專利名稱：壓鑄機的實時控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓鑄機，特別是一種壓鑄機的實時控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著對壓鑄工件質(zhì)量的要求越來越高，除了提高模具制造水平外，壓鑄機的性能 也要相應地提高。壓鑄機對壓鑄質(zhì)量影響最大的就是射料過程。過去對射料參數(shù)(高速起 始點、增壓起始點、高速速度值、增壓設(shè)定等)的調(diào)整全憑工藝人員的經(jīng)驗和試驗，具有很 大的不確定性，調(diào)試周期較長，壓鑄機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，獲得壓鑄機的最佳工藝性能，提高壓鑄機的穩(wěn)定性和可靠性，目前，先進的壓鑄機 普遍采用實時控制來提高機器性能和穩(wěn)定性，主要是通過設(shè)定和實際曲線的顯示，觀察壓 射工藝狀態(tài)，使之能方便的調(diào)整壓鑄參數(shù)，減少廢品，提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)壓鑄機采用的射料控制系統(tǒng)是壓射開環(huán)控制，標準的三段或四段壓射過程， 速度調(diào)節(jié)為入口節(jié)流方式，PLC控制壓射造成響應時間長、運算速度慢、射料過程穩(wěn)定性差。中國專利文獻號CN1727095于2006年2月1日公開了一種壓鑄機測控系統(tǒng)，由壓 鑄機1、壓力傳感器2、位移傳感器3和4、開關(guān)元件5、動作執(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、模擬量信號接入端子 板11、模擬量/輸出板12和工控機13組成。在調(diào)試工藝流程時，工控機13檢測動作執(zhí)行 器6的動作結(jié)束信號并在檢測到結(jié)束信號后開始計時，判斷當計時超過預先設(shè)定的時間而 動作執(zhí)行器6沒有執(zhí)行新的動作，則測控系統(tǒng)自動關(guān)閉壓鑄機1的高、低壓油泵21。據(jù)稱該 發(fā)明的測控系統(tǒng)具有調(diào)整、手動和自動三種工作方式，能實時監(jiān)控各種工藝參數(shù)，并實時監(jiān) 測和輸出壓鑄機壓射過程中的壓力、位移和速度曲線，還能節(jié)約能源，延長泵體構(gòu)件的使用 壽命。但是該發(fā)明的實時控制采用Windows通用操作系統(tǒng)平臺的操作系統(tǒng)，容易感染計算 機病毒，Windows的文件管理系統(tǒng)脆弱，對非正常斷電的工況十分敏感，容易出現(xiàn)文件系統(tǒng) 崩潰而無法啟動或數(shù)據(jù)丟失的問題。啟動和關(guān)機時間長和操作復雜；功耗大，穩(wěn)定性差，整 個系統(tǒng)的運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 跟進處理，維修周期長；需要高質(zhì)量的接地系統(tǒng)使很多用戶達不到要求；使用和維護成本 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機的操作系統(tǒng) 占用資源比較大，使得運算速度受到限制。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的旨在提供一種用性能穩(wěn)定，運算精確且速度快，通過簡單的接 口信號和通訊方式，實現(xiàn)壓射過程實時控制的壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中 的不足之處。按此目的設(shè)計的一種壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，包括包括壓射系統(tǒng)、嵌入式實時控 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時控制器通過Ethernet數(shù)據(jù) 纜線連接，以實現(xiàn)兩者之間數(shù)據(jù)交換；顯示屏裝置與PLC系統(tǒng)通過MPI數(shù)據(jù)纜線連接，以實現(xiàn)兩者之間通過MPI通訊協(xié)議交換數(shù)據(jù)；PLC系統(tǒng)與嵌入式實時控制器通過信號線連接，以 實現(xiàn)同步協(xié)調(diào)運行動作。所述顯示屏裝置同時具備MPI通訊接口和Ethernet通訊接口，其設(shè)置有顯示屏， 還連接有儲存裝置。所述儲存裝置為可插拔的SD卡。所述嵌入式實時控制器采用雙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、回錘限位行程開關(guān)、伺服閥、壓射缸、 編碼器和多個壓力傳感器，編碼器為非接觸式讀頭。本實用新型的實時控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單合理，具有壓鑄動作循環(huán)的調(diào)試和控制、壓 鑄過程的數(shù)據(jù)采集處理、速度閉環(huán)控制、用曲線反應數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)對比、查詢和儲存等功能，數(shù) 據(jù)交換速度快、維護方便快捷，且該實用新型的PLC系統(tǒng)具有獨立性，當在嵌入式實時控制 器或顯示屏出現(xiàn)故障時，仍能保證壓鑄機的動作正常運行。

