低壓鑄造控制系統的計算機實現方法

袁群松 高晶

摘要：結合低壓鑄造工藝中對控制模具溫度和液面壓力等要求，應使用自動化控制技術、PLC技術和傳感器技術來實現低壓鑄造控制系統的自動化功能。該文對設計系統的方案、設備選型和調節壓力等方面效能的實現進行了深入探討，希望能夠實現低壓鑄造控制系統的各方面功能，更好地促進我國社會經濟的發展。

關鍵詞：低壓鑄造；控制系統；計算機實現方法

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）08-0190-02

當前低壓鑄造系統被廣泛應在汽車、機械制造和航天等各個領域中，特別是在汽車領域中得到了更為普遍的應用，對推動我國社會經濟的健康發展做出了不可磨滅的貢獻。可以說低壓鑄造工藝對鑄件的整體質量有著很大的影響，有關工作人員越發重視在充型環節與凝固環節中低壓鑄造工藝所發揮的作用。在這樣的實際情況下，本文先分析了低壓鑄造系統的總體設計，然后分析了硬件系統的選型，最后分析了控制系統的設計，發現低壓鑄造生產出來的鑄件因為不需要進行澆道設計，而具有材料使用率強、成形質量高、容易澆筑等優勢，可見低壓鑄造系統有著很高的應用價值，應挖掘其更多方面的應用潛能。

1 設計低壓鑄造控制系統的整體

機體、開合型、控制系統三個部分共同構成低壓鑄造機，其中專職于保存鋁合金溶液的機體部分由保溫爐和承壓密封器兩個組件組成，呈現膠合的形式。第二部分是開合型裝置，其通過放置過程和取出過程來完成鑄件動作，是決定鑄造機工作水平的關鍵。最后，作為實現鑄造機自動化的關鍵和基礎的控制系統，運用專項技術和多種不同方式來保證鑄造機按照系統動作運行，嚴格控制施工工程，保證壓力與控制保壓。機器開始低壓鑄造時，澆筑環節中扮演著重要的角色，發揮著不可代替的作用，從另一個方面上來講，在低壓鑄造工作中澆筑環節是不能缺少的，也是工作人員應高度重視的，這個環節關系著鑄造產品的整體質量，也關系著企業的實際效益。澆筑環節共包括六個階段，即：升液階段、充型階段、增壓階段、保壓階段、卸壓階段、冷卻階段，每一個階段都影響著鑄造產品質量，可見無論在哪一個階段中，其工作人員都應高度注意，避免出現問題，進而影響了鑄造產品的整體質量，一旦鑄造出來的產品不符合相應的具體產品要求，必然會影響著企業的經濟效益，也影響著企業的可持續發展，所以，在實際工作中，鑄造產品的每項工作都需要工作人員認真和仔細，切實做好鑄造產品的各項工作，從最大程度上保證鑄造產品的質量。可見，低壓鑄造機實現自動控制的重中之重就是保證溫度與壓力，使兩者達到均衡狀態。因為控制壓力和保證精度需要一定的層次要求，而在其中冷卻與加壓部分相輔相成共同構成了完整的控制系統，要求儀器達到100 Pa 級后更好的控制系統的精度，在此系統中使用了性能高、質量高的控制板卡，與此相對，液面壓力所需要的精度要求較低，呈現低精度要求狀態，其工作原理是使用PLC技術來保證溫度，并以此來實現穩定、均衡的控制狀態。工控機，是低壓鑄造機正常使用的關鍵，通過控制系統來控制整個液面的實際溫度和實際壓力，使用數據采集卡來檢測液面中的壓力，應以數字組合閥為主，來調節液面中的壓力。溫度檢測在溫度傳感器檢測下使PLC深入處理數據信息，并在冷卻電磁閥操作下完成調節溫度的工作。

