CN111496223B - 一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法及控制系统：主要用于压铸机生产过程中的工艺优化控制；该系统由压射控制器和主控制器组成，压射控制系统中采用压力和速度双闭环控制；在主控制器中，根据输入的工艺参数和速度控制参数进行逻辑运算响应，压射控制器获取主控制器的控制指令进行计算，并控制压射速度的大小，并通过压射控制器中的PID控制参数调节进行矫正，实现控制调整压射金属液的速度；压射压室内金属液卷气控制算法在主控制器中运行，在主控制器上进行逻辑运算得出控制参数指标，并将控制参数指标写入输入端来实现速度的控制调节，可以有效的调节压室内金属液的卷气和困气，提高压铸件产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及压铸机金属液卷气控制技术领域，尤其是涉及一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法及控制系统。
背景技术
在目前的压射工艺中，在控制慢压射过程中主要采用经验公式，将慢速设定在一定范围，并未对压射低速运动进行有效的控制；虽然现有技术在设定慢速压射过程中，对于低速填充可以得到一定的效果，但需要多次的反复设定；在设定速度下不妥当的情况下，金属液在压室中会出现卷气现象，气体混进金属液中进入到模具型腔中，形成铸件的气孔；此外金属液紊流进入模具型腔中，也会产生气孔现象，进而影响铸件质量。
因此，提供一套可避免凭经验公式计算的繁琐性，同时可以有效保证压射要求又能避免压室内金属液卷气速度控制的控制方法及控制系统是很有必要的。
发明内容
本发明针对以上所要解决的技术问题是提供一种预判压室金属液卷气及速度控制方法及控制系统，该方法和系统误差较小，精度较高，智能化程度较高，可以很好的进行铸件质量的控制。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种压铸机智能压室金属液卷气控制系统；
包括输入端：用来输入设定的速度控制参数；输入端最多可设置十段位置和速度控制参数;
逻辑控制器：用来接收输入端输入的速度控制参数，且内置有控制算法，进行控制算法的运行和处理，可进行逻辑运算响应处理；
压射控制器：接收经过逻辑控制器处理过的控制信号并进行响应处理，将控制信号转变成电压输出，内置有针对速度控制的PID闭环控制调整算法；
放大器：输出的电压经过放大器将电压信号放大；
入口比例节流阀和出口比例节流阀：接收放大控制信号，并根据放大信号控制压射油缸出/入口的比例节流阀的阀门开口大小，通过阀门开口程度的不同实现控制油路的输出，进而控制压射速度的大小。
优选的，所述的可编程逻辑控制器整合在主电器柜中，压射控制器以及放大器均置于压射控制柜中。
优选的，所述的压射控制系统包括压射油缸和活塞杆、压射油缸入口压力传感器、出口压力传感器、活塞杆的位移传感器、入口比例节流阀、出口比例节流阀、快速蓄能器等部件。
优选的，所述的逻辑控制器和压射控制器之间通过CANOPEN协议进行控制参数通讯。
一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法，包括以下步骤，
步骤一、在输入端输入压铸机压室基本信息和控制信息，所述的基本信息参数包括压铸机基本参数和金属液密度及填充金属液质量信息；所述的控制信息为速度控制参数；
步骤二、逻辑控制器接收输入端输入的信息并进行逻辑运算响应处理成控制信号；
步骤三、压射控制器接收处理控制参数，计算该控制参数所需要液压油路输出油液的体积，进而控制入口比例节流阀和出口比例节流阀的开口参数，进而形成输出速度和输出加速度；同时逻辑控制器根据控制算法计算出临界速度以及临界加速度；
步骤四、根据步骤三中的输出速度、输出加速度与临界速度、临界加速度在输入端调整输入的控制参数；
