專利名稱：壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓鑄機(jī)，特別是一種壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)壓鑄工件質(zhì)量的要求越來(lái)越高，除了提高模具制造水平外，壓鑄機(jī)的性能 也要相應(yīng)地提高。壓鑄機(jī)對(duì)壓鑄質(zhì)量影響最大的就是射料過(guò)程。過(guò)去對(duì)射料參數(shù)(高速起 始點(diǎn)、增壓起始點(diǎn)、高速速度值、增壓設(shè)定等)的調(diào)整全憑工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)，具有很 大的不確定性，調(diào)試周期較長(zhǎng)，壓鑄機(jī)的最佳性能得不到體現(xiàn)。為了減少人為因素造成的不 確定性，獲得壓鑄機(jī)的最佳工藝性能，提高壓鑄機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，目前，先進(jìn)的壓鑄機(jī) 普遍采用實(shí)時(shí)控制來(lái)提高機(jī)器性能和穩(wěn)定性，主要是通過(guò)設(shè)定和實(shí)際曲線的顯示，觀察壓 射工藝狀態(tài)，使之能方便的調(diào)整壓鑄參數(shù)，減少?gòu)U品，提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)壓鑄機(jī)采用的射料控制系統(tǒng)是壓射開(kāi)環(huán)控制，標(biāo)準(zhǔn)的三段或四段壓射過(guò)程， 速度調(diào)節(jié)為入口節(jié)流方式，PLC控制壓射造成響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)算速度慢、射料過(guò)程穩(wěn)定性差。中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1727095于2006年2月1日公開(kāi)了一種壓鑄機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，由壓 鑄機(jī)1、壓力傳感器2、位移傳感器3和4、開(kāi)關(guān)元件5、動(dòng)作執(zhí)行器6、多通道光隔離輸入板 7、多通道繼電器輸出板8、數(shù)字量輸入/輸出板9、傳感器直流電源10、模擬量信號(hào)接入端子 板11、模擬量/輸出板12和工控機(jī)13組成。在調(diào)試工藝流程時(shí)，工控機(jī)13檢測(cè)動(dòng)作執(zhí)行 器6的動(dòng)作結(jié)束信號(hào)并在檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)后開(kāi)始計(jì)時(shí)，判斷當(dāng)計(jì)時(shí)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間而 動(dòng)作執(zhí)行器6沒(méi)有執(zhí)行新的動(dòng)作，則測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉壓鑄機(jī)1的高、低壓油泵21。據(jù)稱該 發(fā)明的測(cè)控系統(tǒng)具有調(diào)整、手動(dòng)和自動(dòng)三種工作方式，能實(shí)時(shí)監(jiān)控各種工藝參數(shù)，并實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)和輸出壓鑄機(jī)壓射過(guò)程中的壓力、位移和速度曲線，還能節(jié)約能源，延長(zhǎng)泵體構(gòu)件的使用 壽命。但是該發(fā)明的實(shí)時(shí)控制采用Windows通用操作系統(tǒng)平臺(tái)的操作系統(tǒng)，容易感染計(jì)算 機(jī)病毒，Windows的文件管理系統(tǒng)脆弱，對(duì)非正常斷電的工況十分敏感，容易出現(xiàn)文件系統(tǒng) 崩潰而無(wú)法啟動(dòng)或數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。啟動(dòng)和關(guān)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)和操作復(fù)雜；功耗大，穩(wěn)定性差，整 個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性比較低。由于采用插板式結(jié)構(gòu)，維修性較差需要專業(yè)技術(shù)人員 跟進(jìn)處理，維修周期長(zhǎng)；需要高質(zhì)量的接地系統(tǒng)使很多用戶達(dá)不到要求；使用和維護(hù)成本 很高。在曲線的控制處理上，采用了濾波方式處理使曲線出現(xiàn)失真現(xiàn)象；PC機(jī)的操作系統(tǒng) 占用資源比較大，使得運(yùn)算速度受到限制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的旨在提供一種用性能穩(wěn)定，運(yùn)算精確且速度快，通過(guò)簡(jiǎn)單的接 口信號(hào)和通訊方式，實(shí)現(xiàn)壓射過(guò)程實(shí)時(shí)控制的壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中 的不足之處。