在自动化集成过程,往往会碰到设备对控制系统体积有极致要求的情况,面对这样的挑战,如何解决?
项目背景与需求分析
在自动化集成过程,往往会碰到设备对控制系统体积有极致要求的情况,面对这样的挑战,如何解决?
以下以实验室医疗设备为例为您介绍一种全新的实现方式:
在生物医疗领域,全自动细胞培养工作站需要实现细胞培养过程的自动化操作,包括培养基更换、细胞传代、培养皿转移等精密操作。传统控制系统面临以下挑战:
- 空间限制:洁净室环境要求设备体积紧凑,传统独立驱动器占用空间过大;
- 信号管理复杂:大量传感器和执行器导致布线繁琐,维护困难。
系统架构设计
1. 核心控制系统架构
本方案采用三级控制架构:
- 主控层:中型EtherCAT通讯PLC作为控制核心
- 驱动层:ZLG致远电子ZIO系列插板式电机驱动模组
- I/O扩展层:ZLG致远电子ZPT-E系列远程I/O模块
系统功能实现
1. 培养皿自动传输系统
- 采用4个插板式驱动模组控制X-Y-Z-Ø四自由度机械臂;
- 通过ZDM-1600模块采集光电传感器信号,实现培养皿精确定位。
2. 培养基自动更换系统
- 2个插板式驱动模组控制泵和阀门执行器的运转,实现流速控制;
- ZDM-0016输出数字量开关信号给电磁阀,实现多通道液体精确分配;
- 流量控制精度±1%,避免细胞培养中的冲击。
系统优势及效果
- 空间优化:设备占地面积减少40%,实验室可多部署2台设备;
- 效率提升:细胞培养操作效率提高35%,人工干预减少80%;
- 维护简便:模块化设计使故障排查时间缩短90%。
本方案通过EtherCAT PLC的高性能控制、ZLG致远电子插板式驱动模组的空间优化设计以及E系列远程I/O的灵活扩展能力,成功实现了全自动细胞培养工作站的紧凑型自动化控制。