壓鑄機(jī)壓射參數(shù)分析記錄儀系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

壓鑄機(jī)壓射參數(shù)檢測(cè)與分析系統(tǒng)的總體構(gòu)成，包括人機(jī)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(jì)變量、概率分布曲線、容差及報(bào)警信號(hào)。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(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，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(jī)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(cè)量壓射缸前腔和后腔的壓力，由這兩個(gè)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(gè)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(jí)溫寬為基本原則，同時(shí)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(shí)間內(nèi)可執(zhí)行浮點(diǎn)運(yùn)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(tái)，選擇直接運(yùn)行Ｃ代碼編寫的用戶程序。另外，為了方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和管理，以及與外部的可靠通訊，選用ＡＲＭ９運(yùn)行ＬＩＮＵＸ操作系統(tǒng)平臺(tái)，完成一些實(shí)時(shí)性要求較低而運(yùn)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(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可作為從站或主站，通過開發(fā)完善的底層通訊驅(qū)動(dòng)，使得該單元能夠與大多數(shù)觸摸屏通訊。控制單元所有數(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(dú)立的電源，使該單元能夠適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電源組成狀況。雙向高速脈沖計(jì)數(shù)接口可連接編碼器、磁刪尺等脈沖信號(hào)輸出類位置傳感器，由于采用ＣＰＬＤ實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)電路，大大節(jié)省了ＣＰＵ的資源，提高了計(jì)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(shí)時(shí)控制單元以１ｍｓ的采樣間隔實(shí)時(shí)采集壓射過程數(shù)據(jù)，并以時(shí)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(dòng)從壓射曲線中識(shí)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(shí)間。