一種基于PC總線的工業電腦可靠運行的工控機應用案例

工控機，英文全稱是Industrial Personal Computer，簡稱為IPC，這是一種基于PC總線的工業電腦，是加固的增強型個人計算機，在工業環境中可以作為一個工業控制器進行可靠運行。目前工控機的主要類別有IPC(PC總線工業電腦)、DCS(分散型控制系統)、FCS(現場總線系統)、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，關于這種工控機的應用案例小編將會在接下來的文章中詳細的為大家闡述。

該工控機的應用案例，通過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，為提高壓鑄件的質量提出了用壓射速度進行控制的方法。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(即壓射過程)，而鑄件的內部質量和機械性能主要取決于增壓效果(即增壓過程)，要想獲得高質量的壓鑄件，必須根據不同的情況對壓鑄過程中的所有工藝參數如壓射壓力和壓射速度等進行恰到好處的控制。

J11280型28000KN( 臥式冷室壓鑄機是國內壓鑄機廠設計試制的新產品，控制系統完成后，用戶廠家對機器的使用性能表示非常滿意。并且通過了國家計委鑒定，它是目前國產最大、最先進的壓鑄機。

本文所設計出的系統有如下特點：

①每秒2000次的狀態檢測，可以檢測到狀態的瞬息變化，并進行相應實時的控制;

②系統中的狀態監控、故障診斷、壓力速度曲線顯示等功能，用戶可以對系統的工作狀況有一個及時全面的了解;

③系統具有簡單的程序接口，用戶能夠很方便的進行系統的二次開發;

④具有良好的用戶界面和簡單的系統操作。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

完成一個鑄件的工藝過程為：動1插芯-動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(同時增壓)-(冷卻時間到)靜抽芯-開型-動2抽出-動1抽出-頂出前延時-頂出-頂出后延時-壓回-頂回-恢復原位-延時卸荷。如此重復循環進行鑄件生產。壓鑄機的每一個動作過程都可通過電磁閥的通斷，改變液壓系統的狀態，進行控制。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、開關量輸入板、開關量輸出板、模擬量輸入板、繼電器板及外圍輔助電路構成。其結構框圖見圖2。

工控機主要完成控制指令的發出和模擬量的運算。具體控制過程為：由行程開關和控制按鈕發出的開關信號指示出目前壓鑄機所做的動作，經過開關量輸入板進入工控機，通過定期讀取工控機相應端口，可檢測到壓鑄機工作的狀態，通過邏輯運算，形成相應的開關量輸出，再通過輸出繼電器板來控制壓鑄機電磁閥通斷電，控制壓鑄機的動作。開關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

工業現場條件相對惡劣，最常見的問題是粉塵、輻射、電氣干擾等。在一些環境下還要防潮、防震、抗沖擊等。設計選用CONTEC公司生產的通用型工控機系列，它具有高可靠性電源裝置、高功率雙冷風扇制冷系統、帶濾網全鋼標準機箱、減震加固壓條裝置、14個插槽供I/O擴展，能夠適應生產環境的要求。詳見表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性環節，如：液壓油、伺服閥等，這給系統的理論分析及優化設計帶來一定的困難，只能借助與計算機對系統進行仿真研究。由于壓射過程油缸活塞所受的阻力很小，在仿真過程中近似地認為壓射速度與進入油缸液壓油的體積成正比，即為比例環節。查閱相關手冊，確定參數。系統仿真結果如圖3所示。