매사추세츠주 홉킨턴의 TekCel은 Elmo하모니카 디지털 서보 드라이브를 사용하여 테스트 튜브와 플레이트용 초소형 자재 취급 시스템을 설계하고 제작했습니다. 하모니카는 영하 20°C에서 작동하는 인클로저로 설계되었습니다.
배경
현대의 의료 테스트 실험실은 비용을 절감하고 경쟁력을 유지하기 위해 테스트 절차를 자동화해야 합니다. 제약 및 생명공학 회사도 제품 개발 주기를 단축하기 위해 같은 노력을 기울이고 있습니다.
이제 의료 실험실을 위한 자동화된 자재 취급 및 보관 시스템을 사용할 수 있습니다. 여기에는 화학 물질과 테스트 재료를 불활성 온도 제어 환경에 보관하는 트레이와 재료를 자동으로 혼합할 수 있는 테스트 영역으로 트레이를 이동하는 처리 시스템이 포함되어 있습니다. 생성된 혼합물은 테스트 튜브나 플레이트에 담긴 다음 동일한 시스템에 저장되거나 외부로 이송됩니다.
이러한 시스템의 핵심은 (1) 재료가 저장된 위치를 파악하고 각 개별 시험관 또는 플레이트의 이력을 보관하는 데이터베이스와 (2) 모든 활동과 이동을 제어하는 컴퓨터입니다.
텍셀의 튜브 관리 플랫폼
텍셀의 접근 방식
TekCel의 접근 방식은 빌딩 블록처럼 쉽게 조립하고 분해할 수 있는 개별 저장, 이송 및 믹싱 모듈을 구축하는 것입니다. 각 스토리지 모듈에는 자체 데이터베이스가 포함되어 있어 전체 시스템을 조립할 때 시스템 내의 모든 튜브나 플레이트 내부에 무엇이 들어 있는지 알 수 있습니다.
TekCel의 튜브 관리 시스템은 유연한 형식의 튜브 보관, 검색 및 처리를 위한 완전 자동화된 통합 환경 제어 플랫폼입니다. 이 시스템은 튜브 형식, 저장 용량 및 처리량에서 비교할 수 없는 유연성을 제공합니다.
튜브 관리 시스템의 핵심은 TubeStore 모듈입니다. 각각의 독립형 모듈은 비활성 온도 제어 환경에서 개별 2D 바코드 튜브 또는 96개 튜브 랙을 선택 및 컴파일할 수 있도록 장착되어 있습니다. TubeStore의 모듈식 설계 덕분에 여러 TubeStore 모듈을 결합하여 튜브 관리 시스템의 용량을 확장할 수 있습니다.
도전 과제
제한된 공간과 저온 환경에서 모터 제어를 분산합니다.
- 협소한 공간 제약
- 리니어 및 로터리 모터에 전력 공급
- 자체 포함 프로그램에 의한 제어(위치 모드)
- CANopen을 통한 연결성
텍셀과 Elmo솔루션
TekCel은 많은 장점을 제공하지만 실시간 제어가 부족한 Windows PC 기반 제어 아키텍처를 채택했습니다. Elmo 하모니카는 내부 스크립트를 실행할 수 있기 때문에 서보 모터, 센서 및 공압 장치를 자율적인 이벤트 시퀀스로 조정할 수 있습니다. 여러 스크립트를 온보드 플래시 메모리에 보관할 수 있으며, 시작 후에는 PC의 추가 지원이 필요하지 않습니다.
이전에는 센서와 서보 위치를 PC에서 폴링하고 서보/출력 명령을 내렸습니다. 내장된 스크립트는 지연으로 인한 지연을 없애고 처리량을 약 30% 향상시켰습니다. 이 애플리케이션에서는 여러 대의 하모니카를 '그룹'으로 구성하고 단일 PC 명령을 통해 애플리케이션별 스크립트를 시작하여 여러 서보가 실시간 작업에서 함께 작동할 수 있도록 합니다.
이전에는 멀티 드롭 RS485 네트워크를 활용하는 독점적인 분산형 서보 컨트롤러를 사용했습니다. 하모니카는 비슷한 패키지 크기에 더 많은 전류 용량, 더 강력한 CAN 통신, 넓은 작동 온도 범위 및 유사한 케이블 관리 기능을 제공했습니다. 확장된 I/O와 고급 서보 튜닝도 하모니카로의 전환을 논리적인 선택으로 이끈 또 다른 요소였습니다.
하모니카 디지털 세보 드라이브는 스토리지 시스템과 플레이트 관리 장치라는 두 가지 주요 구성 요소로 설계되었습니다.
하모니카 디지털 서보 드라이브
하모니카는 DC 브러시, 브러시리스 및 리니어 모터를 위해 최대 1KW의 연속 전력(및 2KW의 피크 전력)을 제공하는 완전 디지털 서보 드라이브입니다. 전류, 속도 또는 위치 모드에서 작동할 수 있으며 인크리멘탈 엔코더, 리졸버, 보간 아날로그(사인/코사인) 엔코더, 타코미터 및 포텐셔미터 등 다양한 피드백 옵션으로 작동합니다. 이 소형 드라이브는 1마력을 150그램(5.3온스) 패키지에 담았습니다. 정현파 벡터 제어, 사다리꼴 벡터 제어, 사다리꼴 6단계 및 DC 정류 방식이 특징입니다. 하모니카에는 ECAM, 팔로워, 듀얼 루프 및 펄스 및 방향 애플리케이션을 위한 보조 피드백 포트가 있습니다. 디지털 및 아날로그 포트도 사용할 수 있습니다. 드라이브에 통합된 고효율 전원 스위칭 기술은 Elmo특히 빠른 구현 속도를 자랑하는 CANopen 네트워킹(DS-301/DS-402) 프로토콜과 연계되어 있습니다. 통신을 위한 하나의 CANopen 포트와 하나의 RS-232 직렬 포트가 설치되어 있습니다. 하모니카는 Elmo Motion Control프로그래밍 언어로 완벽하게 프로그래밍할 수 있습니다(프로그램 저장을 위해 32KB의 메모리를 사용할 수 있습니다). 하모니카 사용자는 Elmo Composer 설정 도구를 사용하여 드라이브 설정, 구성, 튜닝, 분석 및 드라이브 프로그래밍을 빠르고 쉽게 수행할 수 있습니다.
