專利名稱：Pc型開放式壓鑄機的測控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于對壓鑄機進行測控的控制系統，具體涉及一種PC型開放式壓鑄機的測控系統。
背景技術：
目前，壓鑄機的控制系統主要是采用可編程控制器PLC實現的，由于壓鑄機的機床床身十分龐大，這種形式導致了電器接線十分復雜，走線距離過長，容易被外界的電磁信號所干擾，壓鑄機的可靠性難以得到保證，而且由于可編程控制器PLC本身功能的限制，無法實現圖形化人機界面和對壓射工藝的定量分析。如果需要擴展這方面的功能，則必須連接專用人機界面模塊和數據采集卡，這樣不僅導致了各模塊間數據通訊速度遲緩，增加了系統復雜性，使成本增加，而且嚴重影響了系統的穩定性。
發明內容
本實用新型的目的在于解決傳統的壓鑄機的控制系統所存在的接線繁瑣、結構復雜、可靠性差，在加工中無法調控的缺陷，而提供一種改進的PC型開放式壓鑄機的測控系統，它能簡化系統的結構和降低成本、加快數據通訊調控速度和提高系統的穩定性。
本實用新型的技術方案是這樣實現的一種PC型開放式壓鑄機的測控系統，包括工控PC機、光纖適配卡、若干個可編程伺服接口模塊、通用輸入輸出信號接口模塊、若干個伺服驅動器及多個接線端子；其特點是，所述的工控PC機的總線槽中設置光纖適配卡；所述的若干個可編程伺服接口模塊通過光纜將各相鄰之間的可編程伺服接口模塊相連接；所述的若干個通用輸入輸出信號接口模塊通過光纜將各相鄰之間的通用輸入輸出接口模塊相連接；所述的光纖適配卡的一個光纖連接端子通過光纜與首個可編程伺服接口模塊的光纖連接端子連接，光纖適配卡的另一個光纖連接端子通過光纜與首個通用輸入輸出信號接口模塊的光纖連接端子相連接，光纖適配卡的信號輸入端通過導線與操作面板連接；所述的可編程伺服接口模塊的多個控制信號輸出端分別與各個伺服驅動器的輸入端對應連接，可編程伺服接口模塊的多個信號端分別與各接線端子雙向對應連接；所述的多個伺服驅動器的輸出端與設置在壓鑄機上的各電機的電源控制端對應連接。
上述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其中，所述的光纖適配卡由光纖通訊傳送器與初期化平臺雙向連接組成。
上述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其中，所述的可編程伺服接口模塊由可編程大規模門陣列集成塊、多個光纖通訊傳送器、初期化平臺、時鐘模塊、A/D轉換模塊、D/A轉換模塊組成；可編程大規模門陣列集成塊分別與各光纖通訊傳送器、伺服驅動器的信號端、壓鑄機上的各開關與繼電器雙向對應連接；可編程大規模門陣列集成塊的多個信號輸入端分別與初期化平臺、時鐘模塊、壓鑄機上的位置編碼器對應連接；可編程大規模門陣列集成塊的信號輸出端與D/A轉換模塊的輸入端連接；所述的A/D轉換模塊的輸出端與時鐘模塊的輸入端連接。
上述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其中，所述的可編程伺服接口模塊中的多個光纖通訊傳送器分別與光纖適配卡中的各光纖通訊傳送器通過光纜雙向對應連接。
上述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其中，所述的A/D轉換模塊的輸入端與壓鑄機上的模擬傳感器的輸出端通過導線連接。
上述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其中，所述的D/A轉換模塊的輸出端與伺服驅動器的輸入端通過導線連接。
本實用新型PC型開放式壓鑄機的測控系統由于采用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果1、本實用新型由于在測控系統中設有的可編程伺服接口模塊與工控PC機配套進行控制，并在工控PC機中設有光纖適配卡，采用了光纖總線的通訊方式，省去了壓鑄機傳統控制系統中的可編程控制器PLC，使壓鑄機電器設備的連線大為簡化，節約了成本，同時使工控PC機的資源的得到了充分的利用，從根本上解決了電磁干擾的問題，有效提高了系統的穩定性。
2、本實用新型由于在測控系統中設有的可編程伺服接口可根據壓鑄機上控制執行機構的數量加以擴展，應用方便。
