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《DMC110A运动控制器在送料系统中的应用》

CrtMotion  发表于 2008/7/29 15:08:31      1702 查看 19 回复  [上一主题]  [下一主题]

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作者：姚利民 www.crtmotion.com
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摘要：利用科瑞特自动化DMC110A运动控制器对步进电机控制的高效加速、高速运行、高精准的定位功能，实现送料系统的定位需求；利用DMC110A运动控制器的寄存器器指令、运算指令及可视参数输入模式，实现了送料系统灵活更改参数的需求；利用DMC110A运动控制器灵活的IO口指令，实现了送料系统自动化加工的输入检测、输出控制的需求；利用DMC110A控制器开放的显示指令，实现了设备运行时状态信息的显示需求。
关键词：
DMC110A运动控制器 步进电机 定长送料 科瑞特自动化；
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1.   引言
实际的工业自动化生产过程中，随处可见大量的涉及定长送料并加工的设备：早期的设备主要以机械定位为主，例如利用控制汽缸的有效行程实现定位，特点是：原理简单、设备成本及维护成本低，但最大的缺点就是精度不高、一致性差，目前以逐步淘汰；当前用的比较多的是以PLC或自制单板系统，控制步进电机实现，基本可以解决定位精度问题，但以PLC实现时，长度参数或动作延时等参数改变及调整时，几乎很难在现场实现，如果在系统中再加入“文本显示”，一方面增加了太多的成本，另一方面，开发难度也加大；以单板系统实现时，参数修改等人机交互固然可以设计进去，但开发费用大、开发周期长，并且系统的稳定性、可靠性也需要经过长时间的考验；并且由于都不是专业的运动控制系统，当需要提升送料效率时，也会遇到诸多难题；因此，选择一个专业的运动控制系统，对于中小规模的设备厂商来讲，将是最合适的选择。
2.   DMC110A控制器简介
科瑞特自动化DMC110A运动控制器采用高性能“CPU+FPGA”主控，系统资源丰富、功能强大、使用简单：
  • 24K存储空间：支持1024个参数，
  • IO接口充足：16个输入、8个输出，逻辑关系在程序中确定，功能可完全自定义；
  • 高速高性能：支持100KHz脉冲频率，标准的梯形加速曲线；
  • 人机交互便捷：内嵌键盘模块、128×64点阵液晶显示，提供显示指令，用户可灵活控制显示；
  • 高性能内核模块：系统提供一套完整的指令系统，支持用户进行便捷的二次编程，对于非标数控系统，完全优越于G代码编程；
  • 编程方便：可在PC机编程下载用户程序，或在键盘上直接编程；
3.   应用DMC110A的系统分析
相比较PLC编程或其他非专业的运动控制系统，如何控制步进电机快速高效的实现定长启停，将始终是软件开发的难点，并且经常被开发人员所忽视。往往是系统功能基本实现时，才发现控制步进电机运转只能保证以较低的速度运行，速度提高，步进电机就会出现丢步的现象：而把这种现象的原因都归咎与电机力距不够，或驱动器性能不好。再加上需要在电机运转精度上反复验证、更改算法，结果很自然的延长了项目开发周期，或误了产品订单、或丧失了市场良机。
       相反，作为专业型的DMC系列运动控制器，科瑞特自动化集数年的运动控制经验，专注与运动控制理论与实践，解决以上问题就显得易如反掌：简单的速度指令可以灵活、精确的控制步进电机的起始速度、加速时间、最高速度（算法就勿劳控制器使用者费心）；简单的运动指令，可以可靠、精准地控制步进电机旋转的角度（送料长度与电机旋转角度成正比）；简单方便的显示指令、及几种参数设置模式，可以便捷的实现人机交互：例如各种参数设置、显示运行状态及产品加工信息。
首先根据整机系统特性，计算出系统的脉冲系数，即：对应于步进电机设定好的细分、丝杆螺距，控制器发多少脉冲，系统运行单位长度（mm）。脉冲系数可以为小数。规定寄存器S1为脉冲系数。
规定设备要求的定长数值为寄存器S2;(长度单位，例如毫米，可以为小数)；
规定速度参数为：起始速度（S10），加速时间（S11）,最高速度（S12）
规定动作参数为：汽缸延时（S13）
4.   设定长度控制功能的实现
速度指令：SPEEDM／0201      变量值格式速度参数设置
说明：1.该指令对其后的运动有效；
         2.速度曲线为标准梯形加速；
         3.参数单位为脉冲频率，最低速度>1,最高速度<100000，加速时间越小(参见加速时间设置指令)，其速度曲线越陡峭；
运动指令：DRVIM /0115       相对地址/变量值单轴运动
说明：指令执行时，受控目标将沿单轴方向，移动#data（S#1）个脉冲数。
    相关指令实现：“
              FMOVM F0,S2
              FMULM F0,S1
              FMOVM M0,F0
              SPEEDM S10,S11,S12
              DRVIM M0
              PAUSE          ”
5.   参数设置的实现
系统需要设置的参数共有6个：送料长度（S2）, 起始速度（S10），加速时间（S11）,最高速度（S12），汽缸延时（S13），脉冲系数（S1）；
脉冲系数由于为设备固有参数，一般不会轻易改变，并且防止意外修改，因此规定在有密码包含的参数设置模式中设置或更改。
其它参数可能比较频繁的需要改动，因此在可视参数设置模式中设置或更改；
制作可视参数液晶画面：
将这两个液晶画面分别下载至控制器参数画面‘0’、‘1’，并分别设置对应的寄存器序号为S2、S10、S11、S12(参数画面0)，S13、S20、S20、S20（参数画面1）。
使用：控制器待机状态下，按“Par”，即可进入可视参数设置模式，可以对五个可视参数进行设置。
在控制器待机状态下，按“Mode”，按“2”，输入密码“******”,即可进入密码保护参数设置模式，在此模式下可以对所以参数进行设置，在本实例中，可以对S1:脉冲系数进行设置；
6.   状态信息显示的实现
一般情况下，设备运行需要显示的信息主要有：送料长度、运行速度、加工数量、提示待机或工作中。制作以下图片：
将这两个图片分别下载至控制器状态画面‘0’、‘1’；
显示指令： DISPLAY #data1, #data2, #data3 / #data1, S#2, #data3
说明：调用显示指令，用于显示程序运行中用户想要看到的信息。
#data1：显示格式；#data2或S#2：显示内容；#data3：显示位置。
显示格式：“0”显示整屏(DISPLAY 0,X,0)；可以整屏显示4屏界面“X=0～3”；
“1”固定格式显示坐标值(DISPLAY 1,0,0)；
“2”固定格式显示加工（完成）次数(DISPLAY 2,S#2,0)；加工次数可以设置为M0－M15中的某个M型变量用户需要在程序的循环中用加一指令来维护；
“4”显示4个状态界面的某个单元内容（32个单元之一）(DISPLAY 4, #data2,#data3)；
“6”在显示界面的“4～7”位置，显示S/M型参数的数值(DISPLAY 6,S#2,#data3)；
“9”清屏(DISPLAY 9,0,0)。
相关指令实现：“
       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.   效果及结论
笔者已在珠三角地区使用科瑞特自动化DMC110A运动控制器完成了多例实践应用，总体来说：项目完成周期短，充分发挥了步进电机的应有特性，系统工作可靠、外观大方、性价比极高，设备制造厂商可以将主要精力集中在提升机械性能上，相比PLC或单板系统来讲，优势极为明显。
因此，极具推广价值。
8.   参考文献
【1】 《CRT-DMC手册》：深圳市科瑞特自动化产品手册
9.  版权说明
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