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                        PLC技術下離心鑄造機液壓控制系統改進設計

                        添加時間:2018/07/27 來源:現代制造技術與裝備 作者:齊景榮
                        針對離心鑄造機電液壓系統, 應用PLC技術進行控制, 可將安裝、調試設備所花費時間顯著縮短, 系統運行可靠性、穩定性更高, 將整個控制系統的性能有效提升, 避免控制系統產生可靠性差、響應速度慢等問題。
                          以下為本篇論文正文:

                          摘要:通過液壓驅動, 人們可以控制離心鑄造機的進給, 而可編程邏輯控制器 (PLC) 技術可有效提升生產效率和鑄件質量, 優化設計離心鑄造機電液壓系統。應用計算機控制技術和PID控制方法, 按照離心鑄造機液壓控制需求, 人們可以對離心鑄造機液壓控制系統進行優化設計。詳細介紹了該系統的優化設計和主要功能模塊, 并分析了離心鑄造機的工作原理, 確保液壓系統在澆鑄過程中達到最佳控制效果。

                          關鍵詞:離心鑄造機; 液壓驅動; PLC技術;

                          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;

                          在鑄造模型中, 將液體金屬澆入且凝固成型的方法, 便是離心鑄造。其不可或缺的設備是離心鑄造機, 且鑄件質量直接受到澆注平穩性及主機行走速度的影響。針對離心鑄造機電液壓系統, 應用PLC技術進行控制, 可將安裝、調試設備所花費時間顯著縮短, 系統運行可靠性、穩定性更高, 將整個控制系統的性能有效提升, 避免控制系統產生可靠性差、響應速度慢等問題。本文對離心鑄造機液壓控制主要功能及控制原理進行綜合分析, 對基于PLC技術的優化設計方案進行介紹。

                          1、離心鑄造機液壓控制系統功能及原理

                          1.1、系統功能設計及實現

                          本文應用模塊化設計方案, 離心鑄造機液壓控制系統的功能模塊如圖1所示。人們主要應用PLC技術、工業控制計算機完成管理報表制作及離心鑄造機遠程監控, 實時監控離心鑄造機的振動狀態、軸承溫度等參數。不僅如此, 計算機在離心鑄造過程中, 可對鑄型金屬液的溫度曲線進行連續、自動記錄。模擬量輸入、程序顯示與處理等操作環節, 工況監控模塊主要包括硬件自檢、對串口通信的設置等工作,F場模擬量輸入信號和產品工藝參數是模擬量輸入模塊的根據, 人們據此可以計算輸出鑄件所需的轉速。借助模擬量, 人們還可對離心鑄造機工作狀態進行實時監測, 同時輸入離心鑄造機溫度、振動等信號, 把電流、電壓連續量轉變成模擬量。

                        圖1 液壓控制系統軟件功能模塊
                        圖1 液壓控制系統軟件功能模塊

                          自整定模塊是尋找檢測的峰值。要想完成識別過程, 需計算波形特征參數, 并按照獲取的參數進行過程相應。對比分析理想波形, 完成一次完整的自整定操作, 需按照偏差獲得整定PID參數。此系統自整定PID控制流程, 完成系統的最基本設置, 事先通過初始化操作, 之后進行自整定流程、數據采集和運算等操作。

                          1.2、控制原理

                          通過液壓驅動, 人們要掌握離心鑄造機液壓控制的基本原理, 實現離心鑄造機液壓系統控制。對扇形澆鑄包實施控制, 應用的是液壓馬達, 在直流電機的作用下, 主機進行旋轉, 鑄造鐵水注入主機管道, 沿著直線做勻速化運動。澆鑄出壁厚均勻的鑄件, 保證主機直線行走、旋轉速度和扇形澆鑄包的速度, 三者處于恒定的狀態。C-POMUX P533是某離心鑄造機配置的數字電磁直線編碼器, 可直接輸出數字信號, 同時可對鑄造機行走位移實施檢測, 其控制流程如圖2所示。

                        圖2 原離心鑄造機控制流程
                        圖2 原離心鑄造機控制流程

                          2、基于PLC技術的離心鑄造機電液壓系統優化設計

                          2.1、電氣控制方案

                          液壓驅動是離心鑄造機的主要動力來源, 在電氣層面, 采用大流量恒壓控制變量泵進行有效控制。拔管操作時液壓油流量容易出現不足, 可適當應用輔助動力源, 確保工作中壓力處于穩定狀態, 有效減少回路中的液壓波動情況。在電氣設備層面, 控制離心鑄造機行走及澆注系統, 應用的是比例開環。除此之外, 想要實現控制, 還可應用壓力繼電器, 確保壓力保持正常范圍。

                          2.2、PLC選型

                          當前, PLC型號較多, 這些控制器具有不同的控制特點及功能。綜合考慮液壓系統的工作需要, PLC要滿足運行速度快、效率好、控制精度高、成本低和工藝水平高等要求。筆者挑選的是西門子S7-200系列, 因為PLC輸出電流較小, 該系列可以滿足設計要求。PLC的輸出端連接著各電磁閥, 輸入端連接著控制按鈕及各個傳感器, 通過PLC控制液壓缸液壓控制系統達到工作穩定、精準的效果。

                          2.3、恒壓控制的液壓系統

                          離心鑄造機液壓系統要想實現恒壓控制, 可以采用雙閉環直流調速系統, 該系統具有較高的安全性, 操作簡單、便于維護。除此之外, 直流電機的轉速不會發生改變, 因其不受負載改變的控制, 擁有恒轉矩負載能力。啟動系統后, 它可快速達到穩定運行的效果。PLC、調速裝置和直流電機等是臥式直流調速系統的主要組成部分。直流調速裝置具有數字顯示、設定參數的職能, 便于操作者實施控制。配置的預控制系統擁有較高的動態品質因數, 在工頻環境中可以靈活應用, 能夠適應腐蝕、高溫等惡劣環境。

                          2.4、優化設計雙閉環控制模式

                          臥式離心鑄造機直流調速系統采用恒壓控制, 這和速度環、電流環相匹配。電機有較大機電慣性, 電流處于上升狀態, 將輸入電壓突然增加, 則最小相限制電壓會快速達到。假設給定電壓加在電流輸入端, 在較短時間內, 直流電機的電流將達到預設最大電樞電流, 因整流輸出電壓較大, 電流調節器輸出端電壓會顯著提升;诖, 給定電壓和電流反饋處于平衡狀態。在電流上升為最大值的過程中, 速度調節器處于飽和狀態, 轉速反饋不起任何作用。所以, 需促使電流保持恒定狀態, 反電動勢、轉速會按照一定的線性規律升高, 系統可按恒定的加速度上升。如果電流環產生作用, 通過電流調節輸出的電壓, 按照反電動勢線性漸增規律補償電動勢, 保障電流的穩定性。

                          3、結語

                          離心鑄造機是鑄造機械的重要組成部分, 液壓控制系統的優劣直接決定鑄件的性能。所以, 積極展開離心鑄造機電液壓系統優化設計, 可以提升離心鑄造的鑄件質量和整體水平。應用PLC技術對離心鑄造機電液壓系統進行控制, 可促使整個生產過程更加安全、穩定、可靠, 節省人力、物力, 提高設備的智能化管理水平和工作效率。

                          參考文獻
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                          [2]惠勝利, 陶杰, 王儒, 等.基于PLC的水下切割裝置速度控制系統研制[J].機床與液壓, 2014, (22) :109-112.
                          [3]毛毅龍, 羅一平, 王小明, 等.基于PLC控制的液動機械手設計[J].上海工程技術大學學報, 2012, 26 (4) :357-360.

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