圖1為本實用新型一實施例結(jié)構(gòu)框圖。圖2為顯示裝置中顯示屏參數(shù)曲線圖。圖3為實時控制器接線圖。圖4為本實用新型一實施例壓射過程流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述。參見圖1-圖3，本壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，包括操作電箱1、PLC系統(tǒng)2、顯示屏裝 置3、嵌入式實時控制器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 接有儲存裝置6。顯示屏裝置3同時具備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、特征值識別、數(shù)據(jù)分析處理和統(tǒng)計的軟件，還有具有 通用組態(tài)畫面能反應曲線的顯示屏。顯示屏裝置3實現(xiàn)壓鑄機動作參數(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時控制器4所采集的數(shù)據(jù)，并能和輸入的 標準值進行比較，若發(fā)現(xiàn)采集的數(shù)據(jù)與標準值相差超過限定值時，能發(fā)出警報信號。同時， 其通過軟件進行PLC系統(tǒng)2和嵌入式實時控制器4三者之間的數(shù)據(jù)傳遞及處理工作，完成 壓鑄機壓射的過程。儲存裝置6為可插拔的SD卡，方便替換、攜帶。嵌入式實時控制器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。硬件設(shè)計經(jīng)過優(yōu)化處理， 具有控制精度高，運算速度快等特性。內(nèi)置有算法軟件，當獲得PLC系統(tǒng)2的允許采集數(shù)據(jù) 信號后，嵌入式實時控制器4延時150毫秒后開始采集壓力和位置信號，同時算法軟件對采 集的數(shù)據(jù)進行處理，一方面把計算出的速度等數(shù)據(jù)通過Ethernet數(shù)據(jù)纜線輸出到顯示屏
4裝置3上，并通過數(shù)字接口和模擬接口反應至PLC系統(tǒng)2，另一方面根據(jù)數(shù)據(jù)實時反饋到壓 射系統(tǒng)5伺服閥上，并使之控制壓射過程，從而實現(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通訊接口和多個數(shù)字接口 和模擬接口。PLC系統(tǒng)2通過MPI通訊協(xié)議模式與顯示屏裝置3連接，其承載壓鑄機循環(huán)運 行的程序，根據(jù)顯示屏裝置3的參數(shù)，調(diào)整壓鑄機動作的控制程序。PLC系統(tǒng)2根據(jù)壓鑄機 的工作狀態(tài)判斷是否允許嵌入式實時控制器4采集PLC系統(tǒng)2上的數(shù)據(jù)及調(diào)整其負載，手 動狀態(tài)下不允許嵌入式實時控制器4進行數(shù)據(jù)采集，并負載嵌入式實時控制器4的數(shù)據(jù)處 理工作；自動狀態(tài)下允許嵌入式實時控制器4采集數(shù)據(jù)，不負載嵌入式實時控制器4的數(shù)據(jù) 處理工作。PLC系統(tǒng)2是壓鑄機所有動作控制的核心，能夠滿足壓鑄機的運行需要，是目前 控制系統(tǒng)的首選，且該系統(tǒng)具有獨立性，當在嵌入式實時控制器4或顯示屏出現(xiàn)故障時，仍 能保證壓鑄機的動作正常運行。參見圖4，壓鑄機壓射過程為①準備，在顯示裝置3上輸入相關(guān)參數(shù)，并設(shè)定為手 動狀態(tài)，此時，PLC系統(tǒng)2將不允許嵌入式實時控制器4進行數(shù)據(jù)采集，PLC系統(tǒng)負載數(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)達到 一定標準，并設(shè)定好偏差限定值。③生產(chǎn)，把手動狀態(tài)調(diào)為自動狀態(tài)，此時，PLC系統(tǒng)2允許 嵌入式實時控制器4在開始生產(chǎn)150毫米后進行數(shù)據(jù)采集，嵌入式實時控制器4會根據(jù)采 集的數(shù)據(jù)進行處理；顯示屏裝置3則對整個生產(chǎn)過程進行監(jiān)測，并把結(jié)果記錄到儲存裝置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讀頭，嵌入式實時控制器4在接到“允 許壓射”信號之后，對壓射系統(tǒng)的壓力和位置檢測，根據(jù)位置數(shù)據(jù)計算出速度數(shù)據(jù)；b)伺服閥根據(jù)檢測的速度，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“允許增壓”信號有效時，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；“回錘限位行程開關(guān)”信號分別輸入到PLC系統(tǒng)2和嵌入式實時控制器4，主要的 作用作為檢測信號，表明壓射系統(tǒng)恢復到原始狀態(tài)，分別對壓射位置做清零動作。其具體工作過程如下1.