摘要：本文主要介绍了台达高性能网络型运动控制器DVP-10MC在食品和医药行业中的运用。DVP-10MC是台达自主研发的一款基于CANopen现场总线的多轴运动控制器，支持多种协议，极大地方便使用者对项目进行快速开发。其标准的轮切和飞剪功能库函数以及丰富的凸轮函数可以满足食品包装以及医药同步灌装的应用需求。
关键词：运动控制器； 食品和医药行业； 通信协议
中图分类号： 文献标识码：B
Application of Delta Motion Controller in the Industries of
Foods and Pharmaceuticals
WANG Jiang-tao
(Delta IABU Solution Center, Wujiang Jiangsu 215200)
Abstract: This article mainly introduces the applications of Delta high-performance motion controller DVP-10MC in mode of network in the foods & pharmaceutical industries. The DVP-10MC is a self-developed multi-axis motion controller based on CANopen fieldbus by Delta own. It is adaptable for the multiple protocols and immensely convenient for the user to quick develop projects. Its standard functional library functions of rotary cutting and flying shear as well as the plentiful cams functions can meet the applied requirements for foods packaging and synchronous medicine filling.
Keywords: Motion Controller; Industries of Foods and Pharmaceuticals; Communication Protocol
1 引言
随着国内食品包装行业的迅速发展，用户对包装机械的性能也提出了更加苛刻的要求，包装机械的高精度、高效率已成为包装机械厂家考虑的重要指标。而在全球金融危机的困境中，国内包装市场仍然获得了稳步的增长，使得国外包装机械厂家不惜消减利润，挺进中国包装市场，从而使低成本、高稳定性成为国内包装机械的又一重要性能指标。
鉴于包装机械用户对高精度、高效率、低成本、高稳定性的要求，台达作为专业自动化产品生产厂家，为食品包装机械控制系统量身定做了一款高性能网络型运动控制器DVP-10MC。DVP10MC11T是台达自主研发的一款基于CANopen现场总线的多轴运动控制器，它遵循CANopen DS301基本通讯协议，也支持CANopen DSP402运动控制协议，同时还支持大部分PLCopen组织所定义的运动控制标准功能块库，极大地方便了使用者快速入门，快速地进行项目开发。针对食品包装行业，DVP-10M还提供了标准的轮切和飞剪功能库函数，以及丰富的凸轮函数，可以满足印刷以及医药同步灌装的应用需求。
2 DVP-10MC运动控制器的构成及性能
作为一款专用的运动控制器，为了提高系统对指令的处理能力，DVP-10MC采用了两片芯片CPU，一片负责逻辑控制，另一片则承担运动指令处理。如图1所示。
图1 控制架构图
DVP-10MC具有绝对的高速以及独立的运动控制芯片；采用4轴同步控制，同步周期仅为1ms。DVP-10MC内建电子凸轮功能，用户可自由规划8条不同的凸轮曲线，每条曲线可细分2048点，三次曲线处理功能，使得机械运转更加平顺；内建飞剪功能模型，用户不必进行复杂的计算，只需输入必要的机械参数，控制器便可自动生成飞剪曲线，并可自由规划同步区角度；支持凸轮曲线的缩放，设备规格切换一“键”即变；内建虚轴功能，凸轮从轴的控制随心而欲；支持位置高速抓取，响应最短仅为5um,系统的纠偏更及时；已预先为客户做好所有伺服驱动器的参数映射，从站参数和状态的读取简单易行；配置高速浮点运算处理器(150 MHZ),可胜任各种复杂运动控制任务。
而其强大的现场网络支持（DeviceNet主从站、CANopen主从站、Profibus-DP从站),可组建功能复杂的控制系统。
3 DVP-10MC的功能特点
3.1 支援多种网络总线
DVP-10MC自带Canopen主站功能，可以直接连接Canopen从站设备；主机自带以太网、编码器采集接口、硬体高速输入输出接口。同时支援左侧和右侧扩展，通过左侧扩展，可以连接Profibus和DeviceNet网络模块，进而实现各种不同工业网络的控制，如图2所示。
作为一款支持总线的运动控制器，其相对与以往传统的脉冲控制而言，不仅配线大大简化，而且效率得到提升。
图2 网络应用架构图
3.2 优越的同步控制性能
同步控制的基准为同步时钟信号，如图3所示。
如果系统分别下达控制命令给轴1、轴2和轴3，但由于同步信号未到达，所以即使已经下达了控制命令，但是下位设备的命令并未被激活（图3中红线期间）；只有当接收到同步时钟信号S后，上述命令才会被激活，并以此来确定3台设备的相同的命令执行起点，从而实现对多台下位设备的同步控制。
图3 同步处理机制示意图
3.3 强大的电子凸轮功能
DVP-10MC支持电子凸轮功能。电子凸轮主要三个库函数组成，分别为凸轮表选择功能块、凸轮啮合控制功能块和凸轮脱离控制功能块，如图4所示。
用户使用标准函数库即可实现不同凸轮曲线的切换，并控制从轴与主轴的啮合和脱离，最多可以建立8条凸轮曲线。
图4 凸轮功能块和状态图
3.4旋切飞剪功能
为了满足食品包装行业的要求，DVP-10MC内建轮切飞剪模型，并设计有标准的轮切功能函数库，用户使用时只需按照轮切机械模型，图5-7所示。
将相关机械参数设定在旋切功能块的变量里面，如图5所示，然后并按照在流程启动功能块函数，便可实现轮切工艺要求。轮切循环流程及功能块函数如图6,7所示。
图5 轮切机械模型
图6.轮切功能块函数 图7 轮切功能流程图
3.5 简便的运动程序编辑和管理
DVP-10MC运动程序的编辑可借由canopenbuilder实现。由于DVP-10MC的运动指令均采用功能快指令，所以用户只需要对功能块的输入输出变量进行定义，如图8-9所示。
图8 绝对定位指令 图9 相对定位指令
对于运动指令的编辑，采用集中管理模式，只需使用canopenbuilder软件，便可实现网络组态，功能块编辑，程序规划，以及电子凸轮曲线的编辑，如图10所示。
图10 运动指令编辑软件
3 结束语
DVP-10MC高速运动指令处理能力、丰富的电子凸轮功能以及专设的轮切功能函数，使其可以满足食品包装行业的工艺要求。而其卓越的同步控制功能，同样可以应用于同步印刷、医药同步灌装自动化设备等行业，并可有效地提高该行业设备的效率和性能。此外，智能化的函数功能块，便捷的程序管理和编辑软件，也可减少用户的程序开发时间，极大地缩短设备的上市时间。
作者简介
王江涛，1983年3月出生，毕业于西安工业大学机电自动化专业，高级工程师，现就职于台达工业自动化事业部应用技术中心，研究方向是：包装机械控制系统设计。
