作者：姚利民 www.crtmotion.com
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摘要：利用科瑞特自動(dòng)化DMC110A運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制的高效加速、高速運(yùn)行、高精準(zhǔn)的定位功能，實(shí)現(xiàn)送料系統(tǒng)的定位需求；利用DMC110A運(yùn)動(dòng)控制器的寄存器器指令、運(yùn)算指令及可視參數(shù)輸入模式，實(shí)現(xiàn)了送料系統(tǒng)靈活更改參數(shù)的需求；利用DMC110A運(yùn)動(dòng)控制器靈活的IO口指令，實(shí)現(xiàn)了送料系統(tǒng)自動(dòng)化加工的輸入檢測(cè)、輸出控制的需求；利用DMC110A控制器開放的顯示指令，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的顯示需求。
關(guān)鍵詞：
DMC110A運(yùn)動(dòng)控制器 步進(jìn)電機(jī) 定長送料 科瑞特自動(dòng)化；
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1. 引言
實(shí)際的工業(yè)自動(dòng)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(shè)備：早期的設(shè)備主要以機(jī)械定位為主，例如利用控制汽缸的有效行程實(shí)現(xiàn)定位，特點(diǎn)是：原理簡單、設(shè)備成本及維護(hù)成本低，但最大的缺點(diǎn)就是精度不高、一致性差，目前以逐步淘汰；當(dāng)前用的比較多的是以PLC或自制單板系統(tǒng)，控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，基本可以解決定位精度問題，但以PLC實(shí)現(xiàn)時(shí)，長度參數(shù)或動(dòng)作延時(shí)等參數(shù)改變及調(diào)整時(shí)，幾乎很難在現(xiàn)場實(shí)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(shí)現(xiàn)時(shí)，參數(shù)修改等人機(jī)交互固然可以設(shè)計(jì)進(jìn)去，但開發(fā)費(fèi)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(shí)間的考驗(yàn)；并且由于都不是專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)需要提升送料效率時(shí)，也會(huì)遇到諸多難題；因此，選擇一個(gè)專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)于中小規(guī)模的設(shè)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(dòng)化DMC110A運(yùn)動(dòng)控制器采用高性能“CPU+FPGA”主控，系統(tǒng)資源豐富、功能強(qiáng)大、使用簡單：
- 24K存儲(chǔ)空間：支持1024個(gè)參數(shù)，
- IO接口充足：16個(gè)輸入、8個(gè)輸出，邏輯關(guān)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(biāo)準(zhǔn)的梯形加速曲線；
- 人機(jī)交互便捷：內(nèi)嵌鍵盤模塊、128×64點(diǎn)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(jìn)行便捷的二次編程，對(duì)于非標(biāo)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(jī)編程下載用戶程序，或在鍵盤上直接編程；
3. 應(yīng)用DMC110A的系統(tǒng)分析
相比較PLC編程或其他非專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，如何控制步進(jìn)電機(jī)快速高效的實(shí)現(xiàn)定長啟停，將始終是軟件開發(fā)的難點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)時(shí)，才發(fā)現(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)只能保證以較低的速度運(yùn)行，速度提高，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象：而把這種現(xiàn)象的原因都?xì)w咎與電機(jī)力距不夠，或驅(qū)動(dòng)器性能不好。再加上需要在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度上反復(fù)驗(yàn)證、更改算法，結(jié)果很自然的延長了項(xiàng)目開發(fā)周期，或誤了產(chǎn)品訂單、或喪失了市場良機(jī)。
相反，作為專業(yè)型的DMC系列運(yùn)動(dòng)控制器，科瑞特自動(dòng)化集數(shù)年的運(yùn)動(dòng)控制經(jīng)驗(yàn)，專注與運(yùn)動(dòng)控制理論與實(shí)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(jìn)電機(jī)的起始速度、加速時(shí)間、最高速度（算法就勿勞控制器使用者費(fèi)心）；簡單的運(yùn)動(dòng)指令，可以可靠、精準(zhǔn)地控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度（送料長度與電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度成正比）；簡單方便的顯示指令、及幾種參數(shù)設(shè)置模式，可以便捷的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互：例如各種參數(shù)設(shè)置、顯示運(yùn)行狀態(tài)及產(chǎn)品加工信息。
