一種基于PC總線的工業(yè)電腦可靠運(yùn)行的工控機(jī)應(yīng)用案例

工控機(jī)，英文全稱是Industrial Personal Computer，簡(jiǎn)稱為IPC，這是一種基于PC總線的工業(yè)電腦，是加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，在工業(yè)環(huán)境中可以作為一個(gè)工業(yè)控制器進(jìn)行可靠運(yùn)行。目前工控機(jī)的主要類別有IPC(PC總線工業(yè)電腦)、DCS(分散型控制系統(tǒng))、FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng))、PLC(可編程控制系統(tǒng))和CNC(數(shù)控系統(tǒng))五種。本文介紹了工控機(jī)在壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，關(guān)于這種工控機(jī)的應(yīng)用案例小編將會(huì)在接下來(lái)的文章中詳細(xì)的為大家闡述。

該工控機(jī)的應(yīng)用案例，通過(guò)采用工控機(jī)完成對(duì)壓鑄機(jī)的控制，設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的編制控制軟件及硬件電路，為提高壓鑄件的質(zhì)量提出了用壓射速度進(jìn)行控制的方法。根據(jù)計(jì)算機(jī)的仿真結(jié)果表明，這種控制方法是切實(shí)可行的。

高壓和高速是壓力鑄造工藝的二大特征，鑄件充型完好，輪廓清晰主要取決于壓射速度(即壓射過(guò)程)，而鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和機(jī)械性能主要取決于增壓效果(即增壓過(guò)程)，要想獲得高質(zhì)量的壓鑄件，必須根據(jù)不同的情況對(duì)壓鑄過(guò)程中的所有工藝參數(shù)如壓射壓力和壓射速度等進(jìn)行恰到好處的控制。

J11280型28000KN( 臥式冷室壓鑄機(jī)是國(guó)內(nèi)壓鑄機(jī)廠設(shè)計(jì)試制的新產(chǎn)品，控制系統(tǒng)完成后，用戶廠家對(duì)機(jī)器的使用性能表示非常滿意。并且通過(guò)了國(guó)家計(jì)委鑒定，它是目前國(guó)產(chǎn)最大、最先進(jìn)的壓鑄機(jī)。

本文所設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

①每秒2000次的狀態(tài)檢測(cè)，可以檢測(cè)到狀態(tài)的瞬息變化，并進(jìn)行相應(yīng)實(shí)時(shí)的控制;

②系統(tǒng)中的狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、壓力速度曲線顯示等功能，用戶可以對(duì)系統(tǒng)的工作狀況有一個(gè)及時(shí)全面的了解;

③系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的程序接口，用戶能夠很方便的進(jìn)行系統(tǒng)的二次開發(fā);

④具有良好的用戶界面和簡(jiǎn)單的系統(tǒng)操作。一、 J11280型臥式冷室壓鑄機(jī)概述

1.1 機(jī)器的組成部分

圖1 壓鑄機(jī)壓射系統(tǒng)原理圖

J11280型臥式冷室壓鑄機(jī)主要由機(jī)身、電氣系統(tǒng)、壓射機(jī)構(gòu)、合型機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)五部分組成。其壓射系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示。

1.2 壓鑄機(jī)工作機(jī)理的分析

完成一個(gè)鑄件的工藝過(guò)程為：動(dòng)1插芯-動(dòng)2插芯-合型-低壓合型-系統(tǒng)壓力鎖型-合型完成-靜插芯-慢壓-一快-二快(同時(shí)增壓)-(冷卻時(shí)間到)靜抽芯-開型-動(dòng)2抽出-動(dòng)1抽出-頂出前延時(shí)-頂出-頂出后延時(shí)-壓回-頂回-恢復(fù)原位-延時(shí)卸荷。如此重復(fù)循環(huán)進(jìn)行鑄件生產(chǎn)。壓鑄機(jī)的每一個(gè)動(dòng)作過(guò)程都可通過(guò)電磁閥的通斷，改變液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，進(jìn)行控制。二、工控機(jī)控制壓鑄機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖2 壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)主要由工控機(jī)、開關(guān)量輸入板、開關(guān)量輸出板、模擬量輸入板、繼電器板及外圍輔助電路構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)框圖見圖2。

工控機(jī)主要完成控制指令的發(fā)出和模擬量的運(yùn)算。具體控制過(guò)程為：由行程開關(guān)和控制按鈕發(fā)出的開關(guān)信號(hào)指示出目前壓鑄機(jī)所做的動(dòng)作，經(jīng)過(guò)開關(guān)量輸入板進(jìn)入工控機(jī)，通過(guò)定期讀取工控機(jī)相應(yīng)端口，可檢測(cè)到壓鑄機(jī)工作的狀態(tài)，通過(guò)邏輯運(yùn)算，形成相應(yīng)的開關(guān)量輸出，再通過(guò)輸出繼電器板來(lái)控制壓鑄機(jī)電磁閥通斷電，控制壓鑄機(jī)的動(dòng)作。開關(guān)量輸入和輸出為防止干擾均采用光電隔離輸入輸出，為32路入和26路出。

2.2 工控機(jī)配置

表1 工控機(jī)配置

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件相對(duì)惡劣，最常見的問(wèn)題是粉塵、輻射、電氣干擾等。在一些環(huán)境下還要防潮、防震、抗沖擊等。設(shè)計(jì)選用CONTEC公司生產(chǎn)的通用型工控機(jī)系列，它具有高可靠性電源裝置、高功率雙冷風(fēng)扇制冷系統(tǒng)、帶濾網(wǎng)全鋼標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、減震加固壓條裝置、14個(gè)插槽供I/O擴(kuò)展，能夠適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境的要求。詳見表1。

2.3 系統(tǒng)仿真

這種工控機(jī)的應(yīng)用案例中由于系統(tǒng)存在許多非線性環(huán)節(jié)，如：液壓油、伺服閥等，這給系統(tǒng)的理論分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難，只能借助與計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。由于壓射過(guò)程油缸活塞所受的阻力很小，在仿真過(guò)程中近似地認(rèn)為壓射速度與進(jìn)入油缸液壓油的體積成正比，即為比例環(huán)節(jié)。查閱相關(guān)手冊(cè)，確定參數(shù)。系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖3所示。