DMC110A運動控制器在送料系統(tǒng)中的應用

摘要：利用科瑞特自動化DMC110A運動控制器對步進電機控制的高效加速、高速運行、高精準的定位功能，實現(xiàn)送料系統(tǒng)的定位需求；利用DMC110A運動控制器的寄存器器指令、運算指令及可視參數(shù)輸入模式，實現(xiàn)了送料系統(tǒng)靈活更改參數(shù)的需求；利用DMC110A運動控制器靈活的IO口指令，實現(xiàn)了送料系統(tǒng)自動化加工的輸入檢測、輸出控制的需求；利用DMC110A控制器開放的顯示指令，實現(xiàn)了設備運行時狀態(tài)信息的顯示需求。

　　關鍵詞： DMC110A運動控制器 步進電機 定長送料 科瑞特自動化； 

　　1.   引言

　　實際的工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，隨處可見大量的涉及定長送料并加工的設備：早期的設備主要以機械定位為主，例如利用控制汽缸的有效行程實現(xiàn)定位，特點是：原理簡單、設備成本及維護成本低，但最大的缺點就是精度不高、一致性差，目前以逐步淘汰；當前用的比較多的是以PLC或自制單板系統(tǒng)，控制步進電機實現(xiàn)，基本可以解決定位精度問題，但以PLC實現(xiàn)時，長度參數(shù)或動作延時等參數(shù)改變及調(diào)整時，幾乎很難在現(xiàn)場實現(xiàn)，如果在系統(tǒng)中再加入“文本顯示”，一方面增加了太多的成本，另一方面，開發(fā)難度也加大；以單板系統(tǒng)實現(xiàn)時，參數(shù)修改等人機交互固然可以設計進去，但開發(fā)費用大、開發(fā)周期長，并且系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性也需要經(jīng)過長時間的考驗；并且由于都不是專業(yè)的運動控制系統(tǒng)，當需要提升送料效率時，也會遇到諸多難題；因此，選擇一個專業(yè)的運動控制系統(tǒng)，對于中小規(guī)模的設備廠商來講，將是最合適的選擇。

　　2.   DMC110A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(tǒng)資源豐富、功能強大、使用簡單：

　　24K存儲空間：支持1024個參數(shù)， 

　　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； 

　　高速高性能：支持100KHz脈沖頻率，標準的梯形加速曲線； 

　　人機交互便捷：內(nèi)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； 

　　高性能內(nèi)核模塊：系統(tǒng)提供一套完整的指令系統(tǒng)，支持用戶進行便捷的二次編程，對于非標數(shù)控系統(tǒng)，完全優(yōu)越于G代碼編程； 

　　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；

　　3.   應用DMC110A的系統(tǒng)分析

　　相比較PLC編程或其他非專業(yè)的運動控制系統(tǒng)，如何控制步進電機快速高效的實現(xiàn)定長啟停，將始終是軟件開發(fā)的難點，并且經(jīng)常被開發(fā)人員所忽視。往往是系統(tǒng)功能基本實現(xiàn)時，才發(fā)現(xiàn)控制步進電機運轉(zhuǎn)只能保證以較低的速度運行，速度提高，步進電機就會出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象：而把這種現(xiàn)象的原因都歸咎與電機力距不夠，或驅(qū)動器性能不好。再加上需要在電機運轉(zhuǎn)精度上反復驗證、更改算法，結(jié)果很自然的延長了項目開發(fā)周期，或誤了產(chǎn)品訂單、或喪失了市場良機。

　　       相反，作為專業(yè)型的DMC系列運動控制器，科瑞特自動化集數(shù)年的運動控制經(jīng)驗，專注與運動控制理論與實踐，解決以上問題就顯得易如反掌：簡單的速度指令可以靈活、精確的控制步進電機的起始速度、加速時間、最高速度（算法就勿勞控制器使用者費心）；簡單的運動指令，可以可靠、精準地控制步進電機旋轉(zhuǎn)的角度（送料長度與電機旋轉(zhuǎn)角度成正比）；簡單方便的顯示指令、及幾種參數(shù)設置模式，可以便捷的實現(xiàn)人機交互：例如各種參數(shù)設置、顯示運行狀態(tài)及產(chǎn)品加工信息。

　　首先根據(jù)整機系統(tǒng)特性，計算出系統(tǒng)的脈沖系數(shù)，即：對應于步進電機設定好的細分、絲桿螺距，控制器發(fā)多少脈沖，系統(tǒng)運行單位長度（mm）。脈沖系數(shù)可以為小數(shù)。規(guī)定寄存器S1為脈沖系數(shù)。

