CN106862529A - 一种低压铸造智能控制系统 - Google Patents

Abstract

一种低压铸造智能控制系统对原有低压铸造控制系统进行改进，引入G2实时智能专家系统和PLC控制程序进行工艺优化，发明了低压铸造智能控制系统。生产实践证明，基于智能控制策略设计的低压铸造控制系统具有很好的实时性、准确性和可靠性，具有铸造产品质量一致性好，能耗低等优势。

Description

一种低压铸造智能控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能控制系统，尤其涉及一种低压铸造智能控制系统。

背景技术

低压铸造是在10~50 kPa较低空气或惰性气体压力作用下， 将熔融金属充填密闭的铸造型腔，保持一定时间段的压力后凝固而形成铸件的一种近净成形工艺。在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.01~0.05Mpa的空气压力或惰性气体压力，熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管(升液管)上升，被压进与炉子连接着的上方的模具内。熔汤是从型腔的下部慢慢开始充填，保持一段时间的压力后凝固。凝固是从产品上部开始向浇口方向转移，浇口部分凝固的时刻就是加压结束的时间。于是就凭借浇口的方向性凝固和从浇口开始的冒口压力效果得到了完美的铸件。最后当铸件冷却至固相温度以下便可从模具中取出产品。

低压铸造法生产的铸件由于无需增加冒口和浇道设计，材料利用率高、成形质量好，且易于实现浇注自动化控制等优点。低压铸造被应用于航空航天、汽车、机械制造业等领域，尤其以汽车等轻合金部件中应用广泛，对现代汽车行业的轻量化研究具有重要意义。低压铸造工艺对于铸件的最终性能有着重要影响，研究者越来越关注于低压铸造工艺对充型和凝固过程的影响。

发明内容

本发明的目的是为了优化低压铸造的控制系统，发明了一种低压铸造智能控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

低压铸造智能控制系统由PLC 单元、智能专家系统、温度与压力传感器、电源、电磁阀和比例阀等7个功能模块组成。

所述的PLC单元和智能专家系统是反重力低压铸造控制系统的核心，实现铸造系统硬件和软件系统的智能控制功能, 采用晶体管型西门子PLC，型号为西门子S7-200CPU224XP DC/DC/DC的继电器输出型。

所述的温度传感器与压力传感器是低压铸造控制系统的输入设备，起到监控铸造系统生产状况，并将状态信息反馈给控制单元的作用,本发明中的压力传感器采用西门子压力传感器QBE9000-P16，温度传感器采用PT100铂热电阻温度传感器

所述的电磁阀和比例阀是控制系统的控制输出设备，负责通断气路和调节气压，本发明中的电磁阀采用广泛用于钢铁冶金，石油化工，矿山电力机械等各种气动系统中的HOPE77系列气动换向电磁阀，本发明中中的比例阀采用可靠性高和噪声小的万讯QSTP 智能电动引进单座高性能调节阀，其是一种可以显示连续控制的气动调节阀， 兼具智能控制和PID 的相关功能。

所述的触摸屏是系统的人机界面，负责系统运行状态的监视，本发明中的触摸屏选择灵敏度高、稳定的、无漂移操作、串口触摸接口和内部电源取电的ETWOTOUCH 19 英寸开放式触摸屏显示器。

所述的低压铸造智能控制系统采用G2实时专家系统作为低压铸造生产的智能决策系统。

本发明的有益效果是：

伴随计算机电子技术和自动化控制技术的发展与应用，利用智能专家系统、PLC 控制和传感控制技术对传统低压铸造系统进行改进和优化， 以实现低压铸造控制系统自动化高效生产。生产实践证明：发明的低压铸造控制系统具有很好的实时性、准确性和可靠性，具有铸造产品质量一致性好，能耗低等优势。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是反重力低压铸造中PLC智能控制系统工作原理。

图2是基于G2实时智能专家系统的低压铸造系统结构。

图3是低压铸造模拟电压U-t工艺过程曲线。

具体实施方式

如图1所示，低压铸造智能控制系统由PLC 单元、智能专家系统、温度与压力传感器、电源、电磁阀和比例阀等7个功能模块组成。其中PLC单元和智能专家系统是反重力低压铸造控制系统的核心， 实现铸造系统硬件和软件系统的智能控制功能。温度传感器与压力传感器是低压铸造控制系统的输入设备，起到监控铸造系统生产状况，并将状态信息反馈给控制单元的作用。电磁阀和比例阀是控制系统的控制输出设备，负责通断气路和调节气压。触摸屏是系统的人机界面， 负责系统运行状态的监视。本控制系统的发明是基于反重力浇注原理实现的。在PLC 控制器的基础上，应用智能控制策略增加了智能专家系统以实现低压铸造生产的人工智能控制，从而节省了人力资源，并在真正意义上实现铸造的自动化生产。其主要原理是根据低压铸造工艺各生产阶段的要求，利用液面加压控制系统和智能专家系统， 控制空气或惰性气体的输入输出，改变铸造生产系统内压力和熔融态金属的升液速度， 以实现铸件的浇注过程。