步骤五、根据步骤四中调整后的控制参数再次经过以上四个步骤处理后，进行最终输出速度的判断，若输出速度仍旧过大或过小，继续进行步骤四，直至输出速度达到要求，进行最终输出。
优选的，所述的步骤三中包括以下步骤；
a,压射控制器根据控制参数计算压射运动中入口、出口比例节流阀的开口大小及控制电压，通过入口、出口比例节流阀开口大小控制油液的输出控制压射速度的大小；
b,压射控制器读取压射缸的入口以及出口传感器压力值、活塞杆位移传感器的位移值，得到压射控制参数反馈值；
c,将得到的反馈值与控制参数设定值进行比较，将比较后的值来矫正比例节流阀的开口大小，通过压射控制器中的PID控制参数调节，来实现控制调整压射金属液的速度。
优选的，所述的压铸机基本参数包括压室直径、压室行程、锤头直径，所述的速度控制参数包括压射过程中位置、速度、加速度；所述填充金属液基本信息为金属液密度、填充质量。
本发明通过智能化的控制程序进行压射金属液的速度控制，摒弃了传统式经验公式算法的繁琐性以及局限性，可以很好的控制压室金属液的速度，同时使用方便，精准度高。
附图说明
图1为本发明压射系统油路图。
图2为本发明压射控制系统流程示意图。
图3为本发明整个控制系统的控制硬件原理图。
图4为本发明控制算法的实现原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
由附图1-4可知，一种压铸机智能压室金属液卷气控制系统，包括输入端：所述的输入端为触摸屏，触摸屏为多点触控的显示屏，用来输入压射工艺中的工艺参数和速度控制参数；所述的速度控制参数包括压射过程中位置、速度、加速度；输入端最多可设置十段位置和速度控制参数;
逻辑控制器：接收输入端输入的速度控制参数，进行控制算法的运行和处理，可进行逻辑运算响应处理；设置于主电箱中，作为主控制器；
压射控制器：接收经过可编程逻辑控制器处理过的控制信号并进行响应处理，将控制信号转变成电压输出，针对速度控制采用PID闭环控制调整及控制算法均位于控制器内；设置于压射分站中，作为从站；逻辑控制器和压射控制器之间通过CANOPEN协议进行控制参数通讯，进行交互；
放大器：用来放大电压信号。
入口比例节流阀和出口比例节流阀：接收放大控制信号，并根据放大信号控制压射油缸入/出口的比例节流阀的阀门开口大小，通过阀门开口程度的不同实现控制油路的输出，进而控制压射速度的大小；
所述的逻辑控制器整合在主电器柜中，压射控制器以及放大器均置于压射控制柜中；压射控制系统还包括压射油缸和活塞杆、压射油缸入口压力传感器、出口压力传感器、活塞杆的位移传感器、入口比例节流阀、出口比例节流阀、快速蓄能器等部件。
压铸机智能压室金属液卷气控制方法，按以下步骤进行；
步骤一、在输入端输入压铸机压室基本信息和控制信息，所述的基本信息参数包括压铸机基本参数和金属液密度信息和填充质量；所述的压铸机基本参数包括压室直径、压室行程、锤头直径，所述的控制信息为速度控制参数；
步骤二、逻辑控制器接收输入端输入的信息并进行逻辑运算响应处理成控制信号；
步骤三、压射控制器接收处理控制参数，计算该控制参数所需要液压油路输出油液的体积，进而控制入口比例节流阀和出口比例节流阀的开口参数，；
具体的使用时通过以下过程进行控制；压射控制器根据控制参数计算压射运动中入口、出口比例节流阀的开口大小及控制电压，通过入口、出口比例节流阀开口大小控制油液的输出控制压射速度的大小；压射控制器读取压射缸的入口以及出口传感器压力值、活塞杆位移传感器的位移值，得到压射控制参数反馈值，将得到的反馈值与控制参数设定值进行比较，将比较后的值来矫正比例节流阀的开口大小，通过压射控制器中的PID控制参数调节，来实现控制调整压射金属液的速度；在以上过程中，通过压射缸的入口以及出口传感器压力值的获取，以及读取活塞杆位移传感器的位移值进行求导后得到速度值，而后可以与设定的控制参数进行对比矫正，进而实现压力和速度的双闭环控制；最终形成输出速度和输出加速度，如附图2所示；在上述过程的同时逻辑控制器根据控制算法计算出现卷气状态时的临界速度以及临界加速度；
