摘要：探讨松下PLc在自动加样仪自动控制系统中多轴脉冲输出驱动步进电机的应用。针对自动加样仪的控制系统中不但要求有多轴的脉冲输出来驱动步进电机．日每个动作要求响应快、精度高的条件下，应用松下FPx c60T型PLc来控制自动加样仪实现各种规定的工序动作。经过对自动加样仪的调试，用松下FPx c60T型PLc能很好地满足其动作要求．达到预期目的。FPx晶体管输出型PL(：基本上只使用单台单元设备就可以完成4轴的脉冲输出功能，既节省空间，又能降低成本，使用范围更大。
关键词：PLC；自动加样仪；自动控制系统
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PI。C(晶体管输出型)。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****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
自动加样仪的控制系统主要是以松下FPXC60T型PLC为自动控制系统的核心；控制系统巾选用的步进电机是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DC24～60 V，采用单电源供电。驱动器接线图如图l所示。
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，然后按下丌始按钮开始工作。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七；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E方；针架下降；开始注液；针架上升；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巾Plc的I／0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O.9。／1．8。(表示半步工作时为0．9、整步工作时为l.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0.04 mm／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lO时．那么步进电机的运转分辨率为每个脉冲O．18。，步进电机每转一圈步进值为2 000步，步进电机的步长也就变成了O．004 mm／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5．08 mm，同步带轮齿数为28，同步带轮转一圈移动架移动的位移为142．24mm，10细分时所需要的脉冲数为200O，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10 mm，设置为10细分时，则要吸取2 mL的样液需要的脉冲数n可以计算为
3控制系统的软件设计
FPx—C60T型PLC的编程软件用的是FP—wIN GR，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)。利用此PLc提供的高速计数器控制，脉冲输出控制指令FO(MV)，高速计数器／脉冲输出经过值的写入和读出指令F1(DMV)，脉冲输出(带通道指定)F171(sPDH)，数据传输指令，数据比较指令及一些特殊功能指令，可较方便地实现对步进电机的准确定位和调速控制。截取的部分梯形图如图3所示。在此梯形图中可以清楚地看到初速度、****速度、加减速时间、目标值(脉冲数量)等参数。
4结论
本自动加样仪自动控制系统使用松下FPXc60T型PLc，控制其完成各种规定的工序动作，实现了加样仪加样过程中的移动、取针、加样等的自动化，可以简化控制线路，节省成本．提高了工作效率。不但省略了许多繁琐的中间控制环节，还大大提高了可靠性和精确性，达到了理想的效果。
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