台达自动化注射针刺穿力测试仪解决方案

1 引言
医用注射针刺穿力试仪是机电气一体化医用器械生产检验设备，是上海某药机公司的重要产品。广泛应用于生产医学用针的生产厂家。该机利用PLC控制步进电机使医用针头下行使其穿透薄膜，在穿透过程中通过压力传感器使针头所受的力经过AD转换通过通讯传输给PLC，通过触摸屏打印功能打印检测报告，经过数据计算和曲线的判断结合数据判断，检测注射针产品刺穿力的质量参数。

2 解决方案

2.1项目设计
（1）测力传感器的初始化：通过测力传感器通讯传过来先进行清零，然后根据普通的的砝码进行标定，是测力传感器数据进行初始化处理。

（2）记录实时数据：按上针头通过步进电机往下传送，当针头触碰到下方的薄膜时，PLC根据传感器判断受力有一个跳变开始每个100ms记录数据，在针头穿透薄膜10mm时，针头通过步进电机往上，直到走到上限为止。

（3）数据曲线分析描绘：上限到了以后，PLC马上开始描出刚才针头从针头触碰到下方的薄膜开始到针头穿透薄膜10mm结束，这一时间内所运行在每个位置受到压力的曲线（纵坐标为受力、横坐标为位置），不仅如此还得找出这条曲线中前四个拐点（这其实是一个比较麻烦的事情）并把它们的受力及位置记录下来，并且找出最大值，且曲线纵坐标会根据最大所受力的大小实时的更新（如果在运行过程中发现针头最大受力小于1牛，那纵坐标就是0-1N，如果在2N之内，那纵坐标就是0-2N，以此类推。

（4）存储数据进行处理：在每做一个试验后，把每次实验的最大的受力数据记录下来，然后实时的把这几次的受力数据的平均值及根据一个特定的公式计算的偏差值计算出来，如果用户要人为的清除某一个值，那此两个值要实时的更新，好让用户判断是否针头是否合格。

（5）打印曲线及数据：根据要求每一个数据都必须记录下来的要求，客户要求每一个数据都必须打印出来的要求，利用台达人机打印的功能完成此要求。

2.2 电控设计

医用注射针刺穿力测试仪由PLC、测力机构、测距机构、打印机等部分组成。其中测力机构采用专用的0.001牛高精度压力传感器，并且测试可以通过台达触摸屏可以实时地打印，在同行当中属于中高档机种，对于各种形状、大小的针头外形都能进行精确测试。

主控制器选用SC系列DVP-12SC11T型PLC（12SC）。台达SC系列PLC是运动控制特殊功能专用PLC，SC系列PLC主机点数12I/O，模块可扩展200点以上。SC系列拥有高速脉冲输出与脉冲计数功能。高速脉冲输出支持2点(Y10, Y11)独立高速脉冲输出功能，最高可达100kHz(总合频宽130KHz)。通讯端口内置RS-232与RS-485，兼容MODBUS ASCII / RTU通讯协议。双轴插补功能支持定位控制指令：透过ZRN(原点复归) / DRVA(绝对寻址) / DRVI(相对定位)指令，SC系列可轻易的与台达伺服搭配完成各种运动控制需求。人机界面选用台达5.7英寸单色16灰阶DOP-A57BSTD 型触摸屏。系统构架如图1所示。

图1 刺穿力测试仪系统框图

2.3控制难点

此方案难点就是技术细节的处理，比如与传感器的通讯（传感器的协议比较复杂不是标准的协议）、描绘曲线、拐点的捕捉、数据的实时处理、打印的控制，特别是通讯和拐点的捕捉，都是一些费心思的一些事情。