|
生物芯片工作站中的电机运动控制解决方案 · x轴有效行程不小于1100mm · y轴有效行程不小于230mm · z轴有效行程不小于140mm · 机械夹手有效开关行程不小于6mm · X-Y-Z机械手的位移重复精度： 0.05mm · 温度控制精度： ±1℃ · 加样精度： 小于5%
· 加样重复精度： 小于5% · 温度： 10℃～30℃ · 相对湿度： 30%～85% · 大气压力： 860hPa～1060hPa · 电源： AC220V±10% 50Hz±1Hz |
◆步进电机在生物芯片工作站中的应用
当今的自动化应用中，智能型技术发展方兴未艾，例如分布式运动控制，其中所有信息与控制均由中央服务器推送至自动化系统的边缘装置，这种设计大量节约了时间与金钱，俨然形成一种趋势。
之前分布式控制并不普及人们使用传统的集中式运动控制，由主机（如PLC）管理马达的运动，但是这种控制方式的缺点是需要大量的步线，建置如此复杂的系统相当困难，常出现线缆束过粗不易维修或无法提供可靠服务的情况。
相较之下，分布式运动控制系统可减少甚至解决这些问题。由于控制功能就位在驱动器内部或周围，从中心点至各运动轴的布线需求大幅减少，除使布线作业更轻松外，并可有效降低安装成本。而分布式系统可有效串联短程控制以达到较远距离，使整体控制范围扩大，则是另一项额外的效益。
本公司致力于为生物医疗仪器提供电机运控控制方案，提供专业定做方案。其几乎所有产品都是基于分布式控制理念整个方案系统图如下
整个网路结构十分清晰，主要有Ethernet转CAN的通讯适配器和智能电机单元（支持CAN总线的控制+驱动+电机+反馈）
◆电机运动控制单元
我们提供基于步进电机、直流伺服、交流伺服、直线电机和音圈电机的解决方案。
1． 步进电机方案
步进电机用在移液、微量注射、清洗等运动部分，我们可以提供基于单轴电机或多轴模块方案。
本公司提供步进驱动控制产品具有如下专利技术
专利技术之—StallGuard步进电机堵转检测技术
1． 可实现在无传感器下检测电机堵转
2． 可实现无需外部传感器检测电机的负载
3． 可检测步进电机在机械系统中的共振区域，避开共振。实现平稳运行
该功能是用在雷达，注射泵，移液工作站最佳选择
Coolstep技术可实现如果电机的电流可以根据电机的负载动态调节，类似伺服的电流环，在节省电能的同时可以实现电机的大力矩输出和高速运行，避免由于力矩不够而引起的丢步。
专利技术之—Mixed Decay
混合衰减功能和基于256的硬件微步细分，可保证电机即使在很低的转速下也能实现非常平滑的运动，不会产生振动。
下面介绍几种被大量应用在生物分析仪器、生化仪器中的三种不同步进产品方案
●方案一：集成控制+驱动+输入输出+总线通讯，带有程序存储功能，支持脱机或联机控制。介绍如下
该产品是一款集成步进控制驱动与一体的小体积智能模块。具有最新coolstep技术（可实现如果电机的电流可以根据电机的负载动态调节，类似伺服的电流环，在节省电能的同时可以实现电机的大力矩输出和高速运行，避免由于力矩不够而引起的丢步）和Stallguard 丢步检测功能，该产品还集成了SensOstep功能（磁编码器） 该模块可以直接安装在42mm系列步进电机尾部，减少系统体积。可以支持联机控制，也可以脱机控制带有64KEEROM用于程序存储。此外支持LabView,VB,VC语言；可通过CAN或RS485通讯组成多轴总线网络控制；
◆ 主要参数
电气参数：
— 正常供电电压：9V – 28V DC
— 最大电流2A
驱动电机：
----两相步进电机
----可直接安装42系列电机
接口：
--正负限位输入
---4路输入（数字/模拟）；2路数字量输出
性能：
---microPlyer基于硬件微步细分，从16细分到最高256细分
---内部可存储2048条TMCL指令
---具有Stallguard堵转检测技术，用于无需传感器情况下实现力矩检测
---Coolstep技术可以实现输出驱动电流根据电机负载变化自动调节
---内部集成磁编码器，可实现绝对值/增量式位置反馈，1024线
---基于硬件的波形发生器调节用于加减速控制
---可以实现在运动过程中即时更改电机参数，如目标位置、速度、电流等
软 件：
---支持脱机或联机控制
---自带TMCL-IDE操作软件
--支持LabView,VB,VC等言语二次开发
--支持CANopen协议
其他：
— 尺寸37mm*37mm
— RoHS认证
●方案二：集成3轴控制+驱动+编码器输入+输入输出+总线通讯，带有程序存储功能，支持脱机或联机控制。介绍如下
