邵華

前言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械鑄造業(yè)逐漸步入自動化時代，對于低壓鑄造機來講，實現(xiàn)低壓鑄造自動化能夠在提高鑄造可靠性的同時，提升鑄造件的質量，進而提升相應鑄造企業(yè)的經(jīng)濟效益。低壓鑄造機的關鍵在于控制系統(tǒng)，只有實現(xiàn)壓力調節(jié)系統(tǒng)的自動化控制，才能夠實現(xiàn)對工藝曲線的全方位動態(tài)監(jiān)管，而將PLC控制系統(tǒng)應用到其中，能夠提升整個工藝流程的穩(wěn)定性能。本文針對低壓鑄造機械PLC控制系統(tǒng)展開了研究，以供參考。將PLC作為控制系統(tǒng)，需要通過PID模糊控制與相應算法來落實對壓力調節(jié)的控制，進而通過自動化的實現(xiàn)來提升機械鑄造工藝的穩(wěn)定性，這對于機械鑄造業(yè)來講意義深遠。低壓鑄造機的重點部分便是壓力調節(jié)系統(tǒng)的控制部分，而將PLC控制系統(tǒng)融入這一模塊之中，能夠實現(xiàn)對壓力的有效控制，進而確保鑄造工藝流程的順利實現(xiàn)。借助PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)低壓鑄造的自動化，是當前鑄造行業(yè)所關注的焦點。

1、低壓鑄造工藝中壓力與時間所呈現(xiàn)出的關系與影響

將一個低壓鑄造流程作為一個周期，在這一周期內主要呈現(xiàn)出如下四階段的變化：第一，在（0-t1）階段中，需要將保護氣逐漸的注入到保溫爐之內，而當氣體濃度不斷上升時，相應的壓力也就會隨之加大；第二，在（t1-t3）階段，在第一階段完成后，需要接著向其中施加壓力，進而使得液態(tài)狀態(tài)下的合金直接被壓入爐上的鑄造模型中；第三，（t3-t4）階段，在進入第三階段后，鑄造模型中的合金液體逐漸冷卻，而此時保溫爐內的溫度需要保持不變，進而實現(xiàn)靜止的狀態(tài)；第四，（t4-t5）階段，進入第四階段時，鑄造模型中的合金液體已接近完全凝固狀態(tài)，這時需要逐漸將保溫爐內的壓力減低，確保管道中的液態(tài)合金因為重力的作用而回送到保溫爐內。以上四階段的過程所呈現(xiàn)出的關系與影響就為實現(xiàn)低壓鑄造自動化奠定了基礎，根據(jù)工藝中時間與壓力的變化，能夠繪制出相應的曲線圖，進而就為實現(xiàn)自動化提供了依據(jù)。

2、爐內壓力控制流程的設計

通過第一點的分析可以得出：對于低壓鑄造機爐內壓力的控制是基于一段時間內呈現(xiàn)出線性規(guī)律。因此，在相應時間節(jié)點位置進行調解便會影響到控制系統(tǒng)，而在落實控制系統(tǒng)的調解時，只需合理調整壓力與時間便能夠實現(xiàn)。在具體設計的過程中：第一，要在爐內設置專業(yè)的壓力檢測裝置，進而實現(xiàn)對爐內壓力變化的實時測量，再與曲線圖中壓力走向進行對比分析，如果達到相應閥值時，與其相應的控制系統(tǒng)便能夠實現(xiàn)對相應數(shù)據(jù)的自動化處理，進而將這一信號傳送給壓力調節(jié)閥，以實現(xiàn)對爐內壓力的調解。整個系統(tǒng)是以閉環(huán)形式來實現(xiàn)控制調解功能的，其主要由主控制系統(tǒng)、測量模板以及壓力調節(jié)閥這三部分組成。其中的主控制系統(tǒng)不僅需要實現(xiàn)對相應數(shù)據(jù)信息的分析等，還能夠實現(xiàn)對模數(shù)與數(shù)模的轉化。而結合這一功能需求可采用PLC來實現(xiàn)主控單元模塊的核心構建。在此基礎上，需要以PID算法進行計算，通過對各轉化點全方位的動態(tài)監(jiān)管來確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。測量模塊指的是通過壓力監(jiān)測表的使用來實現(xiàn)相應檢測信號的搜集并完成傳輸任務，而PLC便接收到這一相應信號。壓力調節(jié)閥在接受到PLC所傳輸?shù)男畔r，能夠實現(xiàn)對壓力的調解，整個閉環(huán)系統(tǒng)能夠為實現(xiàn)對爐內壓力的科學合理控制提供保障。

3、模糊控制器的選擇與跟蹤工藝曲線的生成

3.1控制器的選擇

在工業(yè)鑄造業(yè)中，一般選擇PID控制器來實現(xiàn)控制，原因為：這一控制器不僅穩(wěn)定性強，且控制精度非常高。在使用這一控制器的過程中，需要對其進行調整，以確保其在比例與系數(shù)等的控制上能夠滿足不同應用對象的實際需求。在這一控制器中，需要實現(xiàn)模糊化處理方式的輸入，并輸入相應調整后的數(shù)據(jù)。

3.2跟蹤工藝曲線的生成

要想實現(xiàn)對這一工藝曲線的模糊擬合，就必須實現(xiàn)對整個系統(tǒng)所存在誤差的模糊化處理，然后根據(jù)模糊化進行推理，這樣才能夠獲得有效的數(shù)據(jù)，最終輸入到PID控制器中，以實現(xiàn)對低壓鑄造爐內壓力的有效調解與控制。針對（0-t3）這一階段的變化，其是呈現(xiàn)出一定比例關系的，所以以模糊推理為依據(jù)，能夠實現(xiàn)對各個環(huán)節(jié)的有效控制；而在（t3-t4）時間段中，相應的壓力是保持恒定的，進而相應的PID控制狀態(tài)不發(fā)生變化；在進入（t4-t5）這一時間段時，需要明確在這一段時間內模具中的液態(tài)合金已經(jīng)實現(xiàn)了冷卻，因此，需要實現(xiàn)對相應參數(shù)的調解，進而降低爐內的壓力。

4、以PLC設計原則為基礎落實這一流程設計的方法

在落實PLC程序設計原則的同時，實現(xiàn)對這一控制系統(tǒng)下各應用軟件的設計，具體為：首先實現(xiàn)對E與EC的計算，然后得出比例系數(shù)，命名為K，在此基礎上，需要明確K存在規(guī)定與否，如果存在的話要將超出的部分作為上限亦或是下限，如果不存在，就需要首先實現(xiàn)對PID系數(shù)的計算，然后通過PLC進行處理，以最終實現(xiàn)調節(jié)壓力閥的作用。

總結

綜上所述，由于PLC自身具備著較為突出的優(yōu)勢，因而將其應用到低溫鑄造機械控制系統(tǒng)的構建中，能夠實現(xiàn)對低溫爐內壓力的實時監(jiān)管，進而通過系統(tǒng)的分析與處理來落實對爐內壓力的調解，最終在提高低溫鑄造穩(wěn)定性能的基礎上，提高相應鑄造件的質量。

（作者單位：寧夏共享模具有限公司）