步骤四、根据步骤三中的输出速度、输出加速度与临界速度、临界加速度在输入端调整输入的控制参数；
步骤五、根据步骤四中调整后的控制参数再次经过以上四个步骤处理后，进行最终的输出速度的判断，若输出速度仍旧过大或过小，继续进行步骤四，如此进行多次循环处理，直至输出速度达到要求，进行最终输出，如附图4所示。
在具体使用过程中，整个系统的油路系统如图1所示，整个系统采用两个控制器组成，分别是压铸机中主电箱中的逻辑控制器以及压射分站中的逻辑控制器组成；其中主电箱中的控制器作为主站，压射控制器作为从站，两个控制器之间通过CANOPEN协议进行控制参数通讯，如附图3所示；其中压射控制系统中采用压力和速度双闭环控制，通过双闭环实时控制保证压射过程中速度无波动；在主控制器中，通过多点触控的显示屏上进行操作，通过输入压射工艺中的工艺参数和速度控制参数，其中输入端可根据需要最多可设置十段位置和速度控制参数;将控制参数传递到主逻辑控制器上进行逻辑运算响应，将处理后的控制参数通过CANOPEN协议传递到压射控制器中，压射控制器获取主控制器的控制指令后，根据控制参数计算出压射动作中入口、出口比例节流阀的开口大小及控制电压，通过开口大小控制油液的输出，进而控制压射速度的大小，通过读取压射缸的入口和出口传感器压力值和活塞杆的位移传感器的位移值，得到压射控制参数的反馈值并与控制参数设定值进行比较，将比较后的值来矫正比例节流阀的开口大小，进而保证控制速度的准确性，此过程通过压射控制器中的PID控制参数调节，来实现控制调整压射金属液的速度控制问题，在整个控制系统中，压射压室内金属液卷气的控制算法在主控制器中运行，通过在主控制器上进行逻辑运算，得出压室内金属液卷气控制参数指标，通过将得出控制参数指标输入到多点触控界面来实现速度的控制调节，可以有效的调节压室内金属液的卷气和困气，提高压铸件产品的质量。
本发明通过智能化的控制程序进行压射金属液的速度控制，摒弃了传统的通过经验公式算法的繁琐性以及局限性，通过压射控制系统中采用的读取压力值以及位移值求导后的速度进行压射控制器内部的闭环自矫正，同时结合主控制器中的控制算法进行的运算，两相对比，最终得出符合要求的速度进行最终输出，整个过程均是通过控制器以及控制算法进行内部运算，准确性高，速度快，可以有效的调节压室内金属液的卷气和困气，提高压铸件产品的质量。
Claims (9)
1.一种压铸机智能压室金属液卷气控制系统，其特征在于，包括：
输入端，所述的输入端为触摸屏，用来输入设定的位置和速度控制参数，输入端最多可设置十段位置和速度控制参数；
逻辑控制器，接收输入端输入的速度控制参数，且内置有控制算法，进行控制算法的运行和处理，可进行逻辑运算响应处理；
压射控制器，接收经过逻辑控制器处理过的控制信号并进行响应处理，将控制信号转变成电压输出，内置有针对速度控制的PID闭环控制调整算法；
放大器，输出的电压经过放大器将电压信号放大；
入口比例节流阀和出口比例节流阀，接收放大控制信号，并根据放大信号控制压射油缸出/入口的比例节流阀的阀门开口大小，通过阀门开口程度的不同实现控制油路的输出，进而控制压射速度的大小；
应用所述控制系统的具体控制方法步骤如下：
步骤一、在输入端输入压铸机压室基本信息和控制信息，所述基本信息的参数包括压铸机基本参数和金属液密度信息和填充质量；所述的压铸机基本参数包括压室直径、压室行程、锤头直径，所述的控制信息为速度控制参数；
步骤二、逻辑控制器接收输入端输入的信息并进行逻辑运算响应处理成控制信号；