3、本實用新型由于在測控系統中設有時鐘模塊，通過軟件PLC實現了頻率達1KHz的實時數據采樣，持續采樣時間可以達到10秒鐘。省去了專用的數據采集卡。
4、本實用新型由于在系統中設有工控PC機，通過用戶的操作面板和軟件PLC，使得人機界面之間可以快速地交換數據，采樣數據可以迅速地顯示在人機界面，實時性強、運行穩定可靠、人機界面友好、美觀。
5、本實用新型與壓鑄機配套使用，通過圖形化人機界面可以實時地對壓射工藝進行定量分析，為壓射工藝的調整提供了有效的依據。
通過以下對本實用新型PC型開放式壓鑄機的測控系統的一實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解本實用新型的目的、具體結構特征和優點。其中，附圖為圖1是本實用新型PC型開放式壓鑄機的測控系統的電路框圖。
圖2是本實用新型PC型開放式壓鑄機的測控系統的電路原理圖。
圖3是本實用新型PC型開放式壓鑄機的測控系統對壓鑄機控制操作流程圖。
具體實施方式
本實用新型PC型開放式壓鑄機的測控系統是與壓鑄機配套使用，在PC型開放式壓鑄機的測控系統中可根據壓鑄機上控制執行機構的數量配置可編程伺服接口模塊2、通用輸入輸出信號接口模塊3、伺服驅動器4的數量，如增加執行機構的數量，可相應增加可編程伺服接口模塊2、通用輸入輸出信號接口模塊3、伺服驅動器4數量，加以擴展應用。
請參見圖1所示，PC型開放式壓鑄機的測控系統由市售的工控PC機1(型號為AWS-8124)、若干個可編程伺服接口模塊2(型號為DC120)、若干個通用輸入輸出信號接口模塊3(采用通用的IO接口模塊型號為IM200)、若干個伺服驅動器4(型號為KT270)及多個接線端子5(型號為TB36)、光纖適配卡6(型號為FP60)組成；工控PC機1的總線槽中設置光纖適配卡6(型號為FP60)，在工控PC機中采用了PIII800CPU和256Mb內存，機箱中提供了4條ISA總線插槽。其中插入了一塊PCA-6770半長CPU卡和一塊光纖適配卡6。光纖適配卡采用了ISA總線與工控PC機進行通訊，光纖適配卡與現場設備之間的數據交換采用了VersioBusTM總線通訊協議，它可以實現高達20Mbps的通訊速率。
若干個可編程伺服接口模塊2通過光纜將各相鄰之間的可編程伺服接口模塊相連接；若干個接口模塊3(型號為IM200)通過光纜將各相鄰之間的接口模塊相連接；通用輸入輸出信號接口模塊3一共可以提供32路數字輸入信號端口和32路數字輸出信號端口；光纖適配卡6的一個光纖連接端子1通過光纜與首個可編程伺服接口模塊2的光纖連接端子1連接，光纖適配卡6的另一個光纖連接端子2通過光纜與首個接口模塊3的光纖連接端子1相連接；光纖適配卡6的信號輸入端3通過導線與用戶操作面板7連接；可編程伺服接口模塊2的多個控制信號輸出端分別與各個伺服驅動器4的輸入端對應連接；可編程伺服接口模塊2的多個信號端分別與各接線端子5相對應雙向連接；多個伺服驅動器4的輸出端與設置在壓鑄機上的各電機8的電源控制端對應連接。各接線端子5通過導線與機床上的開關和繼電器雙向連接。
請參見圖2所示，是本實施例中以舉一個可編程伺服接口模塊2(型號為DC120)與相關功能模塊連接的測控電路，該可編程伺服接口模塊2由可編程大規模門陣列集成塊21、多個光纖通訊傳送器22、初期化平臺23、時鐘模塊24、A/D轉換模塊25、D/A轉換模塊26組成；可編程大規模門陣列集成塊21分別與各光纖通訊傳送器22、伺服驅動器4的信號端、連接在接線端子5上的壓鑄機的各開關和繼電器9連線端雙向對應連接；可編程大規模門陣列集成塊21的多個信號輸入端分別與初期化平臺23、時鐘模塊24、壓鑄機上的位置編碼器10對應連接；可編程大規模門陣列集成塊21的信號輸出端與D/A轉換模塊26的輸入端連接；D/A轉換模塊26的輸出端與伺服驅動器4的輸入端連接。A/D轉換模塊25的輸入端與壓鑄機上的模擬傳感器11的輸出端連接，A/D轉換模塊25的輸出端與時鐘模塊24的輸入端連接。光纖適配卡6由光纖通訊傳送器61與初期化平臺62雙向連接組成；可編程伺服接口模塊2中的多個光纖通訊傳送器22分別與光纖適配卡6中的各光纖通訊傳送器61通過光纜雙向對應連接。光纖適配卡上通過兩個光纖通訊傳送器將輸出數據調制為光波信號，將輸入數據由光信號解調為電子脈沖信號。