壓射的流程為操作電箱1給101信號作用于PLC系統(tǒng)2，當PLC發(fā)系統(tǒng)2出允 許壓射信號D02至嵌入式實時控制器的DI2，由嵌入式實時控制器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)生壓射動作。同時伺服閥發(fā)出反饋信號AI5于嵌入 式實時控制器4，用于監(jiān)控伺服閥的動作情況。壓射過程中，編碼器實時的輸出脈沖信號，提 供給嵌入式實時控制器4，用于記錄壓射位置數(shù)據(jù)，壓力傳感器實時的輸出壓射缸內(nèi)的壓力 數(shù)據(jù)提供于嵌入式實時控制器4。嵌入式實時控制器4通過反饋數(shù)據(jù)和控制算法調(diào)整伺服 閥的A05的信號輸出，從而實現(xiàn)閉環(huán)控制壓射的流程。2.增壓的流程為當壓射過程檢測的位置滿足增壓開始的條件時，嵌入式實時控 制器4發(fā)出D04信號于PLC系統(tǒng)2的DI4. PLC系統(tǒng)2獲得允許增壓信號，發(fā)出A01于增壓 控制比例閥，液壓回路作用于增壓缸，實現(xiàn)增壓的流程。
5[0031]3.增壓結(jié)束后，需要錘頭產(chǎn)生跟出動作。通過編碼器AD脈沖計數(shù)，嵌入式實時控 制器4的D03發(fā)出跟出止信號于PLC系統(tǒng)2的DI3 (跟出止信號是壓射系統(tǒng)錘頭推出到位 信號，用于控制壓射推出的最大位置)。PLC系統(tǒng)2的A02發(fā)出信號至嵌入式實時控制器4 的AI2，嵌入式實時控制器4的A05作用于伺服閥使得停止跟出動作。4.回錘限位開關(guān)發(fā)出信號至PLC系統(tǒng)2的DI5。使得PLC系統(tǒng)2認為壓射一個周 期結(jié)束。5.回錘限位開關(guān)發(fā)出信號至嵌入式實時控制器4的DI6，使得嵌入式實時控制器 4認為伺服控制一個周期結(jié)束，并對位置數(shù)據(jù)清零。6.當機器運行中出現(xiàn)危險時，PLC系統(tǒng)2的D01發(fā)出急停信號于嵌入式實時控制 器4的DI1，嵌入式實時控制器4立即停止其信號輸出，直接使得機器停止于當前狀態(tài)。上述信號中，控制信號和閥反饋信號，壓力傳感器采用模擬量，其他采用數(shù)字量。 圖中A開頭的是模擬量，D開頭的是數(shù)字量，0結(jié)尾說明是信號輸出，I結(jié)尾說明是信號輸 入。AD是脈沖。
權(quán)利要求一種壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，包括壓射系統(tǒng)(5)、嵌入式實時控制器(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時控制器通過Ethernet數(shù)據(jù)纜線連接，顯示屏裝置與PLC系統(tǒng)通過MPI數(shù)據(jù)纜線連接，PLC系統(tǒng)與嵌入式實時控制器通過數(shù)字信號線和模擬信號線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，其特征是所述顯示屏裝置(3)同時具 備MPI通訊接口和Ethernet通訊接口，其設(shè)置有顯示屏，還連接有儲存裝置(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，其特征是所述儲存裝置(6)為可插 拔的SD卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，其特征是所述嵌入式實時控制 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所述的壓鑄機的實時控制系統(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所述的壓鑄機的實時控制系統(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、回錘限位行程開關(guān)、伺服閥、壓射缸、編碼器和多個壓力傳感器，編 碼器為非接觸式讀頭。
專利摘要一種壓鑄機的實時控制系統(tǒng)，包括壓射系統(tǒng)、嵌入式實時控制器、顯示屏裝置和PLC系統(tǒng)，其顯示屏裝置與嵌入式實時控制器通過Ethernet數(shù)據(jù)纜線連接，顯示屏裝置與PLC系統(tǒng)通過MPI數(shù)據(jù)纜線連接，PLC系統(tǒng)與嵌入式實時控制器通過數(shù)字信號線和模擬信號線連接。顯示屏裝置同時具備MPI通訊接口和Ethernet通訊接口，其設(shè)置有顯示屏，還連接有儲存裝置；嵌入式實時控制器采用雙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。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單合理，具有壓鑄動作循環(huán)的調(diào)試和控制、壓鑄過程的數(shù)據(jù)采集處理、速度閉環(huán)控制、用曲線反應數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)對比、查詢和儲存等功能，數(shù)據(jù)交換速度快、維護方便快捷。
文檔編號B22D17/32GK201596758SQ20102011908
公開日2010年10月6日 申請日期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 申請人:廣東伊之密精密機械有限公司