步骤三、压射控制器接收处理控制参数，计算该控制参数所需要液压油路输出油液的体积，进而控制入口比例节流阀和出口比例节流阀的开口参数；其中，具体过程为，压射控制器根据控制参数计算压射运动中入口、出口比例节流阀的开口大小及控制电压，通过入口、出口比例节流阀开口大小控制油液的输出控制压射速度的大小；压射控制器读取压射缸的入口以及出口传感器压力值、活塞杆位移传感器的位移值，得到压射控制参数反馈值，将得到的反馈值与控制参数设定值进行比较，将比较后的值来矫正比例节流阀的开口大小，通过压射控制器中的PID控制参数调节，来实现控制调整压射金属液的速度；在以上过程中，通过压射缸的入口以及出口传感器压力值的获取，以及读取活塞杆位移传感器的位移值进行求导后得到速度值，而后可以与设定的控制参数进行对比矫正，进而实现压力和速度的双闭环控制；最终形成输出速度和输出加速度，在上述过程的同时逻辑控制器根据控制算法计算出现卷气状态时的临界速度以及临界加速度；进而形成输出速度和输出加速度；同时逻辑控制器根据控制算法计算出现卷气状态时的临界速度以及临界加速度；
步骤四、根据步骤三中的输出速度、输出加速度与临界速度、临界加速度在输入端调整输入的控制参数；
步骤五、根据步骤四中调整后的控制参数再次经过以上四个步骤处理后，进行最终的输出速度的判断，若输出速度仍旧过大或过小，继续进行步骤四，如此进行多次循环处理，直至输出速度达到要求，进行最终输出。
2.根据权利要求1所述的一种压铸机智能压室金属液卷气控制系统，其特征在于，所述的逻辑控制器整合在主电器柜中，压射控制器以及放大器均置于压射控制柜中。
3.根据权利要求1所述的一种压铸机智能压室金属液卷气控制系统，其特征在于，所述的卷气控制系统包括压射油缸和压射活塞杆、压射油缸入口压力传感器、出口压力传感器、活塞杆的位移传感器、入口比例节流阀、出口比例节流阀、快速蓄能器。
4.根据权利要求1所述的一种压铸机智能压室金属液卷气控制系统，其特征在于，所述的逻辑控制器和压射控制器之间通过CANOPEN协议进行控制参数通讯。
5.一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一、在输入端输入压铸机压室基本信息、填充金属液基本信息和控制信息，所述基本信息的参数包括压铸机基本参数；所述的控制信息为位置参数和速度控制参数；
步骤二、逻辑控制器接收输入端输入的信息并进行逻辑运算响应处理成控制信号；
步骤三、压射控制器接收处理控制参数，计算该控制参数所需要液压油路输出油液的体积，进而控制入口比例节流阀和出口比例节流阀的开口参数，进而形成输出速度和输出加速度；同时逻辑控制器根据控制算法计算出现卷气状态时的临界速度以及临界加速度；
步骤四、根据步骤三中的输出速度、输出加速度与临界速度、临界加速度在输入端调整输入的控制参数；
步骤五、根据步骤四中调整后的控制参数再次经过以上四个步骤处理后，进行最终的输出速度的判断，若输出速度仍旧过大或过小，继续进行步骤四，直至输出速度达到要求，进行最终输出。
6.根据权利要求5所述的一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法，其特征在于，所述的步骤三中包括以下步骤；
a，压射控制器根据控制参数计算压射动作中入口、出口比例节流阀的开口大小及控制电压，通过入口、出口比例节流阀开口大小控制油液的输出，进而控制压射速度的大小；
b，压射控制器读取压射缸的入口以及出口传感器压力值、活塞杆位移传感器的位移值，得到压射控制参数反馈值；
c，将得到的反馈值与控制参数设定值进行比较，将比较后的值来矫正比例节流阀的开口大小，通过压射控制器中的PID控制参数调节，来实现控制调整压射金属液的速度。
7.根据权利要求5所述的一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法，其特征在于,所述的压铸机基本参数包括压室直径、压室行程、锤头直径。
8.根据权利要求5所述的一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法，其特征在于,所述的速度控制参数包括压射过程中位置、速度、加速度。
9.根据权利要求5所述的一种压铸机智能压室金属液卷气控制方法，其特征在于,所述填充金属液基本信息为金属液密度、填充质量。
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