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為實現(xiàn)壓鑄機壓射過程工藝曲線和參數(shù)的顯示和分析,開發(fā)了一種基于嵌入式技術(shù)的壓鑄機壓射參數(shù)分析記錄儀.該儀器能夠適應(yīng)壓鑄廠較為惡劣的工作環(huán)境,除了具備工藝曲線顯示和工藝參數(shù)自動提取功能外,還建有工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫,通過對數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計分析,繪制概率分布曲線.利用上述信息能夠使壓鑄機工作參數(shù)與模具設(shè)計參數(shù)實現(xiàn)佳匹配,對不滿足工藝要求的壓鑄件具有提示功能,從而確保壓鑄件生產(chǎn)品質(zhì)。
壓鑄機壓射參數(shù)檢測與分析系統(tǒng)的總體構(gòu)成,包括人機界面HMI,嵌入式數(shù)據(jù)采集分析模塊、傳感器。其中HMI用于顯示數(shù)據(jù)分析的結(jié)果,包括壓射工藝曲線、壓射工藝參數(shù)、統(tǒng)計變量、概率分布曲線、容差及信號。嵌入式數(shù)據(jù)采集及分析模塊以1kHz的采樣頻率采集壓射位置、鑄造壓力和金屬溫度等信號,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲,并完成與HMI的數(shù)據(jù)通訊。傳感器主要包含3種類型:位移傳感器、壓力傳感器和熱電偶。在壓鑄機中常用的位移傳感器是增量式編碼器或磁刪尺,通常安裝在與沖頭聯(lián)接的吉制桿上。壓力傳感器用來測量壓射缸前腔和后腔的壓力,由這兩個壓力產(chǎn)生的有效推力減去沖頭的慣性力可得到鑄造壓力。整個系統(tǒng)的核心是嵌入式數(shù)據(jù)采集與分析單元,HMI與該單元之間通過TCP/IP協(xié)議通訊。
嵌入式數(shù)據(jù)采集與分析單元的總體構(gòu)成,控制單元CPU的選擇以低功耗、高性能、工業(yè)級溫寬為基本原則,同時兼顧成本。選用ARM7TDMS作為數(shù)據(jù)采樣和控制的核心,其指令執(zhí)行速度為60MIPS,1MS時間內(nèi)可執(zhí)行浮點運算1000次,能夠滿足大部分工業(yè)控制的需要。為了充分利用CPU的資源,沒有采用操作系統(tǒng)平臺,選擇直接運行C代碼編寫的用戶程序。另外,為了方便實現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理、存儲和管理,以及與外部的可靠通訊,選用ARM9運行LINUX操作系統(tǒng)平臺,完成一些實時性要求較低而運算量較大的事后任務(wù)。選用工業(yè)以太網(wǎng)作為通訊接口,是考慮到其通訊速度高、通用性強的優(yōu)點,可作為從站或主站,通過開發(fā)完善的底層通訊驅(qū)動,使得該單元能夠與大多數(shù)觸摸屏通訊??刂茊卧袛?shù)據(jù)采樣和輸出端口與CPU之間通過光耦隔離,輸入輸出端口及CPU之間具有相互獨立的電源,使該單元能夠適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場電源組成狀況。雙向高速脈沖計數(shù)接口可連接編碼器、磁刪尺等脈沖信號輸出類位置傳感器,由于采用CPLD實現(xiàn)計數(shù)電路,大大節(jié)省了CPU的資源,提高了計數(shù)頻率。采用全密封鋁合金壓鑄殼體,大大提高了模塊的抗沖擊性能和防塵性能。
嵌入式實時控制單元以1ms的采樣間隔實時采集壓射過程數(shù)據(jù),并以時間為橫坐標(biāo)各物理量為縱坐標(biāo)繪制壓射曲線,具體包括:壓射位置、壓射速度和鑄造壓力曲線。典型壓射曲線見圖3。壓射結(jié)束后,系統(tǒng)內(nèi)嵌程序自動從壓射曲線中識別工藝參數(shù),具體包括:慢壓射速度、快壓射速度、快壓射起始位置、壓射終止位置、增壓壓力和減壓時間。 http://nmxw.com.cn/