首先根據(jù)整機(jī)系統(tǒng)特性，計(jì)算出系統(tǒng)的脈沖系數(shù)，即：對(duì)應(yīng)于步進(jìn)電機(jī)設(shè)定好的細(xì)分、絲桿螺距，控制器發(fā)多少脈沖，系統(tǒng)運(yùn)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(shè)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(shí)間（S11）,最高速度（S12）
規(guī)定動(dòng)作參數(shù)為：汽缸延時(shí)（S13）
4. 設(shè)定長度控制功能的實(shí)現(xiàn)
速度指令：SPEEDM／0201 變量值格式速度參數(shù)設(shè)置
說明：1.該指令對(duì)其后的運(yùn)動(dòng)有效；
2.速度曲線為標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間越小(參見加速時(shí)間設(shè)置指令)，其速度曲線越陡峭；
運(yùn)動(dòng)指令：DRVIM /0115 相對(duì)地址/變量值單軸運(yùn)動(dòng)
說明：指令執(zhí)行時(shí)，受控目標(biāo)將沿單軸方向，移動(dòng)#data（S#1）個(gè)脈沖數(shù)。
相關(guān)指令實(shí)現(xiàn)：“
FMOVM F0,S2
FMULM F0,S1
FMOVM M0,F0
SPEEDM S10,S11,S12
DRVIM M0
PAUSE ”
5. 參數(shù)設(shè)置的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)需要設(shè)置的參數(shù)共有6個(gè)：送料長度（S2）, 起始速度（S10），加速時(shí)間（S11）,最高速度（S12），汽缸延時(shí)（S13），脈沖系數(shù)（S1）；
脈沖系數(shù)由于為設(shè)備固有參數(shù)，一般不會(huì)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(shè)置模式中設(shè)置或更改。
其它參數(shù)可能比較頻繁的需要改動(dòng)，因此在可視參數(shù)設(shè)置模式中設(shè)置或更改；
制作可視參數(shù)液晶畫面：
將這兩個(gè)液晶畫面分別下載至控制器參數(shù)畫面‘0’、‘1’，并分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的寄存器序號(hào)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(jī)狀態(tài)下，按“Par”，即可進(jìn)入可視參數(shù)設(shè)置模式，可以對(duì)五個(gè)可視參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
在控制器待機(jī)狀態(tài)下，按“Mode”，按“2”，輸入密碼“******”,即可進(jìn)入密碼保護(hù)參數(shù)設(shè)置模式，在此模式下可以對(duì)所以參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在本實(shí)例中，可以對(duì)S1:脈沖系數(shù)進(jìn)行設(shè)置；
6. 狀態(tài)信息顯示的實(shí)現(xiàn)
一般情況下，設(shè)備運(yùn)行需要顯示的信息主要有：送料長度、運(yùn)行速度、加工數(shù)量、提示待機(jī)或工作中。制作以下圖片：
將這兩個(gè)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(yùn)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(biāo)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(shè)置為M0－M15中的某個(gè)M型變量用戶需要在程序的循環(huán)中用加一指令來維護(hù)；
“4”顯示4個(gè)狀態(tài)界面的某個(gè)單元內(nèi)容（32個(gè)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(guān)指令實(shí)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(dòng)化DMC110A運(yùn)動(dòng)控制器完成了多例實(shí)踐應(yīng)用，總體來說：項(xiàng)目完成周期短，充分發(fā)揮了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)有特性，系統(tǒng)工作可靠、外觀大方、性價(jià)比極高，設(shè)備制造廠商可以將主要精力集中在提升機(jī)械性能上，相比PLC或單板系統(tǒng)來講，優(yōu)勢(shì)極為明顯。
因此，極具推廣價(jià)值。
8. 參考文獻(xiàn)
【1】 《CRT-DMC手冊(cè)》：深圳市科瑞特自動(dòng)化產(chǎn)品手冊(cè)
9. 版權(quán)說明
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