如图2所示，基于G2实时智能专家系统的低压铸造系统结构，本文采用G2实时专家系统作为低压铸造生产的智能决策系统。首先将低压铸造生产工艺规范与质量标准输入到G2实时专家系统数据库，通过G2专家系统的NeurOn-Line，快速构建和部署关于低压铸造生产过程中的铸造工艺历史数据和规范的神经网络模型，并进行训练，获取到铸造产品质量与铸造工艺生产条件之间的某种关联关系， 及时的根据实时反馈的铸造生产数据， 对生产条件进行智能改善和控制， 以改进并完善原有的铸造工艺方案，帮助铸造工艺设计人员更好的预测、控制和优化低压铸造复杂的工艺过程。应用智能专家系统于低压铸造生产的优点在于：①通过连续的、即时的虚拟铸造产品质量，测量获得质量一致性的铸造产品；②通过精细铸造生产产品等级来调节铸造生产严格遵守生产规范， 减小产品偏离生产工艺与质量规范而造成产品报废； ③在加工能力和能源消耗等约束条件下，优化生产经济，并且不会影响产品质量；④自动诊断和解决那些费时费力和需要推理的网络问题，迅速断定问题的根源。

如图3所示，模拟电压U-t 曲线，根据低压铸造模拟电压输入模拟量U-T工艺过程输出曲线编制PLC控制模块程序。工艺过程包括充型，结壳，增压，保压和降压等几个铸造工艺过程。PLC模块利用224XP模拟输入输出接口， 需要通过编制相对应的程序调节电源电流来控制比例调节阀流量， 从而使铸造过程依据该曲线进行响应的动作。在通讯连接中，将串口连接到拓扑结构窗口，建立HMI 与PLC模块间的通讯参数。可以通过触摸屏对低压铸造智能专家系统铸造参数的预设值进行设定。点击开始按钮触发跟踪预设，得到实时跟踪过程仿真截图，每一次取样周期结束时，新的结果数据会从PLC读出来，并在趋势图上进行显示，这样显示结果具有实时性。

Claims (6)

1.一种低压铸造智能控制系统由PLC 单元、智能专家系统、温度与压力传感器、电源、电磁阀和比例阀等7个功能模块组成。

2.根据权利要求1所述的低压铸造智能控制系统，其特征是所述的PLC单元和智能专家系统是反重力低压铸造控制系统的核心，实现铸造系统硬件和软件系统的智能控制功能,采用晶体管型西门子PLC，型号为西门子S7-200CPU224XP DC/DC/DC的继电器输出型。

3.根据权利要求1所述的低压铸造智能控制系统，其特征是所述的温度传感器与压力传感器是低压铸造控制系统的输入设备，起到监控铸造系统生产状况，并将状态信息反馈给控制单元的作用,本发明中的压力传感器采用西门子压力传感器QBE9000-P16，温度传感器采用PT100铂热电阻温度传感器。

4.根据权利要求1所述的低压铸造智能控制系统，其特征是所述的电磁阀和比例阀是控制系统的控制输出设备，负责通断气路和调节气压，本发明中的电磁阀采用广泛用于钢铁冶金，石油化工，矿山电力机械等各种气动系统中的HOPE77系列气动换向电磁阀，本发明中中的比例阀采用可靠性高和噪声小的万讯QSTP 智能电动引进单座高性能调节阀，其是一种可以显示连续控制的气动调节阀， 兼具智能控制和PID的相关功能。

5.根据权利要求1所述的低压铸造智能控制系统，其特征是所述的触摸屏是系统的人机界面，负责系统运行状态的监视，本发明中的触摸屏选择灵敏度高、稳定的、无漂移操作、串口触摸接口和内部电源取电的ETWOTOUCH 19英寸开放式触摸屏显示器。

6.根据权利要求1所述的低压铸造智能控制系统，其特征是所述的低压铸造智能控制系统采用G2实时专家系统作为低压铸造生产的智能决策系统。