一種基于PC總線(xiàn)的工業(yè)電腦可靠運行的工控機應用案例

工控機，英文全稱(chēng)是Industrial Personal Computer，簡(jiǎn)稱(chēng)為IPC，這是一種基于PC總線(xiàn)的工業(yè)電腦，是加固的增強型個(gè)人計算機，在工業(yè)環(huán)境中可以作為一個(gè)工業(yè)控制器進(jìn)行可靠運行。目前工控機的主要類(lèi)別有IPC(PC總線(xiàn)工業(yè)電腦)、DCS(分散型控制系統)、FCS(現場(chǎng)總線(xiàn)系統)、PLC(可編程控制系統)和CNC(數控系統)五種。本文介紹了工控機在壓鑄機控制系統中的應用，關(guān)于這種工控機的應用案例小編將會(huì )在接下來(lái)的文章中詳細的為大家闡述。

該工控機的應用案例，通過(guò)采用工控機完成對壓鑄機的控制，設計出了相應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。根據計算機的仿真結果表明，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)，而鑄件的內部質(zhì)量和機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，必須根據不同的情況對壓鑄過(guò)程中的所有工藝參數如壓射壓力和壓射速度等進(jìn)行恰到好處的控制。

J11280型28000KN( 臥式冷室壓鑄機是國內壓鑄機廠(chǎng)設計試制的新產(chǎn)品，控制系統完成后，用戶(hù)廠(chǎng)家對機器的使用性能表示非常滿(mǎn)意。并且通過(guò)了國家計委鑒定，它是目前國產(chǎn)最大、最先進(jìn)的壓鑄機。

本文所設計出的系統有如下特點(diǎn)：

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

②系統中的狀態(tài)監控、故障診斷、壓力速度曲線(xiàn)顯示等功能，用戶(hù)可以對系統的工作狀況有一個(gè)及時(shí)全面的了解;

③系統具有簡(jiǎn)單的程序接口，用戶(hù)能夠很方便的進(jìn)行系統的二次開(kāi)發(fā);

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

1.1 機器的組成部分

圖1 壓鑄機壓射系統原理圖

J11280型臥式冷室壓鑄機主要由機身、電氣系統、壓射機構、合型機構、液壓系統五部分組成。其壓射系統工作原理圖如圖1所示。

1.2 壓鑄機工作機理的分析

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(kāi)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-恢復原位-延時(shí)卸荷。如此重復循環(huán)進(jìn)行鑄件生產(chǎn)。壓鑄機的每一個(gè)動(dòng)作過(guò)程都可通過(guò)電磁閥的通斷，改變液壓系統的狀態(tài)，進(jìn)行控制。二、工控機控制壓鑄機系統硬件系統設計

2.1 硬件系統總體設計

圖2 壓鑄機控制系統結構

壓鑄機控制系統主要由工控機、開(kāi)關(guān)量輸入板、開(kāi)關(guān)量輸出板、模擬量輸入板、繼電器板及外圍輔助電路構成。其結構框圖見(jiàn)圖2。

工控機主要完成控制指令的發(fā)出和模擬量的運算。具體控制過(guò)程為：由行程開(kāi)關(guān)和控制按鈕發(fā)出的開(kāi)關(guān)信號指示出目前壓鑄機所做的動(dòng)作，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入板進(jìn)入工控機，通過(guò)定期讀取工控機相應端口，可檢測到壓鑄機工作的狀態(tài)，通過(guò)邏輯運算，形成相應的開(kāi)關(guān)量輸出，再通過(guò)輸出繼電器板來(lái)控制壓鑄機電磁閥通斷電，控制壓鑄機的動(dòng)作。開(kāi)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 工控機配置

表1 工控機配置

工業(yè)現場(chǎng)條件相對惡劣，最常見(jiàn)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。設計選用CONTEC公司生產(chǎn)的通用型工控機系列，它具有高可靠性電源裝置、高功率雙冷風(fēng)扇制冷系統、帶濾網(wǎng)全鋼標準機箱、減震加固壓條裝置、14個(gè)插槽供I/O擴展，能夠適應生產(chǎn)環(huán)境的要求。詳見(jiàn)表1。

2.3 系統仿真

這種工控機的應用案例中由于系統存在許多非線(xiàn)性環(huán)節，如：液壓油、伺服閥等，這給系統的理論分析及優(yōu)化設計帶來(lái)一定的困難，只能借助與計算機對系統進(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。查閱相關(guān)手冊，確定參數。系統仿真結果如圖3所示。