臺達(dá)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(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報告，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）測力傳感器的初始化：通過測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，是測力傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理。

（2）記錄實(shí)時數(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，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(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，這一時間內(nèi)所運(yùn)行在每個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拐點(diǎn)（這其實(shí)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(biāo)會根據(jù)所受力的大小實(shí)時的更新（如果在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)針頭受力小于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）存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：在每做一個試驗(yàn)后，把每次實(shí)驗(yàn)的的受力數(shù)據(jù)記錄下來，然后實(shí)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(jì)算的偏差值計(jì)算出來，如果用戶要人為的清除某一個值，那此兩個值要實(shí)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(dá)人機(jī)打印的功能完成此要求。

2.2 電控設(shè)計(jì)

醫(yī)用注射針刺穿力測試儀由PLC、測力機(jī)構(gòu)、測距機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等部分組成。其中測力機(jī)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(dá)觸摸屏可以實(shí)時地打印，在同行當(dāng)中屬于中機(jī)種，對于各種形狀、大小的針頭外形都能進(jìn)行測試。

主控制器選用SC系列DVP-12SC11T型PLC（12SC）。臺達(dá)SC系列PLC是運(yùn)動控制特殊功能專用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，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(尋址) / DRVI(相對定位)指令，SC系列可輕易的與臺達(dá)伺服搭配完成各種運(yùn)動控制需求。人機(jī)界面選用臺達(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。