可編程伺服接口模塊采用了大規模集成電路的結構，在伺服接口模塊上設有的光纖通訊傳送器進行光波信號與電子脈沖信號之間的轉換。通過光纖通訊傳送器接收來自工控PC機的數據，并將可編程伺服接口模塊、通用輸入輸出信號接口模塊與AD轉換模塊的狀態發送給工控PC機，與光纖通訊傳送器進行數據交換的是一片大型的中央可編程大規模門陣列集成塊FPGA，可編程伺服接口模塊對數據進行分析和處理，并通過光纜總線與計算機進行通訊；在光纖總線上一共可以連接4塊可編程伺服接口模塊或者4塊通用輸入輸出信號接口模塊。一個可編程伺服接口模塊共包含了4路模擬量輸出端口(DA)、8路模擬量輸入端口(AD)、16個數字信號輸入端口、16個數字信號輸出端口以及4路伺服信號端口；這些信號是通過接線端子與壓鑄機上的相關部件連接；可編程伺服接口模塊的每一路輸入和輸出數字信號均采取了光電隔離保護措施。從而提高了內部電路系統的安全性與可靠性。接線端子5中提供了獨立的數字信號接線端子，方便了機床電器設備與控制系統之間的連接。
本實用新型的電路工作原理是工控PC機1的控制信號通過光纖適配卡6中的光纖通訊傳遞器61轉換成脈沖信號，進入可編程大規模門陣列集成塊21(FPGA)對其解碼，成為D/A數字指令(伺報指令)，再經D/A轉換模塊26轉換成模擬指令，傳輸給各伺服驅動器4，再由各伺服驅動器4將控制信號傳輸給壓鑄機上的各電機，控制電機轉動，帶動各機械執行機構動作，并通過可編程大規模門陣列集成塊21(FPGA)解碼，對數據進行分析和處理，通過光纜總線與計算機進行通訊，再將數字信號傳輸給接線端子5，控制壓鑄機上的繼電器動作，帶動相關的機械執行機構動作。
通過壓鑄機上的模擬傳感器11檢測后輸入的模擬信號經A/D轉換模塊25輸出脈沖信號與時鐘比較，輸入可編程大規模門陣列集成塊21(FPGA)，可編程大規模門陣列集成塊21(FPGA)將這組數據信號進行編碼，輸出給光纖通訊傳送器22，將數據信號轉換成光纖信號傳送給光纖適配卡6中的光纖通訊傳送器61，將光纖信號轉換成數據信號再傳送給工控PC機，通過工控PC機的控制軟件分析、計算處理，將控制信號反饋給可編程大規模門陣列集成塊21(FPGA)。
同時，通過機床上的位置編碼器輸入的壓鑄機壓射桿的位置數字數據傳輸給可編程大規模門陣列集成塊21(FPGA)，通過對位置數字數據編碼，輸出到光纖通訊傳送器22，再通過光纜傳輸給光纖適配卡6，輸入工控PC機1，由工控PC機1經軟件進行檢測控制偏差，將修正信號和數據通過光纖適配卡6、光纜、光纖通訊傳送器22輸給可編程大規模門陣列集成塊21，再由可編程大規模門陣列集成塊21處理后的修正信號和數據通過各伺服驅動器4及各接線端子傳送給壓鑄機的各機械執行機構進行加工。
請參見圖3所示，本控制系統的軟件是建筑在實時Linux操作系統上，實現圖形人機界面的功能，為了使人機界面部分可以由用戶進行修改和擴展，采用了“腳本——解釋器”的模式；通過工控PC機和可編程伺服接口模塊及控制軟件對壓鑄機的控制操作流程是1、檢查壓鑄機是否在初始位置模具開型到位、壓射回程到位、模具的動芯1抽到位、模具的動芯2抽到位、模具的靜芯抽到位、頂回到位；2、首先關閉護門；3、如果全部正常，則“允許合型燈”點亮，表示系統可以開始自動工作方式；4、操作員同時按下上下兩個“合型”按鈕，則開始壓鑄機的自動工序；5、同時插入動芯1；6、當動芯1插入到位后，動芯2接著插入；當護門關閉到位，并且動芯2插入到位；7、系統開始合型。合型到位；8、開始插入靜芯，靜芯插到位后系統的狀態是動芯1、動芯2、靜芯插入到位，合型到位，護門關到位，而壓射桿處于壓射回程位置；9、然后，“允許壓射燈”亮，表示系統可以進行壓射動作了；10、澆注完后，操作員按下“壓射”按鈕(壓射分為慢壓射、快壓射兩步)；
11、打開慢壓射閥和壓射閥；12、當到達快壓射位置，打開增壓閥，快壓射閥和快排閥，并開始增壓時間和冷卻時間計時。當到達快壓射結束位置時，關閉“快壓射閥和快排閥”，當“增壓時間”到后，關閉“增壓閥”，只有壓射閥和慢壓射閥是打開的；13、冷卻時間到后；14、靜芯自動抽出；15、同時護門打開；16A、靜芯抽出到位后，進行開型動作；16B、同時由于壓射閥的力量，壓射桿跟蹤前進，推出鑄件；開型到位后，關閉開型閥、慢開型閥；開型到位后，動芯2抽出，接著動芯1抽出；當2個動芯均已抽出后，開始“延時頂出”計時，然后執行“頂出”動作，當頂出到位后，開始“延時頂回”計時；17、到時后，執行“頂回”動作；18、頂回到位后，打開“壓回閥”，壓射桿回到“壓射回程”位置后，關閉壓回閥。至此，一個完整的自動方式工序完成。
