松下plc在自动加样仪控制系统中的应用

《松下plc在自动加样仪控制系统中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、松下ＰＬＣ在自动加样仪控制系统中的应用１引言可编程控制器（ＰＬＣ）是以微处理器为核心，综合微机技术、电子应用技术、自动控制技术及通信技术而发展起来的工业自动化控制装置。ＰＬＣ是一种高性价比的控制装置。由于其具有抗干扰能力强、可靠性高、控制系统结构简单、通用性强、应用灵活、编程方便，易于使用、功能完善，扩展能力强、ＰＬＣ控制系统设计、安装、调试方便等特点，被广泛用于控制各种类型的机械或自动化生产过程中。而在自动控制系统中常用的执行原件步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的

2、方向转动一个固定的角度（即步距角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。２自动加样仪控制系统的实现自动加样仪主要用于液体的分配和转移，应用领域非常广泛，包括临床检验、制药、生命科学研究、动植物检验检疫和研究等，具有ＥＬＩＳＡ，ＡＬＴ，血型试验的加样、稀释、加试剂、混合、标本汇集、留样等液体处理功能。自动加样仪在工作过程中样液托盘的前后移动，针架的取针和上下移动，注射器活塞的上下移动，要用到多个步进电机才能对每个动作做到精确的控制，所以要有多轴脉冲输出来分别控制这几台步进电机，故选用松下ＦＰＸ－Ｃ６０Ｔ型ＰＬＣ（晶体管输出型

3、）。ＦＰＸ－Ｃ６０Ｔ型ＰＬＣ内置了４轴的脉冲输出功能，而一般的ＰＬＣ必须使用高级机种或位控专用单元，或使用２台以上多轴控制设备才能完成多轴控制，但ＦＰＸ晶体管输出型ＰＬＣ基本上只使用１台单元设备就可实现，既节省空间、又降低成本。因此，本系统采用松下ＰＬＣ为控制核心，步进电动机为执行元件的开环控制系统，实现了自动加样仪的自动控制。２．１控制系统的组成３．自动加样仪的控制系统主要是以松下ＦＰＸ－Ｃ６０Ｔ型ＰＬＣ为自动控制系统的核心；控制系统中选用的步进电机是５７ｍｍＨＢ和４２ｍｍＨＢ系列步进电机。步进电机驱动器选用的是２ＨＢ６０５ＭＡＥ细分驱动器，此

4、驱动器是等角度、恒力矩、细分型高性能步进驱动器，驱动电压ＤＣ２４～６０Ｖ，采用单电源供电。驱动器接线图如图１所示。图１驱动器接线图２．２自动加样仪的控制要求自动加样仪的控制要求如下：开始时先把样液托盘放进加样仪的移动架上定位，接着按下回零按钮使每个动作回到初始位置，然后按下开始按钮开始工作。工作流程为：步进电机控制移动架带动样液托盘往前运动；靠近针筒时停下；针架下降；移动架继续前移使针管卡在针筒加紧板上；牵引电磁铁动作夹紧针筒；针架上升；移动架继续前移到样液瓶的上方；针架下降；开始抽液；针架上升；移动架继续前移到试管的上方；针架下降；开始注液；针

5、架上升；移动架后移到与针筒对齐的位置；针架下降放针；针架上升。这就完成了１次循环。在此自动加样仪中共有４排×８＝３２个试管，可以按此循环４次完成整批操作。在控制系统中设有急停按钮，无论何种状态按下急停按钮后，整个系统所有设备停止运行。自动加样仪的三维实体图见图２。　　表１是自动加样仪控制系统设计中ＰＬＣ的图２自动加样仪Ｆｉｇ．２ＴｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｓａｍｐｌｅｉｎｊｅｃｔｏｒＩ／Ｏ分配表，其输入信号包括回零按钮，针架、移动架、活塞各个动作的极限开关信号，开始和急停按钮；输出信号包括３路驱动步进电机的脉冲输出信号和脉冲方向输出信号，压紧电磁铁和

6、夹紧电磁铁的输出信号。２．３控制系统的位置控制在自动控制系统中用步进电机作为执行元件能做到较高的控制精度。步进电机出厂时给定的步距角为０．９°／１．８°（表示半步工作时为０．９°、整步工作时为１．８°），这个步距角可以称之为“电机固有步距角”，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机每转一圈步进值为２００步，步进电机的步长是０．０４ｍｍ／ｓｔｅｐ。一般步进电机的精度为步进角的３％～５％，且不累积，为了提高电机的运转精度，可以采用细分技术。如果细分驱动器的细分数设置为１０时，那么步进电机的运转分辨率为每个脉冲０．１８

7、°，步进电机每转一圈步进值为２０００步，步进电机的步长也就变成了０．００４ｍｍ／ｓｔｅｐ。移动架的前后移动要用步进电机驱动同步带来拖动，选用的同步带的齿距为５．０８ｍｍ，同步带轮齿数为２８，同步带轮转一圈移动架移动的位移为１４２４ｍｍ，１０细分时所需要的脉冲数为２０００，这样拖动一定位移所需的脉冲数就可以简单的算出。再假设针筒的内径为１０ｍｍ，设置为１０细分时，则要吸取２ｍＬ的样液需要的脉冲数ｎ可以计算为ｎ＝ｖ０．００４πｒ２＝０．００４×３２０００．１４×５２＝６３７０２．控制系统的软件设计ＦＰＸ－Ｃ６０Ｔ型ＰＬＣ的编程软件用的是ＦＰ－ＷＩＮＧ

8、Ｒ，其具有３种编程模式（梯形图模式、逻辑图模式、指令模式），可以进行联机调试，监控寄存器和继电器的状态，随时改变ＰＬＣ的状态（编程／运行