现代控制技术在中药智能配药系统中的应用(2)

（１）两个输入模块用来接收配药机器中各种接触器的位置反馈或动作的故障反馈，对其配置无特别要求；

（２）两个输出模块发出指令，用来操作配药机器。继电器型开关量输出模块驱动电流大，但不能频繁动作，因此用来控制所有电磁阀和各种直流电机、步进电机；晶体管型开关量输出模块则正好相反，且其输出为ＴＴＬ电平，具有可以与其它集成电路接口的优点，用来驱动集成电路完成下药操作。

图3 伺服电机控制电路

（３）四轴位置控制模块用来控制四轴（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｕ）互相独立的两个伺服电机和三个步进电机。在Ｘ、Ｙ轴上分别配置了两个伺服电机，而三个步进电机由于工作时间互相错开，全部配置在Ｕ轴上。另外，Ｘ、Ｙ轴上各有左右限位开关和原点接近开关３个，Ｚ轴有原点接近开关１个，这样，共７个接近开关接到Ｃ２００ＨＥＮＣ４１３上。该模块以不超过１０ｍｓ的响应时间从ＰＬＣ内存取得命令，在５００ｋｐ／ｓ的高频脉冲下与ＰＬＣ内存数据建立映射关系，完成通过修改内存数据定位伺服电机和步进电机的位置以及通过内存数据反馈伺服电机和步进电机的位置情况的功能。

１．１．２ 伺服电机控制电路

在本系统中，配置了两个ＯＭＲＯＮ公司的ＳＭＡＲＴＳＴＥＰ Ａ伺服系统，对Ｘ、Ｙ轴完成定位操作，具体控制电路如图３所示。其中包括四轴位置控制模块Ｃ２００ＨＥ－ＮＣ４１３、通用控制电缆Ｒ８８Ａ－ＣＰＵ００２Ｓ、伺服驱动器Ｒ７Ｄ－ＡＰ０４Ｈ、伺服电机Ｒ７Ｍ－Ａ４００３０－ＢＳ１（为带制动器的带键直轴圆柱形电机）。图中，ＣＮ１代表伺服驱动器，ＣＮ２代表与伺服电机同轴的分辨率为２０００脉冲／转的光学增量型编码器用连接器，它可以完成从驱动器到伺服电机的具有位置反馈和速度反馈的闭环控制。在伺服电机中，Ｍ代表电机本身，Ｅ代表编码器，Ｂ代表动力制动器。由于固定脉冲代表固定距离，因此当伺服电机接收到控制系统发出的若干条脉冲指令后，就可以完成预定的定位。在本系统中，设置电机的分辨率为５０００脉冲／转（０．０７２度／步），伺服电机连接的同轴减速器比例为３煟保其带动导轨移动的速率为６０ｍｍ／转。因此，伺服电机带动导轨移动的速率为２０ｍｍ／５０００脉冲。伺服电机控制电路的控制原理为：位置控制单元从设备处得到各种控制信号，并根据不同药罐间的距离与２０ｍｍ／５０００脉冲的数据大致算出映射到四轴位置控制模块ＮＣ４