本發(fā)明涉及一種智能控制系統(tǒng)，尤其涉及一種低壓鑄造智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

低壓鑄造是在10~50 kPa較低空氣或惰性氣體壓力作用下， 將熔融金屬充填密閉的鑄造型腔，保持一定時間段的壓力后凝固而形成鑄件的一種近凈成形工藝。在密閉的保持爐的熔湯表面上施加0.01~0.05Mpa的空氣壓力或惰性氣體壓力，熔湯通過浸放在熔湯里的給湯管(升液管)上升，被壓進與爐子連接著的上方的模具內(nèi)。熔湯是從型腔的下部慢慢開始充填，保持一段時間的壓力后凝固。凝固是從產(chǎn)品上部開始向澆口方向轉(zhuǎn)移，澆口部分凝固的時刻就是加壓結(jié)束的時間。于是就憑借澆口的方向性凝固和從澆口開始的冒口壓力效果得到了完美的鑄件。最后當鑄件冷卻至固相溫度以下便可從模具中取出產(chǎn)品。

低壓鑄造法生產(chǎn)的鑄件由于無需增加冒口和澆道設計，材料利用率高、成形質(zhì)量好，且易于實現(xiàn)澆注自動化控制等優(yōu)點。低壓鑄造被應用于航空航天、汽車、機械制造業(yè)等領域，尤其以汽車等輕合金部件中應用廣泛，對現(xiàn)代汽車行業(yè)的輕量化研究具有重要意義。低壓鑄造工藝對于鑄件的最終性能有著重要影響，研究者越來越關(guān)注于低壓鑄造工藝對充型和凝固過程的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了優(yōu)化低壓鑄造的控制系統(tǒng)，發(fā)明了一種低壓鑄造智能控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

低壓鑄造智能控制系統(tǒng)由PLC 單元、智能專家系統(tǒng)、溫度與壓力傳感器、電源、電磁閥和比例閥等7個功能模塊組成。

所述的PLC單元和智能專家系統(tǒng)是反重力低壓鑄造控制系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)鑄造系統(tǒng)硬件和軟件系統(tǒng)的智能控制功能, 采用晶體管型西門子PLC，型號為西門子S7-200CPU224XP DC/DC/DC的繼電器輸出型。

所述的溫度傳感器與壓力傳感器是低壓鑄造控制系統(tǒng)的輸入設備，起到監(jiān)控鑄造系統(tǒng)生產(chǎn)狀況，并將狀態(tài)信息反饋給控制單元的作用,本發(fā)明中的壓力傳感器采用西門子壓力傳感器QBE9000-P16，溫度傳感器采用PT100鉑熱電阻溫度傳感器

所述的電磁閥和比例閥是控制系統(tǒng)的控制輸出設備，負責通斷氣路和調(diào)節(jié)氣壓，本發(fā)明中的電磁閥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(tǒng)中的HOPE77系列氣動換向電磁閥，本發(fā)明中中的比例閥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(diào)節(jié)閥，其是一種可以顯示連續(xù)控制的氣動調(diào)節(jié)閥， 兼具智能控制和PID 的相關(guān)功能。

所述的觸摸屏是系統(tǒng)的人機界面，負責系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)視，本發(fā)明中的觸摸屏選擇靈敏度高、穩(wěn)定的、無漂移操作、串口觸摸接口和內(nèi)部電源取電的ETWOTOUCH 19 英寸開放式觸摸屏顯示器。

所述的低壓鑄造智能控制系統(tǒng)采用G2實時專家系統(tǒng)作為低壓鑄造生產(chǎn)的智能決策系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果是：

伴隨計算機電子技術(shù)和自動化控制技術(shù)的發(fā)展與應用，利用智能專家系統(tǒng)、PLC 控制和傳感控制技術(shù)對傳統(tǒng)低壓鑄造系統(tǒng)進行改進和優(yōu)化， 以實現(xiàn)低壓鑄造控制系統(tǒng)自動化高效生產(chǎn)。生產(chǎn)實踐證明：發(fā)明的低壓鑄造控制系統(tǒng)具有很好的實時性、準確性和可靠性，具有鑄造產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，能耗低等優(yōu)勢。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是反重力低壓鑄造中PLC智能控制系統(tǒng)工作原理。

