伺服倾转式自动浇注机电气控制系统的研究

华北电力大学（保定）

硕士学位论文

伺服倾转式自动浇注机电气控制系统的研究

姓名：曾重

申请学位级别：硕士

专业：电气工程

指导教师：颜湘武

2011-05

华北电力大学硕士学位论文

摘要

铸造是获得机械产品毛坯——铸件的主要工艺，也是机械装备制造业生产的重要基础环节。提高浇注的自动化程度，是实现高精度、高品质铸件生产的技术保证，还是铸造工人从繁重的体力劳动和恶劣的生产环境中解脱出来的重要技术手段。本课题采用激光定位、超声波液位测量技术、先进伺服驱动技术以及人工示教方法，通过工业可编程序控制器（PLC）数字化平台，实现了自动瞄准浇口杯，自动检测铁水液面变化，模拟人工示教方法自动完成浇注。在线参数修正技术，实时补偿浇注包因铁水高温长时侵蚀挂渣所导致的浇注状态的变化，进一步提高了倾转式自动浇注机控制的精确度，改善了自动浇注机的性能。

关键词：伺服控制系统；传感器；人工示教；瞄准；自动浇注

Abstract （Times New Roman 小5号字）

Abstract

The founding is a principal technique and a importantly radical link of machine equipment building , by which embryo of machine product—the foundry is made. Heightening automation of pouring is a technical guarantee by which the producing foundry is assured with high accuracy and quality, which is still the important technical mean to free workers from strenuous manual labor and disgusting circumstances. There are technologies of locating with laser which takes aim at the poured cap automatically, of measuring the high degree of iron liquid in the pouring container with supersonic, of advanced servomechanism driving and of artificial teaching through manual work by imitating which the auto-making pouring is completed, by digital intermediary of Programmable Logic Controller in my thesis. Though the state of pouring has been changing for the pouring container corroded by high temperature iron liquid, the changing parameters of pouring are compensated at real time by the technology of parameters modified online, which further enhanced the control accuracy to the tilting type auto-pouring machine , improved its function.

Keywords: Servomechanism driving system； Sensor；Artificial teaching；Take aim at；Auto-pouring

华北电力大学硕士学位论文原创性声明

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作者签名：日期：年月日华北电力大学硕士学位论文使用授权书

《伺服倾转式自动浇注机电气控制系统的研究》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。

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作者签名：日期：年月日

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第1章绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

铸造生产是机械制造工业和装备制造业的重要基础环节，它在国民经济中占有举足轻重的位置。在许多机械设备中，铸件重量占整机重量的比例相当高，如内燃机80%，拖拉机70～80%，液压件、泵类机械70～90%。作为我国经济支柱产业——正在大力发展的汽车工业，其心脏部分—发动机的零件，几乎全部由铸造生产而成。另外，冶金、矿山、电站等重大关键设备无一例外都需求优质的大型和超大型铸件。我国从2000年起，铸件产量就已达到年产1700万吨，开始位居全球首位。2008年我国的铸件产量已达到了2600万吨，成为世界铸造生产基地。

随着中国加入WTO和经济全球化的影响，以及中国装备制造业技术水平的进步，我国机械制造行业基础环节之一的铸造行业的机械自动化装备的水平和数量，在近几年有很大发展，越来越多的铸造工厂采用了自动化高速造型生产线。原来依靠大量人工的低精度低效率的铸件生产方式得到了很大的改善。但在这些自动化铸造工厂中一个非常重要的工序之一—铁水浇注环节，却仍采用人工浇注的方式。尽管有些经济实力较强的工厂采用了自动浇注设备，但大多数是从国外引进的，价格非常昂贵（一般价格在人民币200～500万）。目前，国产全自动化，控制准确，可靠性高的自动浇注设备仍有待于研发。

1.2 铸造生产线及浇注机基本类型、特点和适用范围

铸造是生产获得具有一定形状尺寸的成型金属制品或零件的工艺方法和过程，铸造工艺流程图如图1-1所示。

一、铸造的生产过程一般分为三个基本环节：

第一个基本环节是产生高温液态的金属液体，即固态金属转变为液态