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SIEMENS WinAC在压铸机中的应用

供稿:西门子(中国)有限公司 2006/5/9 20:07:00

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压铸机简介
合金铸造方法可分为:重力浇注、低压铸造、半固态压铸、半熔注塑法及压铸。其中较为普通的是压铸工艺,压力铸造(简称压铸)是将熔化的金属,在高压作用下,以高速填充至型(模)具型腔内,并使金属在此压力下凝固而形成铸件的一种方法。高压、高速是压铸法最重要的特点。压力铸造是所有铸造方法中生产速度最快的一种方法,填充初始速度在0.5~70m/s范围。
合金可用冷室或热室压铸。在选择压铸机时,以铸件的壁厚决定所使用的工艺。中小型合金铸件特别是薄壁件采用热室法,大型、受力的厚壁件采用冷室法。我们以镁合金压铸机为例进行分析。



冷室压铸机的技术要求
· 由于镁合金的比压要求(300-400bar)较低,需要较小的射料力才可达到较佳效果,因此压铸机最好可配上不同射料力。
· 由于镁合金较易凝固,因此要求大流量短填充时间,实际射速每秒6-7米以上,空速要求更高。
· 由于镁合金压铸工艺较难控制,机器的稳定性及参数可控性要求较高,最好有监控图表,生产数据显示,生产统计表及压射参数自动计算等。

控制系统特点及WinAC的有效解决方案
镁合金冷室压铸机的自动控制系统的主要特点是实现生产数据的高速采集、高效的控制过程、丰富细致的生产信息、方便的生产数据访问接口等。WinAC 控制器作为镁合金冷室压铸机自动控制系统的核心,它的工作内容主要是:执行压铸机运行的所有控制逻辑,与人机操作界面交换数据,调用WinAC ODK 编制的高速采集卡驱动程序,完成数据采集和控制输出。

1. 高速性能的要求:生产过程中,要求控制系统能够准确采集8 秒钟高速生产过程中的所有数据,完成对设备的实时控制,并且每个数据采集与实时控制的精度等于0.3ms。因此本系统中的高速问题涉及到了高速数据采样、高速数据存储、高速控制算法运算等几个方面。针对高速数据采集,采用了第三方(研华)基于PC 机标准的ISA 数据采集卡,通过WinAC ODK编制的VC++程序驱动控制数据采集卡,能够稳定、高速的完成数据的采集和存储,并与WinAC 进行数据的交换。针对大量的数据问题,我们通过WinAC ODK编制的VC++程序将数据以一定的格式存储在PC 机硬盘上,再用同样的格式读取这些数据,再进行数据的处理和数据库的操作。解决高速控制和计算问题,就需要用到WinAC RTX 精确高速的性能。WinAC RTX基于操作系统的实时扩展内核(Venturecom/ Ardence),采用以异步方式编程,可以获取更精确的控制时间,不受WinAC 控制器本身各种因素的限制,象系统资源占用、最小扫描时间等。

2. 大量数据处理的要求:以0.3ms 的采样精度计算,一次完整的打料压射过程,系统必须至少存储24000 条记录,一条记录中的压力值、位置值、阀门开度值需要8 个字节的存储空间,所以一次压射就是192k 的数据量。每个星期记录3000 次以上压射过程,因此需要完成对192k×3000=576M 数据的统计分析。要完成如此大量历史记录的存储查询以及数据的统计分析,控制系统必须具备强大的运算和存储能力,因此需要利用PC 机的CPU、内存、硬盘等硬件资源。

3.复杂的处理过程的要求:一个压铸过程中,快速压射的速度为10m/s 左右,压射行程小于1m,所以要在少于100ms 的过程中完成压力的检测、位置的测量、比例阀的控制等多项工作任务。并且要求对压铸时的充型过程的速度和压力曲线进行实时控制,即判断压铸机的压力、位置以及外部的控制操作等数据信息,分别执行慢压、一快压铸、二快压铸、三快压铸、增压压射、压射回锤等压铸生产的工艺过程,并根据高速采样获得的油路入口压力、油路出口压力以及压射位置进行控制算法的运算,将结果高速输出到油路入口调节比例阀,调节压射缸体内的压力,改变压射速度,完成理想的压射曲线输出,实现闭环控制。 WinAC ODK 应用开发包(WinAC Open Development Kit)可以在C 语言开发环境中编写程序代码,生成动态链接库,完成复杂的控制计算。


4.良好的系统扩展能力:需要连接第三方设备,PC 机作为近年发展最快的标准设备,具有非常好的兼容性,用户添加其他第三方的相关设备时,总是可以以标准的接口方式与PC 机相连,并且轻而易举地实现第三方设备与WinAC 控制器之间的数据交换。

5.个性化人机界面的需要:(1)压铸监测系统需要显示整个射料过程的压力及速度曲线,在试生产时帮助设定最佳的射料曲线并储存,同时监察每一批次压铸过程的稳定性;(2)对数据库系统进行操作,而且通过数据库进行数据管理,纵向比较成千上万次压铸过程中快压射最大速度和建压时间不同的变化和趋势,总结出高品质压铸生产过程参数调整的知识库,为以后开发压铸机模糊控制系统奠定一定基础。(3)与车间管理系统连接。通过WinAC的OPC接口及ODBC开放标准,用C++Builder编制压铸机控制操作界面和数据库存储与访问的应用程序,完成压铸机的生产操作、运行参数设置、生产信息查询等应用功能。

系统配置
(1) Panel PC870
(2) 通讯卡CP5613
(3) WinAC RTX
(4) WinAC ODK
(5) IM153-1
(6) PCI-1716
(7) PC1-1784

更多内容请访问 西门子(中国)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=37878)

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