PLC技术下离心铸造机液压控制系统改进设计

　　摘要：通过液压驱动, 人们可以控制离心铸造机的进给, 而可编程逻辑控制器 (PLC) 技术可有效提升生产效率和铸件质量, 优化设计离心铸造机电液压系统。应用计算机控制技术和PID控制方法, 按照离心铸造机液压控制需求, 人们可以对离心铸造机液压控制系统进行优化设计。详细介绍了该系统的优化设计和主要功能模块, 并分析了离心铸造机的工作原理, 确保液压系统在浇铸过程中达到最佳控制效果。

　　关键词：离心铸造机; 液压驱动; PLC技术;

　　Abstract：Through hydraulic drive, people can control the feed of centrifugal casting machine, while programmable logic controller (PLC) technology can effectively improve production efficiency and casting quality, and optimize the design of electrohydraulic system for centrifugal casting. Applying computer control technology and PID control method, according to the hydraulic control demand of centrifugal casting machine, people can optimize the hydraulic control system of centrifugal casting machine. The optimization design and main functional modules of the system are introduced in detail, and the working principle of the centrifugal casting machine is analyzed, so as to ensure that the hydraulic system achieves the best control effect in the casting process.

　　Keyword：centrifugal casting machine; hydraulic drive; PLC technology;

　　在铸造模型中, 将液体金属浇入且凝固成型的方法, 便是离心铸造。其不可或缺的设备是离心铸造机, 且铸件质量直接受到浇注平稳性及主机行走速度的影响。针对离心铸造机电液压系统, 应用PLC技术进行控制, 可将安装、调试设备所花费时间显着缩短, 系统运行可靠性、稳定性更高, 将整个控制系统的性能有效提升, 避免控制系统产生可靠性差、响应速度慢等问题。本文对离心铸造机液压控制主要功能及控制原理进行综合分析, 对基于PLC技术的优化设计方案进行介绍。

　　1、离心铸造机液压控制系统功能及原理

　　1.1、系统功能设计及实现

　　本文应用模块化设计方案, 离心铸造机液压控制系统的功能模块如图1所示。人们主要应用PLC技术、工业控制计算机完成管理报表制作及离心铸造机远程监控, 实时监控离心铸造机的振动状态、轴承温度等参数。不仅如此, 计算机在离心铸造过程中, 可对铸型金属液的温度曲线进行连续、自动记录。模拟量输入、程序显示与处理等操作环节, 工况监控模块主要包括硬件自检、对串口通信的设置等工作。现场模拟量输入信号和产品工艺参数是模拟量输入模块的根据, 人们据此可以计算输出铸件所需的转速。借助模拟量, 人们还可对离心铸造机工作状态进行实时监测, 同时输入离心铸造机温度、振动等信号, 把电流、电压连续量转变成模拟量。

图1 液压控制系统软件功能模块

　　自整定模块是寻找检测的峰值。要想完成识别过程, 需计算波形特征参数, 并按照获取的参数进行过程相应。对比分析理想波形, 完成一次完整的自整定操作, 需按照偏差获得整定PID参数。此系统自整定PID控制流程, 完成系统的最基本设置, 事先通过初始化操作, 之后进行自整定流程、数据采集和运算等操作。

　　1.2、控制原理

　　通过液压驱动, 人们要掌握离心铸造机液压控制的基本原理, 实现离心铸造机液压系统控制。对扇形浇铸包实施控制, 应用的是液压马达, 在直流电机的作用下, 主机进行旋转, 铸造铁水注入主机管道, 沿着直线做匀速化运动。浇铸出壁厚均匀的铸件, 保证主机直线行走、旋转速度和扇形浇铸包的速度, 三者处于恒定的状态。C-POMUX P533是某离心铸造机配置的数字电磁直线编码器, 可直接输出数字信号, 同时可对铸造机行走位移实施检测, 其控制流程如图2所示。

图2 原离心铸造机控制流程

　　2、基于PLC技术的离心铸造机电液压系统优化设计

　　2.1、电气控制方案

　　液压驱动是离心铸造机的主要动力来源, 在电气层面, 采用大流量恒压控制变量泵进行有效控制。拔管操作时液压油流量容易出现不足, 可适当应用辅助动力源, 确保工作中压力处于稳定状态, 有效减少回路中的液压波动情况。在电气设备层面, 控制离心铸造机行走及浇注系统, 应用的是比例开环。除此之外, 想要实现控制, 还可应用压力继电器, 确保压力保持正常范围。

　　2.2、PLC选型

　　当前, PLC型号较多, 这些控制器具有不同的控制特点及功能。综合考虑液压系统的工作需要, PLC要满足运行速度快、效率好、控制精度高、成本低和工艺水平高等要求。笔者挑选的是西门子S7-200系列, 因为PLC输出电流较小, 该系列可以满足设计要求。PLC的输出端连接着各电磁阀, 输入端连接着控制按钮及各个传感器, 通过PLC控制液压缸液压控制系统达到工作稳定、精准的效果。

　　2.3、恒压控制的液压系统

　　离心铸造机液压系统要想实现恒压控制, 可以采用双闭环直流调速系统, 该系统具有较高的安全性, 操作简单、便于维护。除此之外, 直流电机的转速不会发生改变, 因其不受负载改变的控制, 拥有恒转矩负载能力。启动系统后, 它可快速达到稳定运行的效果。PLC、调速装置和直流电机等是卧式直流调速系统的主要组成部分。直流调速装置具有数字显示、设定参数的职能, 便于操作者实施控制。配置的预控制系统拥有较高的动态品质因数, 在工频环境中可以灵活应用, 能够适应腐蚀、高温等恶劣环境。

　　2.4、优化设计双闭环控制模式

　　卧式离心铸造机直流调速系统采用恒压控制, 这和速度环、电流环相匹配。电机有较大机电惯性, 电流处于上升状态, 将输入电压突然增加, 则最小相限制电压会快速达到。假设给定电压加在电流输入端, 在较短时间内, 直流电机的电流将达到预设最大电枢电流, 因整流输出电压较大, 电流调节器输出端电压会显着提升。基于此, 给定电压和电流反馈处于平衡状态。在电流上升为最大值的过程中, 速度调节器处于饱和状态, 转速反馈不起任何作用。所以, 需促使电流保持恒定状态, 反电动势、转速会按照一定的线性规律升高, 系统可按恒定的加速度上升。如果电流环产生作用, 通过电流调节输出的电压, 按照反电动势线性渐增规律补偿电动势, 保障电流的稳定性。

　　3、结语

　　离心铸造机是铸造机械的重要组成部分, 液压控制系统的优劣直接决定铸件的性能。所以, 积极展开离心铸造机电液压系统优化设计, 可以提升离心铸造的铸件质量和整体水平。应用PLC技术对离心铸造机电液压系统进行控制, 可促使整个生产过程更加安全、稳定、可靠, 节省人力、物力, 提高设备的智能化管理水平和工作效率。

　　参考文献
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