低壓鑄造智能控制論文范文

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1硬件系統選型

1.1PLC、壓力傳感器與溫度傳感器的選型基于生產成本和功能等因素的考究，決定采用晶體管型西門子PLC，型號為西門子S7-200CPU224XPDC/DC/DC的繼電器輸出型，滿足本文低壓鑄造控制系統設計的轉換精度要求[4]。由于PLC模型選用的是晶體管型PLC，出于高溫測量穩定性和安全性因素考慮，決定采用西門子壓力傳感器QBE9000-P16。考慮低壓鑄造的實際生產狀況和測量精度的要求，溫度傳感器決定采用PT100鉑熱電阻溫度傳感器[5]。

1.2電磁閥、比例閥與觸摸屏的選型查閱電磁閥相關資料，決定采用廣泛用于鋼鐵冶金，石油化工，礦山電力機械等各種氣動系統中的HOPE77系列氣動換向電磁閥。該系統比例閥要求調節和切斷雙重功能，本文采用可靠性高和噪聲小的萬訊QSTP智能電動引進單座高性能調節閥，是一種可以顯示連續控制的氣動調節閥，兼具智能控制和PID的相關功能。觸摸屏選擇靈敏度高、穩定的、無漂移操作、串口觸摸接口和內部電源取電的ETWOTOUCH19英寸開放式觸摸屏顯示器。

2控制系統軟件設計

2.1實時智能專家系統本文采用G2實時專家系統作為低壓鑄造生產的智能決策系統，圖2為基于G2實時智能專家系統的低壓鑄造系統結構。首先將低壓鑄造生產工藝規范與質量標準輸入到G2實時專家系統數據庫，通過G2專家系統的NeurOn-Line，快速構建和部署關于低壓鑄造生產過程中的鑄造工藝歷史數據和規范的神經網絡模型，并進行訓練，獲取到鑄造產品質量與鑄造工藝生產條件之間的某種關聯關系，及時的根據實時反饋的鑄造生產數據，對生產條件進行智能改善和控制，以改進并完善原有的鑄造工藝方案，幫助鑄造工藝設計人員更好的預測、控制和優化低壓鑄造復雜的工藝過程。應用智能專家系統于低壓鑄造生產的優點在于：①通過連續的、即時的虛擬鑄造產品質量，測量獲得質量一致性的鑄造產品；②通過精細鑄造生產產品等級來調節鑄造生產嚴格遵守生產規范，減小產品偏離生產工藝與質量規范而造成產品報廢；③在加工能力和能源消耗等約束條件下，優化生產經濟，并且不會影響產品質量；④自動診斷和解決那些費時費力和需要推理的網絡問題，迅速斷定問題的根源[6]。

2.2PLC控制系統設計根據低壓鑄造模擬電壓輸入模擬量U-T工藝過程輸出曲線編制PLC控制模塊程序。圖3是模擬電壓U-t曲線，包括充型，結殼，增壓，保壓和降壓等幾個鑄造工藝過程。PLC模塊利用224XP模擬輸入輸出接口，需要通過編制相對應的程序調節電源電流來控制比例調節閥流量，從而使鑄造過程依據該曲線進行響應的動作。根據低壓鑄造模擬電壓U-t工藝歷程曲線，設計如圖4所示的低壓鑄造PLC控制模塊程序設計，在step7軟件上編寫PLC梯形圖，程序如圖5所示。在通訊連接中，將串口連接到拓撲結構窗口，建立HMI與PLC模塊間的通訊參數。可以通過觸摸屏對低壓鑄造智能專家系統鑄造參數的預設值進行設定，詳見圖6。點擊開始按鈕觸發跟蹤預設，得到實時跟蹤過程仿真截圖，每一次取樣周期結束時，新的結果數據會從PLC讀出來，并在趨勢圖上進行顯示，這樣顯示結果具有實時性，如圖7所示的模擬結果顯示所設計的基于智能控制策略的低壓鑄造控制系統具有很好的實時性、準確性和可靠性。

3小結

伴隨計算機電子技術和自動化控制技術的發展與應用，利用智能專家系統、PLC控制和傳感控制技術對傳統低壓鑄造系統進行改進和優化，以實現低壓鑄造控制系統自動化高效生產。生產實踐證明：所設計的低壓鑄造控制系統具有很好的實時性、準確性和可靠性，具有鑄造產品質量一致性好，能耗低等優勢。

作者：宋秀玲李步德單位：晉城職業技術學院山西淮海機電有限公司