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1硬件系統(tǒng)選型

1.1PLC、壓力傳感器與溫度傳感器的選型基于生產(chǎn)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(tǒng)設(shè)計的轉(zhuǎn)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(wěn)定性和安全性因素考慮，決定采用西門子壓力傳感器QBE9000-P16?？紤]低壓鑄造的實際生產(chǎn)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(guān)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(tǒng)中的HOPE77系列氣動換向電磁閥。該系統(tǒng)比例閥要求調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥，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。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ETWOTOUCH19英寸開放式觸摸屏顯示器。

2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1實時智能專家系統(tǒng)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)，圖2為基于G2實時智能專家系統(tǒng)的低壓鑄造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。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(luò)模型，并進行訓(xùn)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(shè)計人員更好的預(yù)測、控制和優(yōu)化低壓鑄造復(fù)雜的工藝過程。應(yīng)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(luò)問題，迅速斷定問題的根源[6]。

2.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計根據(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。圖3是模擬電壓U-t曲線，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(yīng)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(yīng)的動作。根據(jù)低壓鑄造模擬電壓U-t工藝歷程曲線，設(shè)計如圖4所示的低壓鑄造PLC控制模塊程序設(shè)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(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(yù)設(shè)值進行設(shè)定，詳見圖6。點擊開始按鈕觸發(fā)跟蹤預(yù)設(shè)，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，如圖7所示的模擬結(jié)果顯示所設(shè)計的基于智能控制策略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。

3小結(jié)

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(yīng)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：所設(shè)計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。

作者：宋秀玲李步德單位：晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院山西淮海機電有限公司