按此目的設(shè)計(jì)的一種壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括包括壓射系統(tǒng)、嵌入式實(shí)時(shí)控 制器、顯示屏裝置、PLC系統(tǒng)，其特征是顯示屏裝置與嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)Ethernet數(shù)據(jù) 纜線連接，以實(shí)現(xiàn)兩者之間數(shù)據(jù)交換；顯示屏裝置與PLC系統(tǒng)通過(guò)MPI數(shù)據(jù)纜線連接，以實(shí)現(xiàn)兩者之間通過(guò)MPI通訊協(xié)議交換數(shù)據(jù)；PLC系統(tǒng)與嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)信號(hào)線連接，以 實(shí)現(xiàn)同步協(xié)調(diào)運(yùn)行動(dòng)作。所述顯示屏裝置同時(shí)具備MPI通訊接口和Ethernet通訊接口，其設(shè)置有顯示屏， 還連接有儲(chǔ)存裝置。所述儲(chǔ)存裝置為可插拔的SD卡。所述嵌入式實(shí)時(shí)控制器采用雙CPU結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有Ethernet通訊接口和多個(gè)數(shù) 字接口和模擬接口。所述PLC系統(tǒng)上連接有操作電箱，PLC系統(tǒng)上設(shè)置有MPI通訊接口和多個(gè)數(shù)字接 口和模擬接口。所述壓射系統(tǒng)包括增壓控制比例閥、增壓缸、回錘限位行程開(kāi)關(guān)、伺服閥、壓射缸、 編碼器和多個(gè)壓力傳感器，編碼器為非接觸式讀頭。本實(shí)用新型的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，具有壓鑄動(dòng)作循環(huán)的調(diào)試和控制、壓 鑄過(guò)程的數(shù)據(jù)采集處理、速度閉環(huán)控制、用曲線反應(yīng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)對(duì)比、查詢和儲(chǔ)存等功能，數(shù) 據(jù)交換速度快、維護(hù)方便快捷，且該實(shí)用新型的PLC系統(tǒng)具有獨(dú)立性，當(dāng)在嵌入式實(shí)時(shí)控制 器或顯示屏出現(xiàn)故障時(shí)，仍能保證壓鑄機(jī)的動(dòng)作正常運(yùn)行。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖。圖2為顯示裝置中顯示屏參數(shù)曲線圖。圖3為實(shí)時(shí)控制器接線圖。圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例壓射過(guò)程流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參見(jiàn)圖1-圖3，本壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括操作電箱1、PLC系統(tǒng)2、顯示屏裝 置3、嵌入式實(shí)時(shí)控制器4和壓射系統(tǒng)5，各部分分別與PLC系統(tǒng)2相連，顯示屏裝置3還連 接有儲(chǔ)存裝置6。顯示屏裝置3同時(shí)具備MPI通訊接口和Ethernet通訊接口，顯示屏裝置3采用 windows CE操作系統(tǒng)，設(shè)有參數(shù)處理、特征值識(shí)別、數(shù)據(jù)分析處理和統(tǒng)計(jì)的軟件，還有具有 通用組態(tài)畫(huà)面能反應(yīng)曲線的顯示屏。顯示屏裝置3實(shí)現(xiàn)壓鑄機(jī)動(dòng)作參數(shù)的輸入和顯示，并 在曲線上反映數(shù)據(jù)的傳遞，曲線上顯示嵌入式實(shí)時(shí)控制器4所采集的數(shù)據(jù)，并能和輸入的 標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若發(fā)現(xiàn)采集的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值相差超過(guò)限定值時(shí)，能發(fā)出警報(bào)信號(hào)。同時(shí)， 其通過(guò)軟件進(jìn)行PLC系統(tǒng)2和嵌入式實(shí)時(shí)控制器4三者之間的數(shù)據(jù)傳遞及處理工作，完成 壓鑄機(jī)壓射的過(guò)程。儲(chǔ)存裝置6為可插拔的SD卡，方便替換、攜帶。嵌入式實(shí)時(shí)控制器4采用雙CPU結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有Ethernet通訊接口、數(shù)字接口 和模擬接口。備帶電插拔性能，功耗低、發(fā)熱量小，抗干擾能力強(qiáng)。硬件設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理， 具有控制精度高，運(yùn)算速度快等特性。內(nèi)置有算法軟件，當(dāng)獲得PLC系統(tǒng)2的允許采集數(shù)據(jù) 信號(hào)后，嵌入式實(shí)時(shí)控制器4延時(shí)150毫秒后開(kāi)始采集壓力和位置信號(hào)，同時(shí)算法軟件對(duì)采 集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，一方面把計(jì)算出的速度等數(shù)據(jù)通過(guò)Ethernet數(shù)據(jù)纜線輸出到顯示屏
