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(yè)電腦，是加固的增強型個人計算機，在工業(yè)環(huán)境中可以作為一個工業(yè)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(yè)電腦)、DCS(分散型控制系統(tǒng))、FCS(現(xiàn)場總線系統(tǒng))、PLC(可編程控制系統(tǒng))和CNC(數(shù)控系統(tǒng))五種。本文介紹了工控機在壓鑄機控制系統(tǒng)中的應用，關(guān)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(shè)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行控制的方法。根據(jù)計算機的仿真結(jié)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(nèi)部質(zhì)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(zhì)量的壓鑄件，必須根據(jù)不同的情況對壓鑄過程中的所有工藝參數(shù)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(nèi)壓鑄機廠設(shè)計試制的新產(chǎn)品，控制系統(tǒng)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(chǎn)最大、最先進的壓鑄機。

本文所設(shè)計出的系統(tǒng)有如下特點：

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

②系統(tǒng)中的狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、壓力速度曲線顯示等功能，用戶可以對系統(tǒng)的工作狀況有一個及時全面的了解;

③系統(tǒng)具有簡單的程序接口，用戶能夠很方便的進行系統(tǒng)的二次開發(fā);

④具有良好的用戶界面和簡單的系統(tǒng)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(tǒng)原理圖

J11280型臥式冷室壓鑄機主要由機身、電氣系統(tǒng)、壓射機構(gòu)、合型機構(gòu)、液壓系統(tǒng)五部分組成。其壓射系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)進行鑄件生產(chǎn)。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(tǒng)的狀態(tài)，進行控制。二、工控機控制壓鑄機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計

圖2 壓鑄機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

壓鑄機控制系統(tǒng)主要由工控機、開關(guān)量輸入板、開關(guān)量輸出板、模擬量輸入板、繼電器板及外圍輔助電路構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)框圖見圖2。

工控機主要完成控制指令的發(fā)出和模擬量的運算。具體控制過程為：由行程開關(guān)和控制按鈕發(fā)出的開關(guān)信號指示出目前壓鑄機所做的動作，經(jīng)過開關(guān)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(tài)，通過邏輯運算，形成相應的開關(guān)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(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(xiàn)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(huán)境下還要防潮、防震、抗沖擊等。設(shè)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、高功率雙冷風扇制冷系統(tǒng)、帶濾網(wǎng)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(chǎn)環(huán)境的要求。詳見表1。

2.3 系統(tǒng)仿真

這種工控機的應用案例中由于系統(tǒng)存在許多非線性環(huán)節(jié)，如：液壓油、伺服閥等，這給系統(tǒng)的理論分析及優(yōu)化設(shè)計帶來一定的困難，只能借助與計算機對系統(tǒng)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(huán)節(jié)。查閱相關(guān)手冊，確定參數(shù)。系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖3所示。[!--empirenews.page--]

圖3 系統(tǒng)仿真圖

其程序模塊包括：壓鑄機驅(qū)動程序模塊、數(shù)字量檢測模塊、狀態(tài)顯示模塊、速度壓力曲線顯示模塊、故障診斷模塊、參數(shù)調(diào)整模塊、打印模塊、幫助模塊。 本系統(tǒng)的設(shè)計中采用BORLAND作為程序開發(fā)語言。其中斷服務程序中的Interrupt_app()函數(shù)主要功能是由當前的輸入狀態(tài)依據(jù)邏輯規(guī)則形成新的控制字節(jié)，并送到相應的輸出端口，從而驅(qū)動相應的電磁閥得失電，達到完成壓鑄工藝過程的目的。

圖4 PLC梯形圖

因而Interrupt_app()函數(shù)主要由三個順序的部分組成：讀輸入狀態(tài)、進行邏輯運算形成控制字節(jié)、輸出控制字節(jié)。其設(shè)計由PLC梯形圖演化而來。如PLC梯形圖4。

其相應的轉(zhuǎn)換程序如下：

if((R0[0]##‖R0[7])##counter[TC31].TC)‖Ro[1])

R17[4]=1;

else

R17[4]=0;

if (R16[7]##!R0[3])

Start_counter(TC31);

else

End_counter(TC31);

Counter是一個如下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它對應計時器：

Struct counter

{ int TC; /*表示其觸點*/

int use; /*表示counter當前是否啟動標志*/

unsigned long counter_max; /*定時時間*/

unsigned count; /*記數(shù)值*/

} counter;

延時斷開則為：counter.use=1時，counter.TC=1,counter.count每隔一定時間加1,與count_max相等時，counter.TC=0,停止計數(shù);

延時閉合則為counter.use=1時，counter.TC=0,當計時時間到后，令counter.TC=1,停止計數(shù)。 壓鑄機具有調(diào)整、聯(lián)動兩種工作機制，每種工作制都有一定的動作順序。因而有兩種設(shè)計方案：

1)按PLC控制機理進行設(shè)計方案：這種工作方式下，只需要將PLC梯形圖轉(zhuǎn)換成相應的程序語言，然后模擬按PLC的工作機理進行驅(qū)動程序設(shè)計。

2)步進制設(shè)計方案：在這種設(shè)計方案下，首先要研究控制壓鑄機動作的PLC流程圖，進而推導出每一種動作的可執(zhí)行條件。在程序設(shè)計時，基于當前的工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上，進行相應下一步動作的控制。

第一種工作方案采用的PLC流程圖在現(xiàn)場運行很長時間，容易保證控制的正確性，并且易于被現(xiàn)場技術(shù)工人理解和掌握。因而采用第二種設(shè)計方案。

PLC的基本工作方式是在系統(tǒng)軟件的控制下，采用周期工作方式，也即掃描工作方式。它的操作系統(tǒng)是一個小型的實時系統(tǒng)軟件，具有自身的結(jié)構(gòu)和特點，PLC在每次掃描期間，除了讀入各輸入點的狀態(tài)，用戶邏輯輸出控制信號外，還進行故障自診斷和處理與編程器、計算機等的通訊要求。

以上就是小編為您介紹的一種工控機的應用案例，相信通過小編的介紹，大家對工控機的應用都有所了解了吧。目前在很多場合中都會使用工控機，但是真正把工控機用的很好的卻不是很多。為了能夠更好的使用它，讓其始終保持良好的工作性能，在日常使用中，我們必須對其進行必要的、合理的維護。