差压铸造是一种理想的用于制造大型复杂薄壁铸件的铸造方法。液面加压控制系统是差压铸造设备的核心,是获得优质铸件的关键。但是在已开发的液面加压控制系统中存在着一些问题,例如自动化程度低,控制效果不理想,与工艺结合不够紧密等等。本文针对这些问题,做了如下研究工作:(1)气路控制系统的设计:研制包括气源、过滤减压、进气、调压和排气五个子系统的差压铸造气路系统,并对气路系统中几种常用的调节阀进行了分析,并阐述了数字组合调节阀的原理;(2)PLC自动化控制系统的设计:在分析PLC自动化控制系统工作过程的基础上,制定了系统的控制目标,确定了系统的输入输出,编制出各电气元件在工作过程中的真值表,并通过GX Develop编程软件进行了PLC的梯形图程序设计,最终系统能实现分级加压,得到分段线性加压曲线,并能灵活方便的设定修改工艺参数;(3)控制方案研究:在分析差压铸造过程控制对象的数学模型的基础上,设计了PID控制器,采用临界稳定法确定PID参数,并使用MATLAB进行了仿真。针对差压铸造过程的滞后特性,分别采用大林算法和纯滞后补偿控制法对系统进行了MATLAB仿真,仿真结果表明,大林算法和纯滞后补偿控制法都可有效解决系统的滞后特性,显著提高了系统的动态性能和稳定性;(4)加压工艺研究:在全面分析差压铸造充型和凝固过程的基础上,从控制角度对充型和凝固过程进行了定义,确定了实现过程控制所需的入口工艺参数,剖析了关键参数对成形加压工艺和铸件质量的影响,得到适应不同类型铸件的三种液面加压工艺。最后,生产实践表明本文所研制的差压铸造气路控制系统,具有自动化程度高,易于操作,运行稳定,压力曲线跟踪性能良好,控制精度高等优点。通过该系统所生产的镁合金铸件具有优良的成型和力学性能。