4裝置3上，并通過(guò)數(shù)字接口和模擬接口反應(yīng)至PLC系統(tǒng)2，另一方面根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到壓 射系統(tǒng)5伺服閥上，并使之控制壓射過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，保證壓射速度滿足設(shè)定的速度值。PLC系統(tǒng)2上連接有操作電箱1，PLC系統(tǒng)上設(shè)置有MPI通訊接口和多個(gè)數(shù)字接口 和模擬接口。PLC系統(tǒng)2通過(guò)MPI通訊協(xié)議模式與顯示屏裝置3連接，其承載壓鑄機(jī)循環(huán)運(yùn) 行的程序，根據(jù)顯示屏裝置3的參數(shù)，調(diào)整壓鑄機(jī)動(dòng)作的控制程序。PLC系統(tǒng)2根據(jù)壓鑄機(jī) 的工作狀態(tài)判斷是否允許嵌入式實(shí)時(shí)控制器4采集PLC系統(tǒng)2上的數(shù)據(jù)及調(diào)整其負(fù)載，手 動(dòng)狀態(tài)下不允許嵌入式實(shí)時(shí)控制器4進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并負(fù)載嵌入式實(shí)時(shí)控制器4的數(shù)據(jù)處 理工作；自動(dòng)狀態(tài)下允許嵌入式實(shí)時(shí)控制器4采集數(shù)據(jù)，不負(fù)載嵌入式實(shí)時(shí)控制器4的數(shù)據(jù) 處理工作。PLC系統(tǒng)2是壓鑄機(jī)所有動(dòng)作控制的核心，能夠滿足壓鑄機(jī)的運(yùn)行需要，是目前 控制系統(tǒng)的首選，且該系統(tǒng)具有獨(dú)立性，當(dāng)在嵌入式實(shí)時(shí)控制器4或顯示屏出現(xiàn)故障時(shí)，仍 能保證壓鑄機(jī)的動(dòng)作正常運(yùn)行。參見(jiàn)圖4，壓鑄機(jī)壓射過(guò)程為①準(zhǔn)備，在顯示裝置3上輸入相關(guān)參數(shù)，并設(shè)定為手 動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，PLC系統(tǒng)2將不允許嵌入式實(shí)時(shí)控制器4進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，PLC系統(tǒng)負(fù)載數(shù)據(jù) 采集和處理的工作。②試模，并根據(jù)試模情況在顯示裝置3上不斷調(diào)整參數(shù)，直到參數(shù)達(dá)到 一定標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)定好偏差限定值。③生產(chǎn)，把手動(dòng)狀態(tài)調(diào)為自動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，PLC系統(tǒng)2允許 嵌入式實(shí)時(shí)控制器4在開(kāi)始生產(chǎn)150毫米后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，嵌入式實(shí)時(shí)控制器4會(huì)根據(jù)采 集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；顯示屏裝置3則對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把結(jié)果記錄到儲(chǔ)存裝置6 上。壓射系統(tǒng)5內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示a)壓射系統(tǒng)安裝有壓力傳感器和位置檢測(cè)讀頭，嵌入式實(shí)時(shí)控制器4在接到“允 許壓射”信號(hào)之后，對(duì)壓射系統(tǒng)的壓力和位置檢測(cè)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)計(jì)算出速度數(shù)據(jù)；b)伺服閥根據(jù)檢測(cè)的速度，經(jīng)控制算法處理后，控制壓射油缸的流量，控制壓射速 度；c)當(dāng)“允許增壓”信號(hào)有效時(shí)，增壓比例控制閥根據(jù)屏幕設(shè)定數(shù)據(jù)，控制增壓缸產(chǎn) 生增壓效果；“回錘限位行程開(kāi)關(guān)”信號(hào)分別輸入到PLC系統(tǒng)2和嵌入式實(shí)時(shí)控制器4，主要的 作用作為檢測(cè)信號(hào)，表明壓射系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，分別對(duì)壓射位置做清零動(dòng)作。其具體工作過(guò)程如下1.壓射的流程為操作電箱1給101信號(hào)作用于PLC系統(tǒng)2，當(dāng)PLC發(fā)系統(tǒng)2出允 許壓射信號(hào)D02至嵌入式實(shí)時(shí)控制器的DI2，由嵌入式實(shí)時(shí)控制器4的A05作用于伺服閥， 控制壓射油缸的流量，控制壓射速度產(chǎn)生壓射動(dòng)作。同時(shí)伺服閥發(fā)出反饋信號(hào)AI5于嵌入 式實(shí)時(shí)控制器4，用于監(jiān)控伺服閥的動(dòng)作情況。壓射過(guò)程中，編碼器實(shí)時(shí)的輸出脈沖信號(hào)，提 供給嵌入式實(shí)時(shí)控制器4，用于記錄壓射位置數(shù)據(jù)，壓力傳感器實(shí)時(shí)的輸出壓射缸內(nèi)的壓力 數(shù)據(jù)提供于嵌入式實(shí)時(shí)控制器4。嵌入式實(shí)時(shí)控制器4通過(guò)反饋數(shù)據(jù)和控制算法調(diào)整伺服 閥的A05的信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制壓射的流程。2.增壓的流程為當(dāng)壓射過(guò)程檢測(cè)的位置滿足增壓開(kāi)始的條件時(shí)，嵌入式實(shí)時(shí)控 制器4發(fā)出D04信號(hào)于PLC系統(tǒng)2的DI4. PLC系統(tǒng)2獲得允許增壓信號(hào)，發(fā)出A01于增壓 控制比例閥，液壓回路作用于增壓缸，實(shí)現(xiàn)增壓的流程。
