臺達自動化注射針刺穿力測試儀解決方案

1 引言

醫(yī)用注射針刺穿力試儀是機電氣一體化醫(yī)用器械生產(chǎn)檢驗設備，是上海某藥機公司的重要產(chǎn)品。廣泛應用于生產(chǎn)醫(yī)學用針的生產(chǎn)廠家。該機利用PLC控制步進電機使醫(yī)用針頭下行使其穿透薄膜，在穿透過程中通過壓力傳感器使針頭所受的力經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換通過通訊傳輸給PLC，通過觸摸屏打印功能打印檢測報告，經(jīng)過數(shù)據(jù)計算和曲線的判斷結(jié)合數(shù)據(jù)判斷，檢測注射針產(chǎn)品刺穿力的質(zhì)量參數(shù)。

2 解決方案

2.1項目設計

（1）測力傳感器的初始化：通過測力傳感器通訊傳過來先進行清零，然后根據(jù)普通的的砝碼進行標定，是測力傳感器數(shù)據(jù)進行初始化處理。

（2）記錄實時數(shù)據(jù)：按上針頭通過步進電機往下傳送，當針頭觸碰到下方的薄膜時，PLC根據(jù)傳感器判斷受力有一個跳變開始每個100ms記錄數(shù)據(jù)，在針頭穿透薄膜10mm時，針頭通過步進電機往上，直到走到上限為止。

（3）數(shù)據(jù)曲線分析描繪：上限到了以后，PLC馬上開始描出剛才針頭從針頭觸碰到下方的薄膜開始到針頭穿透薄膜10mm結(jié)束，這一時間內(nèi)所運行在每個位置受到壓力的曲線（縱坐標為受力、橫坐標為位置），不僅如此還得找出這條曲線中前四個拐點（這其實是一個比較麻煩的事情）并把它們的受力及位置記錄下來，并且找出值，且曲線縱坐標會根據(jù)所受力的大小實時的更新（如果在運行過程中發(fā)現(xiàn)針頭受力小于1牛，那縱坐標就是0-1N，如果在2N之內(nèi)，那縱坐標就是0-2N，以此類推。

（4）存儲數(shù)據(jù)進行處理：在每做一個試驗后，把每次實驗的的受力數(shù)據(jù)記錄下來，然后實時的把這幾次的受力數(shù)據(jù)的平均值及根據(jù)一個特定的公式計算的偏差值計算出來，如果用戶要人為的清除某一個值，那此兩個值要實時的更新，好讓用戶判斷是否針頭是否合格。

（5）打印曲線及數(shù)據(jù)：根據(jù)要求每一個數(shù)據(jù)都必須記錄下來的要求，客戶要求每一個數(shù)據(jù)都必須打印出來的要求，利用臺達人機打印的功能完成此要求。

2.2 電控設計

醫(yī)用注射針刺穿力測試儀由PLC、測力機構(gòu)、測距機構(gòu)、打印機等部分組成。其中測力機構(gòu)采用專用的0.001牛高精度壓力傳感器，并且測試可以通過臺達觸摸屏可以實時地打印，在同行當中屬于中機種，對于各種形狀、大小的針頭外形都能進行測試。

主控制器選用SC系列DVP-12SC11T型PLC（12SC）。臺達SC系列PLC是運動控制特殊功能專用PLC，SC系列PLC主機點數(shù)12I/O，模塊可擴展200點以上。SC系列擁有高速脈沖輸出與脈沖計數(shù)功能。高速脈沖輸出支持2點(Y10, Y11)獨立高速脈沖輸出功能，可達100kHz(總合頻寬130KHz)。通訊端口內(nèi)置RS-232與RS-485，兼容MODBUS ASCII / RTU通訊協(xié)議。雙軸插補功能支持定位控制指令：透過ZRN(原點復歸) / DRVA(尋址) / DRVI(相對定位)指令，SC系列可輕易的與臺達伺服搭配完成各種運動控制需求。人機界面選用臺達5.7英寸單色16灰階DOP-A57BSTD 型觸摸屏。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

圖1 刺穿力測試儀系統(tǒng)框圖

2.3控制難點

此方案難點就是技術細節(jié)的處理，比如與傳感器的通訊（傳感器的協(xié)議比較復雜不是標準的協(xié)議）、描繪曲線、拐點的捕捉、數(shù)據(jù)的實時處理、打印的控制，特別是通訊和拐點的捕捉，都是一些費心思的一些事情。