该模块是一款集成３轴步进电机的控制、驱动和编码器反馈于一体。每轴的最大驱动电流为2.8A 最大供电电压48V.此外每轴电机都带有左右限输入和a/b/n编码器输入接口。带有RS485,CAN和USB通讯。该模块具有８路数字／模拟量输入和８路数字量输出，支持联机控制和脱机控制。此外支持LabView,VB,VC语言二次开发；可通过CAN或RS485通讯组成多轴总线网络控制。
— 供电范围：10V –48 V DC
— 平均电流3A（可编程控制）
驱动电机：
----两相步进电机
----可驱动控制57系列以下两相步进电机
接口：
---RS485、USB、CAN通讯接口
--- 支持外部Step/Dir控制信号输入
---左右限位和原点信号输入，光电隔离
---８路数字量输入（兼容24V,其中２路为12位0-10V模拟量输入）；８路数字量输出（其中２路输出电流可达1A）
---每轴都带有A/B/N增量编码器输入（２路或３路，单断或差分形式输入，集电极开路或单极）
性能：
---microPlyer基于硬件微步细分，256微步细分数
---内部可存储2048条TMCL指令
---具有Stallguard堵转检测技术，用于无需传感器情况下实现力矩检测
---具有coolstep电流动态控制功能，可实现电机高速控制，提高电机力矩，减少发热量
---可以实现在运动过程中即时更改电机参数，如目标位置、速度、电流等
---集成过温和欠压保护
软 件：
---支持脱机或联机控制
---自带TMCL-IDE操作软件
--支持LabView,VB,VC等言语二次开发
---支持CANopen协议
其他：
— 尺寸130mm*100mm*30mm
— RoHS认证
◆ 工作站由五个功能模块、两个监控模块、X-Y-Z三维运动模块以及驱动模块组成。五个功能模块包括：加样、反应、清洗、开盖和检测仪模块。加样平台上主要完成：取样、加样、枪头的装取和丢弃；反应模块主要完成恒温反应；清洗模块主要完成反应后的洗涤；开盖模块主要完成生物芯片的开盖；检测仪模块即为生物芯片检测仪。驱动模块由驱动器、伺服马达、步进马达、气源、气动部件等构成。
◆ 在X-Y方向上的由于需要拖动的部件重量比较大，因此需要电机能够输入比较大的力矩，通常采用直流伺服电机+减速机的结构实现，在这类设备中尽量避免使用220V的交流电机，当然在比较大型的工作站中也有厂家采用交流伺服+减速机的机构，
针对X-Y方向的所需要的大力矩电机，作以下两种方案推荐。
方案一：直流伺服电机方案
一款集成直流无刷电机的控制和驱动功能于一体，支持基于hall的方波换向或通过HallFX技术实现无需hall的方波换向 以及基于增量编码器的正弦换向。
带有程序存储功能，带有RS232,RS485,CAN和USB通讯，可以实现脱机或联机控制。
电气参数：
— 供电范围：12V 或48 V DC
— 最大平均电流10A
驱动电机：
----三相直流无刷电机
----最高转速100000RPM
接口：
---RS232或CAN通讯（-2C选项）
---RS485或USB通讯（-4U选项）
--- Hall接口输入
---ABN增量编码器输入
性能：
---Ａ／Ｂ／Ｎ编码器输入
— -
软 件：
---支持脱机或联机控制
---自带TMCL-IDE操作软件
--支持LabView,VB,VC等言语二次开发
---支持CANopen协议
其他：
— 尺寸50mm*92mm
— RoHS认证
同时我们可以提供直流伺服电机和减速机
方案二：交流伺服电机方案
本文推荐的交流伺服电机也是一款智能交流伺服集成控制+驱动+I/O，此外支持各种总线接口。
产品特征如下：
●集成了电机+霍尔+编码器+驱动器+控制器
●供电范围：交流 AC 230V
●可选配绝对值编码器
●控制方式：+ -10V模拟量控制、脉冲/方向、凸轮模式、联机通讯控制模式
●总线控制模式（Profinet，EtherNet/IP，EtherCAT，Powerlink，Modbus，Sercos）
●EMC安全
●UL认证
此外我们会提供配套的行星减速机、涡轮蜗杆减速机或者高精度的谐波减速机
抢先发展设备，尽快占领市场，将主要精力集中在关键核心技术方面，生物芯片目前处于激烈的技术竞争阶段，尽快将设备推向市场无疑是抢占市场的关键，本文仅以个人观点总结运动控制在生物芯片工作站中的应用，希望有更多相关行业工程技术人员进步沟通交流。
高先生
TEL：13812617052
Mail：13812617052
QQ：2472266802
*博客内容为网友个人发布，仅代表博主个人观点，如有侵权请联系工作人员删除。
发布文章