5[0031]3.增壓結(jié)束后，需要錘頭產(chǎn)生跟出動(dòng)作。通過(guò)編碼器AD脈沖計(jì)數(shù)，嵌入式實(shí)時(shí)控 制器4的D03發(fā)出跟出止信號(hào)于PLC系統(tǒng)2的DI3 (跟出止信號(hào)是壓射系統(tǒng)錘頭推出到位 信號(hào)，用于控制壓射推出的最大位置)。PLC系統(tǒng)2的A02發(fā)出信號(hào)至嵌入式實(shí)時(shí)控制器4 的AI2，嵌入式實(shí)時(shí)控制器4的A05作用于伺服閥使得停止跟出動(dòng)作。4.回錘限位開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)至PLC系統(tǒng)2的DI5。使得PLC系統(tǒng)2認(rèn)為壓射一個(gè)周 期結(jié)束。5.回錘限位開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)至嵌入式實(shí)時(shí)控制器4的DI6，使得嵌入式實(shí)時(shí)控制器 4認(rèn)為伺服控制一個(gè)周期結(jié)束，并對(duì)位置數(shù)據(jù)清零。6.當(dāng)機(jī)器運(yùn)行中出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，PLC系統(tǒng)2的D01發(fā)出急停信號(hào)于嵌入式實(shí)時(shí)控制 器4的DI1，嵌入式實(shí)時(shí)控制器4立即停止其信號(hào)輸出，直接使得機(jī)器停止于當(dāng)前狀態(tài)。上述信號(hào)中，控制信號(hào)和閥反饋信號(hào)，壓力傳感器采用模擬量，其他采用數(shù)字量。 圖中A開(kāi)頭的是模擬量，D開(kāi)頭的是數(shù)字量，0結(jié)尾說(shuō)明是信號(hào)輸出，I結(jié)尾說(shuō)明是信號(hào)輸 入。AD是脈沖。
權(quán)利要求一種壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括壓射系統(tǒng)(5)、嵌入式實(shí)時(shí)控制器(4)、顯示屏裝置(3)和PLC系統(tǒng)(2)，其特征是顯示屏裝置與嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)Ethernet數(shù)據(jù)纜線連接，顯示屏裝置與PLC系統(tǒng)通過(guò)MPI數(shù)據(jù)纜線連接，PLC系統(tǒng)與嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征是所述顯示屏裝置(3)同時(shí)具 備MPI通訊接口和Ethernet通訊接口，其設(shè)置有顯示屏，還連接有儲(chǔ)存裝置(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征是所述儲(chǔ)存裝置(6)為可插 拔的SD卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征是所述嵌入式實(shí)時(shí)控制 器(4)采用雙CPU結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有Ethernet通訊接口和多個(gè)數(shù)字接口和模擬接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征是所述PLC系統(tǒng)(2)上連接 有操作電箱(1)，PLC系統(tǒng)上設(shè)置有MPI通訊接口和多個(gè)數(shù)字接口和模擬接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征是所述壓射系統(tǒng)(5)包括增 壓控制比例閥、增壓缸、回錘限位行程開(kāi)關(guān)、伺服閥、壓射缸、編碼器和多個(gè)壓力傳感器，編 碼器為非接觸式讀頭。
專利摘要一種壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括壓射系統(tǒng)、嵌入式實(shí)時(shí)控制器、顯示屏裝置和PLC系統(tǒng)，其顯示屏裝置與嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)Ethernet數(shù)據(jù)纜線連接，顯示屏裝置與PLC系統(tǒng)通過(guò)MPI數(shù)據(jù)纜線連接，PLC系統(tǒng)與嵌入式實(shí)時(shí)控制器通過(guò)數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線連接。顯示屏裝置同時(shí)具備MPI通訊接口和Ethernet通訊接口，其設(shè)置有顯示屏，還連接有儲(chǔ)存裝置；嵌入式實(shí)時(shí)控制器采用雙CPU結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有Ethernet通訊接口、數(shù)字接口和模擬接口。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，具有壓鑄動(dòng)作循環(huán)的調(diào)試和控制、壓鑄過(guò)程的數(shù)據(jù)采集處理、速度閉環(huán)控制、用曲線反應(yīng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)對(duì)比、查詢和儲(chǔ)存等功能，數(shù)據(jù)交換速度快、維護(hù)方便快捷。
文檔編號(hào)B22D17/32GK201596758SQ20102011908
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者張新華, 高潮, 黃遙 申請(qǐng)人:廣東伊之密精密機(jī)械有限公司