松下plc在自動加樣儀控制系統中的應用

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1、松下PLC在自動加樣儀控制系統中的應用1引言可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心,綜合微機技術、電子應用技術、自動控制技術及通信技術而發(fā)展起來的工業(yè)自動化控制裝置。PLC是一種高性價比的控制裝置。由于其具有抗干擾能力強、可靠性高、控制系統結構簡單、通用性強、應用靈活、編程方便,易于使用、功能完善,擴展能力強、PLC控制系統設計、安裝、調試方便等特點,被廣泛用于控制各種類型的機械或自動化生產過程中。而在自動控制系統中常用的執(zhí)行原件步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。當步進驅動器接收到一個脈沖信號時,它就驅動步進電機按設定的

2、方向轉動一個固定的角度(即步距角)。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的。2自動加樣儀控制系統的實現自動加樣儀主要用于液體的分配和轉移,應用領域非常廣泛,包括臨床檢驗、制藥、生命科學研究、動植物檢驗檢疫和研究等,具有ELISA,ALT,血型試驗的加樣、稀釋、加試劑、混合、標本匯集、留樣等液體處理功能。自動加樣儀在工作過程中樣液托盤的前后移動,針架的取針和上下移動,注射器活塞的上下移動,要用到多個步進電機才能對每個動作做到精確的控制,所以要有多軸脈沖輸出來分別控制這幾臺步進電機,故選用松下FPX-C60T型PLC(晶體管輸出型

3、)。FPX-C60T型PLC內置了4軸的脈沖輸出功能,而一般的PLC必須使用高級機種或位控專用單元,或使用2臺以上多軸控制設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臺單元設備就可實現,既節(jié)省空間、又降低成本。因此,本系統采用松下PLC為控制核心,步進電動機為執(zhí)行元件的開環(huán)控制系統,實現了自動加樣儀的自動控制。2.1控制系統的組成3.自動加樣儀的控制系統主要是以松下FPX-C60T型PLC為自動控制系統的核心;控制系統中選用的步進電機是57mmHB和42mmHB系列步進電機。步進電機驅動器選用的是2HB605MAE細分驅動器,此

4、驅動器是等角度、恒力矩、細分型高性能步進驅動器,驅動電壓DC24~60V,采用單電源供電。驅動器接線圖如圖1所示。圖1驅動器接線圖2.2自動加樣儀的控制要求自動加樣儀的控制要求如下:開始時先把樣液托盤放進加樣儀的移動架上定位,接著按下回零按鈕使每個動作回到初始位置,然后按下開始按鈕開始工作。工作流程為:步進電機控制移動架帶動樣液托盤往前運動;靠近針筒時停下;針架下降;移動架繼續(xù)前移使針管卡在針筒加緊板上;牽引電磁鐵動作夾緊針筒;針架上升;移動架繼續(xù)前移到樣液瓶的上方;針架下降;開始抽液;針架上升;移動架繼續(xù)前移到試管的上方;針架下降;開始注液;針

5、架上升;移動架后移到與針筒對齊的位置;針架下降放針;針架上升。這就完成了1次循環(huán)。在此自動加樣儀中共有4排×8=32個試管,可以按此循環(huán)4次完成整批操作。在控制系統中設有急停按鈕,無論何種狀態(tài)按下急停按鈕后,整個系統所有設備停止運行。自動加樣儀的三維實體圖見圖2?! ”恚笔亲詣蛹訕觾x控制系統設計中PLC的圖2自動加樣儀Fig.2TheautomaticsampleinjectorI/O分配表,其輸入信號包括回零按鈕,針架、移動架、活塞各個動作的極限開關信號,開始和急停按鈕;輸出信號包括3路驅動步進電機的脈沖輸出信號和脈沖方向輸出信號,壓緊電磁鐵和

6、夾緊電磁鐵的輸出信號。2.3控制系統的位置控制在自動控制系統中用步進電機作為執(zhí)行元件能做到較高的控制精度。步進電機出廠時給定的步距角為0.9°/1.8°(表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°),這個步距角可以稱之為“電機固有步距角”,它不一定是電機實際工作時的真正步距角,真正的步距角和驅動器有關。步進電機每轉一圈步進值為200步,步進電機的步長是0.04mm/step。一般步進電機的精度為步進角的3%~5%,且不累積,為了提高電機的運轉精度,可以采用細分技術。如果細分驅動器的細分數設置為10時,那么步進電機的運轉分辨率為每個脈沖0.18

7、°,步進電機每轉一圈步進值為2000步,步進電機的步長也就變成了0.004mm/step。移動架的前后移動要用步進電機驅動同步帶來拖動,選用的同步帶的齒距為5.08mm,同步帶輪齒數為28,同步帶輪轉一圈移動架移動的位移為1424mm,10細分時所需要的脈沖數為2000,這樣拖動一定位移所需的脈沖數就可以簡單的算出。再假設針筒的內徑為10mm,設置為10細分時,則要吸?。玻恚痰臉右盒枰拿}沖數n可以計算為n=v0.004πr2=0.004×32000.14×52=63702.控制系統的軟件設計FPX-C60T型PLC的編程軟件用的是FP-WING

8、R,其具有3種編程模式(梯形圖模式、邏輯圖模式、指令模式),可以進行聯機調試,監(jiān)控寄存器和繼電器的狀態(tài),隨時改變PLC的狀態(tài)(編程/運行

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