的上下移動(dòng)，要用到多個(gè)步進(jìn)電機(jī)才能對(duì)每個(gè)動(dòng)作做到精確的控制，所以要有多軸脈沖輸出來分別控制這幾臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，故選用松下FPx C60T型PI。C(晶體管輸出型)。FPX C60T型PLc內(nèi)置了4軸的脈沖輸出功能，而一般的PLc必須使用****機(jī)種或位控專用單元，或使用2臺(tái)以上多軸控制設(shè)備才能完成多軸控制，但FPx晶體管輸出型PLc基本上只使用1臺(tái)單元設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)，既節(jié)省空間、又降低成本。因此，本系統(tǒng)采用松下PLc為控制核心，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件的開環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加樣儀的自動(dòng)控制。
2．1控制系統(tǒng)的組成
自動(dòng)加樣儀的控制系統(tǒng)主要是以松下FPXC60T型PLC為自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心；控制系統(tǒng)巾選用的步進(jìn)電機(jī)是57mmHB和42mmHB系列步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選用的是2HB605MAE細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，此驅(qū)動(dòng)器是等角度、恒力矩、細(xì)分型高性能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電壓DC24～60 V，采用單電源供電。驅(qū)動(dòng)器接線圖如圖l所示。
2．2 自動(dòng)加樣儀的控制
要求自動(dòng)加樣儀的控制要求如下：開始時(shí)先把樣液托盤放進(jìn)加樣儀的移動(dòng)架上定位，接著按下回零按鈕使每個(gè)動(dòng)作回到初始位置，然后按下丌始按鈕開始工作。工作流程為：步進(jìn)電機(jī)控制移動(dòng)架帶動(dòng)樣液托盤往前運(yùn)動(dòng)；靠近針筒時(shí)停下；針架下降；移動(dòng)架繼續(xù)前移使針管卡在針筒加緊板七；牽引電磁鐵動(dòng)作夾緊針筒；針架上升；移動(dòng)架繼續(xù)前移到樣液瓶的上方；針架下降；開始抽液；針架上升；移動(dòng)架繼續(xù)前移到試管的E方；針架下降；開始注液；針架上升；移動(dòng)架后移到與針筒對(duì)齊的位置；針架下降放針；針架上升。這就完成了1次循環(huán)。在此自動(dòng)加樣儀中共有4排×8—32個(gè)試管，可以按此循環(huán)4次完成整批操作。在控制系統(tǒng)中設(shè)有急停按鈕，無論何種狀態(tài)按下急停按鈕后，整個(gè)系統(tǒng)所有設(shè)備停止運(yùn)行。自動(dòng)加樣儀的三維實(shí)體圖見圖2。
表1是自動(dòng)加樣儀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)巾Plc的I／0分配表，其輸入信號(hào)包括回零按鈕，針架、移動(dòng)架、活塞各個(gè)動(dòng)作的極限開關(guān)信號(hào)，開始和急停按鈕；輸出信號(hào)包括3路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖輸出信號(hào)和脈沖方向輸出信號(hào)，壓緊電磁鐵和夾緊電磁鐵的輸出信號(hào)。
2．3控制系統(tǒng)的位置
控制在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件能做到較高的控制精度。步進(jìn)電機(jī)出廠時(shí)給定的步距角為O.9。／1．8。(表示半步工作時(shí)為0．9、整步工作時(shí)為l.8。)，這個(gè)步距角可以稱之為“電機(jī)固有步距角”，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈步進(jìn)值為200步，步進(jìn)電機(jī)的步長(zhǎng)是0.04 mm／step。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3％～5％，且不累積．為了提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，可以采用細(xì)分技術(shù)。如果細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為lO時(shí)．那么步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)分辨率為每個(gè)脈沖O．18。，步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈步進(jìn)值為2 000步，步進(jìn)電機(jī)的步長(zhǎng)也就變成了O．004 mm／step。移動(dòng)架的前后移動(dòng)要用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶來拖動(dòng)，選用的同步帶的齒距為5．08 mm，同步帶輪齒數(shù)為28，同步帶輪轉(zhuǎn)一圈移動(dòng)架移動(dòng)的位移為142．24mm，10細(xì)分時(shí)所需要的脈沖數(shù)為200O，這樣拖動(dòng)一定位移所需的脈沖數(shù)就可以簡(jiǎn)單的算出。再假設(shè)針筒的內(nèi)徑為10 mm，設(shè)置為10細(xì)分時(shí)，則要吸取2 mL的樣液需要的脈沖數(shù)n可以計(jì)算為
3控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
FPx—C60T型PLC的編程軟件用的是FP—wIN GR，其具有3種編程模式(梯形圖模式、邏輯圖模式、指令模式)，可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，監(jiān)控寄存器和繼電器的狀態(tài)，隨時(shí)改變PLC的狀態(tài)(編程／運(yùn)行)。利用此PLc提供的高速計(jì)數(shù)器控制，脈沖輸出控制指令FO(MV)，高速計(jì)數(shù)器／脈沖輸出經(jīng)過值的寫入和讀出指令F1(DMV)，脈沖輸出(帶通道指定)F171(sPDH)，數(shù)據(jù)傳輸指令，數(shù)據(jù)比較指令及一些特殊功能指令，可較方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的準(zhǔn)確定位和調(diào)速控制。截取的部分梯形圖如圖3所示。在此梯形圖中可以清楚地看到初速度、****速度、加減速時(shí)間、目標(biāo)值(脈沖數(shù)量)等參數(shù)。
4結(jié)論
本自動(dòng)加樣儀自動(dòng)控制系統(tǒng)使用松下FPXc60T型PLc，控制其完成各種規(guī)定的工序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了加樣儀加樣過程中的移動(dòng)、取針、加樣等的自動(dòng)化，可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本．提高了工作效率。不但省略了許多繁瑣的中間控制環(huán)節(jié)，還大大提高了可靠性和精確性，達(dá)到了理想的效果。
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