綜上所述，本實用新型中設有可編程伺服接口模塊與工控PC機配套進行控制，采用光纖總線結構及Linux操作系統，將數據采集和圖形人機界面與PC機整合，簡化了壓鑄機測控系統的結構，降低系統的成本，加快數據通訊和調控速度，提高系統的穩定性，構成具有開放能力的控制系統，可以實時地對壓射工藝進行定量分析，為壓射工藝的調整提供了有效的依據，從而能有效提高壓鑄件的加工效率和產品質量。
權利要求1.一種PC型開放式壓鑄機的測控系統，包括工控PC機、光纖適配卡、若干個可編程伺服接口模塊、通用輸入輸出信號接口模塊、若干個伺服驅動器及多個接線端子；其特征在于所述的工控PC機的總線槽中設置光纖適配卡；所述的若干個可編程伺服接口模塊通過光纜將各相鄰之間的可編程伺服接口模塊相連接；所述的若干個通用輸入輸出信號接口模塊通過光纜將各相鄰之間的通用輸入輸出接口模塊相連接；所述的光纖適配卡的一個光纖連接端子通過光纜與首個可編程伺服接口模塊的光纖連接端子連接，光纖適配卡的另一個光纖連接端子通過光纜與首個通用輸入輸出信號接口模塊的光纖連接端子相連接，光纖適配卡的信號輸入端通過導線與操作面板連接；所述的可編程伺服接口模塊的多個控制信號輸出端分別與各個伺服驅動器的輸入端對應連接，可編程伺服接口模塊的多個信號端分別與各接線端子雙向對應連接；所述的多個伺服驅動器的輸出端與設置在壓鑄機上的各電機的電源控制端對應連接。
2.根據權利要求1所述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其特征在于所述的光纖適配卡由光纖通訊傳送器與初期化平臺雙向連接組成。
3.根據權利要求1所述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其特征在于所述的可編程伺服接口模塊由可編程大規模門陣列集成塊、多個光纖通訊傳送器、初期化平臺、時鐘模塊、A/D轉換模塊、D/A轉換模塊組成；可編程大規模門陣列集成塊分別與各光纖通訊傳送器、伺服驅動器的信號端、壓鑄機上的各開關與繼電器雙向對應連接；可編程大規模門陣列集成塊的多個信號輸入端分別與初期化平臺、時鐘模塊、壓鑄機上的位置編碼器對應連接；可編程大規模門陣列集成塊的信號輸出端與D/A轉換模塊的輸入端連接；所述的A/D轉換模塊的輸出端與時鐘模塊的輸入端連接。
4.根據權利要求3所述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其特征在于所述的可編程伺服接口模塊中的多個光纖通訊傳送器分別與光纖適配卡中的各光纖通訊傳送器通過光纜雙向對應連接。
5.根據權利要求3所述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其特征在于所述的A/D轉換模塊的輸入端與壓鑄機上的模擬傳感器的輸出端通過導線連接。
6.根據權利要求3所述的PC型開放式壓鑄機的測控系統，其特征在于所述的D/A轉換模塊的輸出端與伺服驅動器的輸入端通過導線連接。
專利摘要本實用新型涉及一種PC型開放式壓鑄機的測控系統，該測控系統由工控PC機、設在工控PC機總線槽中的ISA總線光纖適配卡，通過光纜與光纖適配卡一個端子雙向連接的可編程伺服接口模塊、通過光纜與光纖適配卡另一個端子雙向連接的通用輸入輸出信號接口模塊、與可編程伺服接口模塊的多個輸出端分別對應連接的多個伺服驅動器，與可編程伺服接口模塊分別對應連接的各接線端子組成；多個伺服驅動器的輸出端與設置在壓鑄機上的各電機的控制端對應連接，光纖適配卡輸入端通過導線與操作面板連接。本實用新型簡化了壓鑄機的電器連線，提高了測控系統的穩定性，節約了制造成本，能提高壓鑄機的加工效率和壓鑄件質量。
文檔編號B22D17/32GK2702798SQ20042002356
公開日2005年6月1日 申請日期2004年6月9日 優先權日2004年6月9日
發明者蔣知峰, 程松, 李良能 申請人:上海開通數控有限公司