低压铸造机自动控制系统的研究

摘要

低压铸造机在铝合金铸造方面的应用是非常广泛的，它具有结构简单，易操作，成品率高等优点。但是，低压铸造的工艺要求非常严格，压力的运行必须严格遵循压力曲线，精度达到了mbar级，模具温度也需要严格控制在铸型温度的稳定区域内。本文通过大量的现场调研，在对低压铸造工作原理进行全面了解的基础上，深入分析了低压铸造的工艺特点，针对低压铸造中液面压力的高精度和模具温度的复杂策略控制要求，根据DCS思想，本文设计使用IPC实现了液面压力控制，使用PLC实现了模具温度控制。
　　 本文针对液面压力的高精度实时控制要求，提出了对压力进行全程高精度数字量化的方法，设计使用ADVANTECHPCL-813BA/D数据采集卡、ADVANTECHIPC-610型IPC和9位数字式组合阀的组合来实现液面加压实时控制系统。针对实时控制过程中，组合阀阀芯的频繁开关造成的组合阀损坏率高，使用寿命短的问题，提出了组合阀的死区控制策略，在保持满足系统精度控制要求的基础上，实现了对组合阀开关次数的限制，延长了组合阀的使用寿命。
　　 本文根据模具温度必须运行于稳定区域的要求，设计使用SIEMENSS7-300PLC实现了单一介质冷却和交叉冷却相结合的温度实时控制策略。针对温度控制系统的上位机实时监控的要求，设计使用MPI通讯线缆和CP5611卡，并利用PRODAVE通讯软件，实现了PLC与工控机的实时数据通讯。
　　 本文在对浇注工艺过程进行了深入的理论分析的基础上，建立了低压铸造浇注工艺的数学模型，并利用这个数学模型，实现了整个自动控制系统的在线仿真。数学模型的建立，为控制系统运行的检验提供一条新的途径，并为控制系统参数的选择提供了可靠的依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 低压铸造技术的发展

1.2.1 国外低压铸造技术的发展

1.2.2 国内低压铸造技术的发展

1.3 压铸机控制系统的发展状况

1.4 本文的主要内容

第2章 低压铸造机的基本工作原理

2.1 低压铸造机的基本结构

2.1.1 机体

2.1.2 开合型装置

2.1.3 控制系统

2.1.4 TM 800的重要技术参数

2.2 低压铸造机的工艺原理

2.2.1 低压铸造的工艺流程

2.2.2 低压铸造的浇注工艺

2.2.3 低压铸造的模具冷却

第3章 低压铸造机自动控制系统的设计

3.1 低压铸造机控制系统的总体设计

3.2 液面加压控制系统的电气设计

3.2.1 数字组合阀

3.2.2 数据采集装置和控制装置

3.3 模具冷却控制系统及机械动作控制的电气设计

3.3.1 SIEMENS S7-300 PLC

3.3.2 热电偶的选型

3.3.3 PLC控制系统的电气设计

3.4 低压铸造机控制系统的软件设计

3.4.1 上位机软件的设计

3.4.2 PLC程序设计

第4章 低压铸造机自动控制系统的建模与仿真

4.1 建立模型的总体分析

4.1.1 模型建立的依据

4.1.2 模型建立的内容分析

4.2 实数域内数学模型的建立

4.2.1 理论分析的前提条件

4.2.2 建立模型

4.3 复数域内数学模型的建立

4.4 数学模型离散化

4.5 液面压力控制系统的仿真

4.5.1 控制参数调节界面

4.5.2 仿真界面设计

4.5.3 仿真实验的结果

4.6 模具冷却控制系统的仿真

第5章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