低压铸造机械PLC控制系统研究

邵华

前言

随着科学技术的不断发展，机械铸造业逐渐步入自动化时代，对于低压铸造机来讲，实现低压铸造自动化能够在提高铸造可靠性的同时，提升铸造件的质量，进而提升相应铸造企业的经济效益。低压铸造机的关键在于控制系统，只有实现压力调节系统的自动化控制，才能够实现对工艺曲线的全方位动态监管，而将PLC控制系统应用到其中，能够提升整个工艺流程的稳定性能。本文针对低压铸造机械PLC控制系统展开了研究，以供参考。将PLC作为控制系统，需要通过PID模糊控制与相应算法来落实对压力调节的控制，进而通过自动化的实现来提升机械铸造工艺的稳定性，这对于机械铸造业来讲意义深远。低压铸造机的重点部分便是压力调节系统的控制部分，而将PLC控制系统融入这一模块之中，能够实现对压力的有效控制，进而确保铸造工艺流程的顺利实现。借助PLC控制系统来实现低压铸造的自动化，是当前铸造行业所关注的焦点。

1、低压铸造工艺中压力与时间所呈现出的关系与影响

将一个低压铸造流程作为一个周期，在这一周期内主要呈现出如下四阶段的变化：第一，在（0-t1）阶段中，需要将保护气逐渐的注入到保温炉之内，而当气体浓度不断上升时，相应的压力也就会随之加大；第二，在（t1-t3）阶段，在第一阶段完成后，需要接着向其中施加压力，进而使得液态状态下的合金直接被压入炉上的铸造模型中；第三，（t3-t4）阶段，在进入第三阶段后，铸造模型中的合金液体逐渐冷却，而此时保温炉内的温度需要保持不变，进而实现静止的状态；第四，（t4-t5）阶段，进入第四阶段时，铸造模型中的合金液体已接近完全凝固状态，这时需要逐渐将保温炉内的压力减低，确保管道中的液态合金因为重力的作用而回送到保温炉内。以上四阶段的过程所呈现出的关系与影响就为实现低压铸造自动化奠定了基础，根据工艺中时间与压力的变化，能够绘制出相应的曲线图，进而就为实现自动化提供了依据。

2、炉内压力控制流程的设计

通过第一点的分析可以得出：对于低压铸造机炉内压力的控制是基于一段时间内呈现出线性规律。因此，在相应时间节点位置进行调解便会影响到控制系统，而在落实控制系统的调解时，只需合理调整压力与时间便能够实现。在具体设计的过程中：第一，要在炉内设置专业的压力检测装置，进而实现对炉内压力变化的实时测量，再与曲线图中压力走向进行对比分析，如果达到相应阀值时，与其相应的控制系统便能够实现对相应数据的自动化处理，进而将这一信号传送给压力调节阀，以实现对炉内压力的调解。整个系统是以闭环形式来实现控制调解功能的，其主要由主控制系统、测量模板以及压力调节阀这三部分组成。其中的主控制系统不仅需要实现对相应数据信息的分析等，还能够实现对模数与数模的转化。而结合这一功能需求可采用PLC来实现主控单元模块的核心构建。在此基础上，需要以PID算法进行计算，通过对各转化点全方位的动态监管来确保系统运行的稳定性。测量模块指的是通过压力监测表的使用来实现相应检测信号的搜集并完成传输任务，而PLC便接收到这一相应信号。压力调节阀在接受到PLC所传输的信息时，能够实现对压力的调解，整个闭环系统能够为实现对炉内压力的科学合理控制提供保障。

3、模糊控制器的选择与跟踪工艺曲线的生成

3.1控制器的选择

在工业铸造业中，一般选择PID控制器来实现控制，原因为：这一控制器不仅稳定性强，且控制精度非常高。在使用这一控制器的过程中，需要对其进行调整，以确保其在比例与系数等的控制上能够满足不同应用对象的实际需求。在这一控制器中，需要实现模糊化处理方式的输入，并输入相应调整后的数据。

3.2跟踪工艺曲线的生成

要想实现对这一工艺曲线的模糊拟合，就必须实现对整个系统所存在误差的模糊化處理，然后根据模糊化进行推理，这样才能够获得有效的数据，最终输入到PID控制器中，以实现对低压铸造炉内压力的有效调解与控制。针对（0-t3）这一阶段的变化，其是呈现出一定比例关系的，所以以模糊推理为依据，能够实现对各个环节的有效控制；而在（t3-t4）时间段中，相应的压力是保持恒定的，进而相应的PID控制状态不发生变化；在进入（t4-t5）这一时间段时，需要明确在这一段时间内模具中的液态合金已经实现了冷却，因此，需要实现对相应参数的调解，进而降低炉内的压力。

4、以PLC设计原则为基础落实这一流程设计的方法

在落实PLC程序设计原则的同时，实现对这一控制系统下各应用软件的设计，具体为：首先实现对E与EC的计算，然后得出比例系数，命名为K，在此基础上，需要明确K存在规定与否，如果存在的话要将超出的部分作为上限亦或是下限，如果不存在，就需要首先实现对PID系数的计算，然后通过PLC进行处理，以最终实现调节压力阀的作用。

总结

综上所述，由于PLC自身具备着较为突出的优势，因而将其应用到低温铸造机械控制系统的构建中，能够实现对低温炉内压力的实时监管，进而通过系统的分析与处理来落实对炉内压力的调解，最终在提高低温铸造稳定性能的基础上，提高相应铸造件的质量。

（作者单位：宁夏共享模具有限公司）