臺(tái)達(dá)自動(dòng)化注射針刺穿力測(cè)試儀解決方案

1 引言

醫(yī)用注射針刺穿力試儀是機(jī)電氣一體化醫(yī)用器械生產(chǎn)檢驗(yàn)設(shè)備，是上海某藥機(jī)公司的重要產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)醫(yī)學(xué)用針的生產(chǎn)廠家。該機(jī)利用PLC控制步進(jìn)電機(jī)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(cè)報(bào)告，經(jīng)過數(shù)據(jù)計(jì)算和曲線的判斷結(jié)合數(shù)據(jù)判斷，檢測(cè)注射針產(chǎn)品刺穿力的質(zhì)量參數(shù)。

2 解決方案

2.1項(xiàng)目設(shè)計(jì)

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

（2）記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：按上針頭通過步進(jìn)電機(jī)往下傳送，當(dāng)針頭觸碰到下方的薄膜時(shí)，PLC根據(jù)傳感器判斷受力有一個(gè)跳變開始每個(gè)100ms記錄數(shù)據(jù)，在針頭穿透薄膜10mm時(shí)，針頭通過步進(jìn)電機(jī)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(shí)間內(nèi)所運(yùn)行在每個(gè)位置受到壓力的曲線（縱坐標(biāo)為受力、橫坐標(biāo)為位置），不僅如此還得找出這條曲線中前四個(gè)拐點(diǎn)（這其實(shí)是一個(gè)比較麻煩的事情）并把它們的受力及位置記錄下來，并且找出最大值，且曲線縱坐標(biāo)會(huì)根據(jù)最大所受力的大小實(shí)時(shí)的更新（如果在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)針頭最大受力小于1牛，那縱坐標(biāo)就是0-1N，如果在2N之內(nèi)，那縱坐標(biāo)就是0-2N，以此類推。

（4）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：在每做一個(gè)試驗(yàn)后，把每次實(shí)驗(yàn)的最大的受力數(shù)據(jù)記錄下來，然后實(shí)時(shí)的把這幾次的受力數(shù)據(jù)的平均值及根據(jù)一個(gè)特定的公式計(jì)算的偏差值計(jì)算出來，如果用戶要人為的清除某一個(gè)值，那此兩個(gè)值要實(shí)時(shí)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(gè)數(shù)據(jù)都必須記錄下來的要求，客戶要求每一個(gè)數(shù)據(jù)都必須打印出來的要求，利用臺(tái)達(dá)人機(jī)打印的功能完成此要求。

2.2 電控設(shè)計(jì)

醫(yī)用注射針刺穿力測(cè)試儀由PLC、測(cè)力機(jī)構(gòu)、測(cè)距機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等部分組成。其中測(cè)力機(jī)構(gòu)采用專用的0.001牛高精度壓力傳感器，并且測(cè)試可以通過臺(tái)達(dá)觸摸屏可以實(shí)時(shí)地打印，在同行當(dāng)中屬于中高檔機(jī)種，對(duì)于各種形狀、大小的針頭外形都能進(jìn)行精確測(cè)試。

主控制器選用SC系列DVP-12SC11T型PLC（12SC）。臺(tái)達(dá)SC系列PLC是運(yùn)動(dòng)控制特殊功能專用PLC，SC系列PLC主機(jī)點(diǎn)數(shù)12I/O，模塊可擴(kuò)展200點(diǎn)以上。SC系列擁有高速脈沖輸出與脈沖計(jì)數(shù)功能。高速脈沖輸出支持2點(diǎn)(Y10, Y11)獨(dú)立高速脈沖輸出功能，最高可達(dá)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(bǔ)功能支持定位控制指令：透過ZRN(原點(diǎn)復(fù)歸) / DRVA(絕對(duì)尋址) / DRVI(相對(duì)定位)指令，SC系列可輕易的與臺(tái)達(dá)伺服搭配完成各種運(yùn)動(dòng)控制需求。人機(jī)界面選用臺(tái)達(dá)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(cè)試儀系統(tǒng)框圖

2.3控制難點(diǎn)

此方案難點(diǎn)就是技術(shù)細(xì)節(jié)的處理，比如與傳感器的通訊（傳感器的協(xié)議比較復(fù)雜不是標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議）、描繪曲線、拐點(diǎn)的捕捉、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、打印的控制，特別是通訊和拐點(diǎn)的捕捉，都是一些費(fèi)心思的一些事情。

3 臺(tái)達(dá)自動(dòng)化品牌特點(diǎn)

中達(dá)電通的母公司為世界著名的電子制造跨國(guó)企業(yè)——臺(tái)達(dá)電子集團(tuán)，臺(tái)達(dá)集團(tuán)在江蘇吳江建有規(guī)模龐大的生產(chǎn)基地，是全球第一大電源管理系統(tǒng)供貨商和臺(tái)達(dá)變頻器、編碼器、人機(jī)界面、PLC、伺服、溫控器等機(jī)電產(chǎn)品的制造廠商。中達(dá)電通主要為中國(guó)最具成長(zhǎng)潛力的通信及自動(dòng)化市場(chǎng)提供設(shè)備和服務(wù)。其主要產(chǎn)品和服務(wù)包括視訊設(shè)備、動(dòng)力系統(tǒng)、寬帶數(shù)據(jù)和機(jī)電自動(dòng)化四個(gè)方面。作為工控行業(yè)內(nèi)的知名廠商，尤其是在國(guó)內(nèi)唯一能將機(jī)電產(chǎn)品做的如此全面的制造廠家，通過應(yīng)用自己的產(chǎn)品能夠?yàn)楦餍懈鳂I(yè)的客戶提供全面的解決方案。最佳的產(chǎn)品性價(jià)比、周到完善的全國(guó)乃至全球聯(lián)保服務(wù)能夠保證客戶利益。中達(dá)電通的服務(wù)體系遍布全國(guó)。隨著臺(tái)達(dá)產(chǎn)品的越來越多，功能也越來越全，在給客戶提供產(chǎn)品控制系統(tǒng)功能選擇及使用越來越方便及越來越多樣化。

4 結(jié)束語

上海某制藥機(jī)械有限公司主要生產(chǎn)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、制藥機(jī)械，主要應(yīng)用于醫(yī)藥等行業(yè)。以前使用進(jìn)口品牌的機(jī)電產(chǎn)品。因?yàn)樾袠I(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，運(yùn)營(yíng)成本壓力較大，并且原有的控制系統(tǒng)逐漸在安全保護(hù)和控制的便利性上越來越不能滿足客戶的需求，加之售后服務(wù)問題，導(dǎo)致恒儀公司開始尋找新的合作伙伴。臺(tái)達(dá)發(fā)揮單品牌自動(dòng)化平臺(tái)優(yōu)勢(shì)：產(chǎn)品的多樣化、極高的性價(jià)比、優(yōu)質(zhì)完善的售后服務(wù)體系等。正是因?yàn)橐陨弦蛩?，臺(tái)達(dá)上海機(jī)電分公司抓住了這一契機(jī)，經(jīng)過三個(gè)月的時(shí)間基本上把其幾十種設(shè)備設(shè)備的機(jī)電產(chǎn)品更換成臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品，年銷售額預(yù)期在百萬人民幣以上。