圖2是基于G2實時智能專家系統(tǒng)的低壓鑄造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖3是低壓鑄造模擬電壓U-t工藝過程曲線。

具體實施方式

如圖1所示，低壓鑄造智能控制系統(tǒng)由PLC 單元、智能專家系統(tǒng)、溫度與壓力傳感器、電源、電磁閥和比例閥等7個功能模塊組成。其中PLC單元和智能專家系統(tǒng)是反重力低壓鑄造控制系統(tǒng)的核心， 實現(xiàn)鑄造系統(tǒng)硬件和軟件系統(tǒng)的智能控制功能。溫度傳感器與壓力傳感器是低壓鑄造控制系統(tǒng)的輸入設備，起到監(jiān)控鑄造系統(tǒng)生產(chǎn)狀況，并將狀態(tài)信息反饋給控制單元的作用。電磁閥和比例閥是控制系統(tǒng)的控制輸出設備，負責通斷氣路和調(diào)節(jié)氣壓。觸摸屏是系統(tǒng)的人機界面， 負責系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)視。本控制系統(tǒng)的發(fā)明是基于反重力澆注原理實現(xiàn)的。在PLC 控制器的基礎上，應用智能控制策略增加了智能專家系統(tǒng)以實現(xiàn)低壓鑄造生產(chǎn)的人工智能控制，從而節(jié)省了人力資源，并在真正意義上實現(xiàn)鑄造的自動化生產(chǎn)。其主要原理是根據(jù)低壓鑄造工藝各生產(chǎn)階段的要求，利用液面加壓控制系統(tǒng)和智能專家系統(tǒng)， 控制空氣或惰性氣體的輸入輸出，改變鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)壓力和熔融態(tài)金屬的升液速度， 以實現(xiàn)鑄件的澆注過程。

如圖2所示，基于G2實時智能專家系統(tǒng)的低壓鑄造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本文采用G2實時專家系統(tǒng)作為低壓鑄造生產(chǎn)的智能決策系統(tǒng)。首先將低壓鑄造生產(chǎn)工藝規(guī)范與質(zhì)量標準輸入到G2實時專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，通過G2專家系統(tǒng)的NeurOn-Line，快速構(gòu)建和部署關(guān)于低壓鑄造生產(chǎn)過程中的鑄造工藝歷史數(shù)據(jù)和規(guī)范的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，并進行訓練，獲取到鑄造產(chǎn)品質(zhì)量與鑄造工藝生產(chǎn)條件之間的某種關(guān)聯(lián)關(guān)系， 及時的根據(jù)實時反饋的鑄造生產(chǎn)數(shù)據(jù)， 對生產(chǎn)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(yōu)化低壓鑄造復雜的工藝過程。應用智能專家系統(tǒng)于低壓鑄造生產(chǎn)的優(yōu)點在于：①通過連續(xù)的、即時的虛擬鑄造產(chǎn)品質(zhì)量，測量獲得質(zhì)量一致性的鑄造產(chǎn)品；②通過精細鑄造生產(chǎn)產(chǎn)品等級來調(diào)節(jié)鑄造生產(chǎn)嚴格遵守生產(chǎn)規(guī)范， 減小產(chǎn)品偏離生產(chǎn)工藝與質(zhì)量規(guī)范而造成產(chǎn)品報廢； ③在加工能力和能源消耗等約束條件下，優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)濟，并且不會影響產(chǎn)品質(zhì)量；④自動診斷和解決那些費時費力和需要推理的網(wǎng)絡問題，迅速斷定問題的根源。

如圖3所示，模擬電壓U-t 曲線，根據(jù)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。工藝過程包括充型，結(jié)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(diào)節(jié)電源電流來控制比例調(diào)節(jié)閥流量， 從而使鑄造過程依據(jù)該曲線進行響應的動作。在通訊連接中，將串口連接到拓撲結(jié)構(gòu)窗口，建立HMI 與PLC模塊間的通訊參數(shù)。可以通過觸摸屏對低壓鑄造智能專家系統(tǒng)鑄造參數(shù)的預設值進行設定。點擊開始按鈕觸發(fā)跟蹤預設，得到實時跟蹤過程仿真截圖，每一次取樣周期結(jié)束時，新的結(jié)果數(shù)據(jù)會從PLC讀出來，并在趨勢圖上進行顯示，這樣顯示結(jié)果具有實時性。