自动化专业 差压铸造设备计算机自动控制系统设计

差压铸造设备计算机自动控制系统设计摘要：在对差压铸造设备进行控制的时候，要想保证其运行的稳定性以及可靠性，就需要利用计算机自动控制技术对其进行有效的控制。目前，我国科学技术得到迅速发展，因此，工业控制自动化技术也得到了迅速的发展。这种情况下对于差压铸造设备控制的准确性以及控制的可靠性都提出了更高的要求。对差压铸造设备计算机自动控制系统进行相应的研究具有很高的现实意义。经过不断的实践证明，提高铸造设备运行的可靠性，有利于提高铸件的生产质量以及经济效益。本文主要对计算机自动控制系统进行了分析，并在此基础上对于系统的设计方法、控制方法进行了设计。关键词：差压铸造设备、计算机、自动控制系统差压铸造主要指的是现代铸造业中使用的液态成型工艺，常用于生产铸造复杂薄壁铸件中。该工艺的特点明显，成品率较高，生产出来的铸件尺寸精准度高，且内部的质量很高，因此，在生产中只需要对材料稍事加工就可直接投入应用。这样一来，不仅使得设备以及材料得到有效节省，还能使得铸件成品的生产效率得到有效提高，进而使得经济效益得到提高。差压铸造在生产过程中会受到各种生产工艺流程的影响，且液面加压的精度对于生产出来铸件的质量具有明显影响。并且，气路控制系统是最终控制压力精确度的机构，因此，该系统对于液面加压的精度也会直接产生影响。目前，随着社会上工业控制自动化技术得到相应的发展，社会对于差压铸造设备控制也提出了更高的要求。本文主要对计算机自动控制技术进行了分析，并在此基础上分析了如何利用该技术实现差压铸造设备的自动控制系统运行。一、 差压铸造气路控制系统差压铸造设备计算机自动控制系统主要是利用工控机为主要的控制中心，并对实际可以采集得到的数据进行实时处理1。并按照相关工艺的要求对其进行调整，使得各种工艺参数得以有效修正，和实际情况相符合，最终完成控制工作。（一）系统的原理就气路系统控制来说，其主要是由五个子系统组成，即气源系统、过滤系统、进气系统、排气系统以及调压系统。其中气源系统以及过滤系统的主要功能呢个是为系统提供清洁以及压力稳定的压缩空气。进气系统主要是根据系统的需要量，将经过过滤系统过滤以及加压处理之后，对符合实际运行所需要的压力压缩空气供应给铸造机，进而实现铸件的浇注以及充型2。排气系统主要是用于工序结束后将压缩空气进行排空，并对密闭容器内的压力进行卸除，使得铸件可以被安全取出。若系统发生故障的时候，就可以将系统中的压力进行卸除，发挥其安全保护的作用。（二）系统设计在差压铸造中，压缩空气是其主要的动力源。但是，由于压缩空气中大多存在较多的水分以及油分，因此，若不对其进行合理的处理，就会导致这些水分或油分直接进入到铸造系统中。这样一来，不仅对于铸件的质量产生影响，也会对设备的使用寿命产生相应的影响。这种情况下，就需要利用相关干燥措施或油水分离的措施，对气源中所存在的压缩空气进行相应处理，从而使得铸造系统中进入的空气洁净度。在一般系统中，对气体进行干燥处理可以采用冷却吸附式干燥机对其进行处理，而进行油水分离处理的时候就可采用高效的油水分离器对其进行处理3。差压铸造消耗的气体量较大，在进行铸造的时候，压缩空气稳定性对于铸件质量具有重要的影响。在系统中可利用容积较大的储气罐，防止工作过程中出现压力不稳定的情况。经过干燥处理以及油水分离处理之后的压缩空气，还需要对其进行进一步的净化并对其进行减压，只有这样才能使得工作中所需要的气源得到满足。在一般情况之下，若差压铸造系统中使用的管径小于1寸的时候，就可以利用过滤器以及减压阀、油雾器组成的设备对压缩气体进行再次净化以及处理。若管径大于1寸，进行减压工作，范围在0.2-0.8MPa。（三）进气以及调压系统差压铸造控制系统中的进气以及调压系统是由上下密封罐以及管道、节流阀、电磁阀组成的。在系统实际工作的过程中，压缩过后的气体直接从上下罐进入到其中。通过电流阀所产生的控制作用使得上下罐的压力同步之后，在对电流阀以及节流阀进行调节。通过上密封罐进行的排气作用或者下密封罐所进行的进气作用，使得系统得以形成一个上下压差，最终实现充型4。（四）排气系统在进行差异铸造的工艺中，排气是其中所进行的最后一道工序。系统在进气的同时也可以完成排气功能。在实际铸造的过程中，保压工作完成之后，就可以通过管道上的节流阀以及电磁阀，对上下密封罐压力进行平衡，从而对系统进行相应的排气。若在实际铸造的过程中，系统发生故障，就可以利用手动的方式，对互通阀以及手动排气阀进行打开。这样一来，可以使得系统中所存在的压缩空气进行压出，并紧急泄压，保证铸造过程中的生产安全。二、 PLC控制应用（一） PLC控制系统工作过程PLC在该系统中是对工控机发出的命令进行接收，进而实现对其进行具体控制的核心组成部分。