2 硬件系統選型具體工序

pcld-782b、pcl-724、pcl-726、pcld-880，pcld-885，，pcl-812共同組成本文中所說的系統硬件的結構，許許多多的工控板共同組成了計算機調壓系統、鑄造系統、控制系統。在此系統中包括壓力罐內部的氣體壓力輸入量、上壓腔內氣體壓力輸入量、真空罐內氣體壓力輸入量等多個輸入量。下面內容闡述所選用的工控板。在指定的PCB區域內安裝上無源器件，并構建起相應的調理信號電路，這樣就便于將在端子板專門區域內安裝上電阻或者電容，建立起相應的低通濾波器。在本調壓鑄造結構控制系統里，在考慮系統的因素上，再加上一些環境噪聲的影響，必須要將超過100Hz的噪聲濾除，通過計算在此板塊內部中所添加上的低通濾波器，這樣可得出濾除噪聲的實際效果。在此系統里，鑄造系統中的氣壓通過傳感器轉化為電壓后，通過880由812轉化成為輸入數字量的計算機。PCLD- 782B24路光隔離數字輸入板，在此輸入板中各個通道內都有高壓電的光隔離板起到保護作用。計算機結合782中所輸入的電磁閥的狀態來判定此系統是否處于正常工作狀況，如果沒有在正常工作狀態中，那么需要在第一時間內發出報警信號，待發出報警信號后，有關工作人員應及時對鑄造控制系統存在的障礙進行排查，及時處理掉障礙，確保此系統的穩定正常運作，保證鑄造出產品的質量。作為新型的，有著16個SPST繼電器的高功率型繼電器板，其系統繁雜但卻有序，這里的885連接著13路電磁閥，更有著724電磁閥，紛繁的運行系統真正做到了穩定的724的輸出控制與885控制相結合，電磁閥狀態更新化、更優化。通過PCL-72424位數字進行的緩沖電路，仿真8255的穩定輸入與輸出，不僅能提供穩定的緩沖電路，更能進行中斷處理，保證系統穩定輸出狀態。

3 軟件控制系統的設計

在開始運行主程序后，首先工控板進行初始化工作，然后進行對串口狀態進行讀取，接收上位機中所發出的數據，在收到數據后，主程序實施幀處理，提取在幀處理中的信息，但在這里需要明確的是，提取信息并不是將所有信息都提取出來，而應該提取出有用的、有效的信息，這樣才能方便后續的工作，如果將所有的信息都提取出來，那么會給幀處理信息帶來很多麻煩，從而影響著幀處理工作的順利進行，也會影響著軟件控制系統的運作；結合通訊協議調用命令處理模塊要求，實施相應的具體操作。下位機中的主程序需要在接到上位機命令后才能退出。下位機程序一般都會使用bc31編輯器下dos.h頭文件中三個庫函數，分別是biscom函數、inportb函數、outportb函數。每個函數在傳輸和接收數據中都發揮著不同的作用，互輔互成、缺一不可。其inportb函數返回指的是從某一接口讀入一個字節；outportb從某個接口中輸出某個字節；biscom函數負責模塊化發送和接受的數據幀。此通信協議中的幀中包括控制字節、幀首標志字節、幀校驗字節、有效數據段字節、幀尾標志字節等。其下位機程序共有四個通信系列函數、硬件初始化、控制參數計算、鑄造流程等部分所組合而成，這些部分支撐著下位機程序正常工作，每一部分都具有其功能，有關工作人員應對每部分的功能都熟知，這樣有利于低壓鑄造控制系統自動化的實現。一是，通信系列的函數：在此函數中包括很多項操作，如：接收和發送幀操作，處理幀操作等。二是，初始化硬件：這其中包括初始化724、串口、8253等操作，還包括調試812。三是，鑄造的具體工作流程：其流程包括開真空泵，升液和報壓等，還要獲取一些理論數據，并傳輸一些理論數據，獲得與PID有關的參數，畫出對應的函數，復位和退出流程有關的函數。四是，控制參數計算和標零：對將氣壓轉化為電壓的傳感器進行標零，使用反饋控制方法，結合具體誤差情況對控制參數進行計算。上位機系統軟件中包括多個模塊，每一個模塊在上位機系統中都不可或缺，其模塊包括：人機界面模塊、輸入曲線模塊、工藝流程模塊、處理數據模塊等。通過有關實驗結果表明，在上位機軟件編寫中應使用LabView方法，完成輸入控制曲線和發送指令等功能，同時還需要完成監控工藝操作流程、回顯實際曲線、打印數據信息等功能，具備功能完善的人機界面，并且還能便于操作，可見在編寫上位機軟件程序中，具體操作人員應對LabView方法熟練掌握，唯有做到這樣，才能保證軟件程序代碼的準確性，才能保證軟件控制系統設計的合理性。結合調壓鑄造的工作原理來設計相應的方案，這樣才能保證所設計的方案符合調壓鑄造工作的要求，確保各項工作的正常穩定進行，在保證鑄造系統自動化運行下，保證所鑄造的產品質量和水平都能達到令人滿意的效果，為企業獲取更多的利潤奠定堅實的基礎，進一步解決傳統的低壓鑄造系統工作中的問題，實現此系統的自動有效運作。

4 結語

從上面的分析中可見，在計算機電子技術與自化控制技術的迅猛發展下，使用智能專家系統、傳感控制技術、PLC控制技術都能實現完善以前低壓鑄造系統不足的目的，以達到低壓鑄造控制系統有效化、自動化生產的預期目的。有關生產實踐結果表明：設計出的低壓鑄造控制系統集可靠性和穩定性于一身，所鑄造的產品質量非常好，同時還具有耗能低、成本低等優勢，應得到更為廣泛的應用，造福于更多的領域。

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