　　規(guī)定設備要求的定長數(shù)值為寄存器S2;(長度單位，例如毫米，可以為小數(shù))；

　　規(guī)定速度參數(shù)為：起始速度（S10），加速時間（S11）,最高速度（S12）

　　規(guī)定動作參數(shù)為：汽缸延時（S13）

　　4.   設定長度控制功能的實現(xiàn)

　　速度指令：SPEEDM／0201      變量值格式速度參數(shù)設置

　　說明：1.該指令對其后的運動有效；

　　         2.速度曲線為標準梯形加速；

　　         3.參數(shù)單位為脈沖頻率，最低速度>1,最高速度<100000，加速時間越小(參見加速時間設置指令)，其速度曲線越陡峭；

　　運動指令：DRVIM /0115       相對地址/變量值單軸運動

　　說明：指令執(zhí)行時，受控目標將沿單軸方向，移動#data（S#1）個脈沖數(shù)。

　　    相關指令實現(xiàn)：“

　　              FMOVM F0,S2

　　              FMULM F0,S1

　　              FMOVM M0,F0

　　              SPEEDM S10,S11,S12

　　              DRVIM M0

　　              PAUSE          ”

　　5.   參數(shù)設置的實現(xiàn)

　　系統(tǒng)需要設置的參數(shù)共有6個：送料長度（S2）, 起始速度（S10），加速時間（S11）,最高速度（S12），汽缸延時（S13），脈沖系數(shù)（S1）；

　　脈沖系數(shù)由于為設備固有參數(shù)，一般不會輕易改變，并且防止意外修改，因此規(guī)定在有密碼包含的參數(shù)設置模式中設置或更改。

　　其它參數(shù)可能比較頻繁的需要改動，因此在可視參數(shù)設置模式中設置或更改；

　　制作可視參數(shù)液晶畫面：

　　將這兩個液晶畫面分別下載至控制器參數(shù)畫面‘0’、‘1’，并分別設置對應的寄存器序號為S2、S10、S11、S12(參數(shù)畫面0)，S13、S20、S20、S20（參數(shù)畫面1）。

　　使用：控制器待機狀態(tài)下，按“Par”，即可進入可視參數(shù)設置模式，可以對五個可視參數(shù)進行設置。

　　在控制器待機狀態(tài)下，按“Mode”，按“2”，輸入密碼“******”,即可進入密碼保護參數(shù)設置模式，在此模式下可以對所以參數(shù)進行設置，在本實例中，可以對S1:脈沖系數(shù)進行設置；

　　6.   狀態(tài)信息顯示的實現(xiàn)

　　一般情況下，設備運行需要顯示的信息主要有：送料長度、運行速度、加工數(shù)量、提示待機或工作中。制作以下圖片：

　　將這兩個圖片分別下載至控制器狀態(tài)畫面‘0’、‘1’；

　　顯示指令： DISPLAY #data1, #data2, #data3 / #data1, S#2, #data3

　　說明：調(diào)用顯示指令，用于顯示程序運行中用戶想要看到的信息。

　　#data1：顯示格式；#data2或S#2：顯示內(nèi)容；#data3：顯示位置。

　　顯示格式：“0”顯示整屏(DISPLAY 0,X,0)；可以整屏顯示4屏界面“X=0～3”；

　　“1”固定格式顯示坐標值(DISPLAY 1,0,0)；

　　“2”固定格式顯示加工（完成）次數(shù)(DISPLAY 2,S#2,0)；加工次數(shù)可以設置為M0－M15中的某個M型變量用戶需要在程序的循環(huán)中用加一指令來維護；

　　“4”顯示4個狀態(tài)界面的某個單元內(nèi)容（32個單元之一）(DISPLAY 4, #data2,#data3)；

　　“6”在顯示界面的“4～7”位置，顯示S/M型參數(shù)的數(shù)值(DISPLAY 6,S#2,#data3)；

　　“9”清屏(DISPLAY 9,0,0)。

　　相關指令實現(xiàn)：“

　　       DISPLAY 0,0,0

　　       DISPLAY 6,M1,5

　　       DISPLAY 6,S2,6

　　       DISPLAY 6,S12,7

　　WAIT0:   JNB WAIT0,I0

　　       DISPLAY 4,8,4

　　       INC M1

　　       ……       ”

　　7.   效果及結(jié)論

　　筆者已在珠三角地區(qū)使用科瑞特自動化DMC110A運動控制器完成了多例實踐應用，總體來說：項目完成周期短，充分發(fā)揮了步進電機的應有特性，系統(tǒng)工作可靠、外觀大方、性價比極高，設備制造廠商可以將主要精力集中在提升機械性能上，相比PLC或單板系統(tǒng)來講，優(yōu)勢極為明顯。

　　因此，極具推廣價值。

　　8.   參考文獻

　　【1】 《CRT-DMC手冊》：深圳市科瑞特自動化產(chǎn)品手冊

作者  張偉：  13927404633