PLC系统运行的稳定性对于整个系统的性能以及生产出来的铸件质量产生一定的影响。在这个设计中，PLC系统中的控制部分主要有控制柜、控制台以及差压铸造主机、供气、加热模块、管路等等。控制台主要是由内置的PLC以及相应的控制面板组成。管路、电磁阀、手动调节阀、线路以及压力仪表等各种元器件都在控制柜中。供气模块主要指的是储气罐、空气机以及混机、滤水除湿装置等等5。系统的加热模块实质上是加热控制罐。在进行差压铸造的过程中，启动加热系统主要是将其防止合金融化之后，盖中隔板。并且，需要将铸型的浇口对准升液管口，利用密封石棉圈对上下密封罐的密封性进行保证。另外，需要对上下密封罐进行闭合，使得罐体与外界进行隔离，这样就可以完成供气的模块工作。在人工操作的PLC控制面板中，上面的各种按钮，经过PLC输入以及输出之后，对系统中阀门需要进行操作，进而实现铸造过程的同步压力控制，且还需要对其进行减压或对对其进行增压调节、排气控制等等，最终使得整个浇筑过程得以完成6。（二） 系统控制目标根据差压铸造工艺气路的控制原理以及PLC系统的实际工作过程，对于本系统所需要实现的控制目标进行确定。其中包括：首先，通过手动操作对控制台上的按钮进行操控，使得压力铸造系统的进气得以实现，进而在其中建立压差，完成互通以及卸压等工作。这种程序会生出一种半固态的浆料，且对于后续流变成形工作得以实现。实践证明，半固态的压铸比液态的压铸具有更加明显的优势，因此，可以采用半固态成形方法对其进行制备，这样的方法可行性较高7。但是，由于这种方法固相率对于温度有较高的敏感性，因此，可以形成的温度范围十分狭窄，对于实际生产控制工作也造成很大的难度。三、 差异铸造的特点以及实际应用由于差压铸造金属液是在压力下进行充型的，因此，其本身就存在一系列有利于提高铸件质量的条件：（1）铸件致密；（2）铸件无针孔或少针孔；（3）充型速度最佳；（4）充型金属液优质，防止外来的夹杂物进入到充型之中；（5）铸件力学性能可得到明显提高。相比较低压铸造来说，差压铸造的铸件材料其抗拉强度可以达到10%-50%，伸长率也可提高25%-50%；（6）可以利用气体作为合金的主要元素，在高压的环境下可以提高气体的溶解度，因此在合金中加入N2，可以使得合金的强度以及耐磨性能都得到有效提高；（7）铸件的尺寸精度得到提高，且铸件的表面质量也得到相应的改善，不会导致铸型发生变形，或者铸件表面的机械出现粘砂8。差压铸造在对可用砂型进行利用之外，也可利用金属型的设备。在生产单件或者是小批量的铸件时，可以采用可用砂型。在对生产批量较大的铸件进行生产时，一般会使用金属型。铸件的重量可以在1-100kg之内。目前国内市场中使用的最大铸造直径为540mm，高度为890mm，而壁厚为8-10mm，其是大型复杂的薄壁铸件。可利用的合金材料有铝合金、镁合金以及铜合金、铸钢等等9。生产的主要铸件为电机壳、阀门、叶轮、船体等等。在压力机上进行生产的投影面积受到限制或者是壁厚受到限制的铸件都可采用差压铸造法进行生产。差压铸造技术应该在注塑机中得到应用，从而进行泡沫塑料结构件的生产。结语：综上所述，差压铸造技术在现今社会上的应用范围也得到了不断的扩展，其主要的应用优势也越来越广泛。在这种情况之下，人们对于差压铸造技术的要求也越来越高，这就需要将先进的信息技术与差压铸造设备自动化水平进行充分的结合。参考文献：1游龙,王自东,冯建,王超,林国标.铜合金真空差压铸造设备的研制J.铸造,2011,02:167-170.2赵旸,曲嘉,王力刚,田洪超,张虎.可组态的差压铸造控制系统开发J.特种铸造及有色合金,2011,04:343-345+396-397.3邹文兵,侯正全,李宝辉,陈斌.差压铸造液面加压控制系统设计与程序实现J.航天制造技术,2011,03:55-58.4熊博文,余欢,严青松,徐志锋,蔡长春,王嘉辉,杨振.真空差压铸造薄壁铸件的研究进展J.特种铸造及有色合金,2012,03:238-242.5李强,郝启堂,武海军,卢绍平,杨丽娟,尹俊美.多功能反重力铸造气路控制系统的改进J.特种铸造及有色合金,2015,07:693-696.6王艳珍,邹蕾,朱登飙.反重力铸造设备自动控制系统的设计J.现代电子技术,2016,08:155-157+161.7林瑾.基于减压法的差压铸造气路控制系统设计J.铸造技术,2013,10:1403-1405.8杨威,俞子荣,陈黎娟.基于PLC的一体化压力铸造控制系统J.计算机与现代化,2014,02:164-167+172.9曾彦龙,俞子荣,陈黎娟.基于S3C2440的真空差压铸造控制系统J.计算机与现代化,2014,02:178-181.