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熔模铸造切割机主要用于冶金、切割机械、汽车、航空航天等领域的熔模铸造树组工件的切割,是获得精密铸造工件的重要设备之一。熔模铸造工件切割的效率、安全生产程度,已经成为制约工厂发展的重要因素,实现树组铸件切割的高安全性、高质量、高自动化已成为其发展的必然方向。本文根据切割熔模树组铸件的自动化要求,结合切割机中机械设计机构的基本原理,通过机电结合、软硬件互补控制、增加柔性切割过程等方式,设计了切割机的控制系统。通过对切割机现状的分析研究,依据熔模铸造切割的特点,确定控制方案。采用触摸屏作为人机界面,PLC为控制系统的控制核心,传感器、接近开关、压力继电器以及按钮等作为输入检测部件,液压泵、液压电磁阀、步进电机、水泵、三相异步电动机等作为输出元件,组建一套熔模铸件切割机运动控制系统。基于此,进行了以下几方面的研究和探索。(1)依据控制方案,对控制系统的硬件进行选型。选用信捷TH765M型号的触摸屏作为人机界面,信捷XC5系列的PLC作为控制核心,模拟量模块XC-E4ADE用以接收拉压力传感器输出的模拟量值,XC-E8X8R外部扩展模块扩展输入输出。压力检测选择拉压式S型传感器MCL-S1。工件装卸系统采用液压动力包LSBZ-J380/0.37-1.0-Y1.5-W-K2G4,包括液压泵,液压电磁阀,压力继电器等。对步进电机、步进电机驱动器、主电机、水泵依次选型确定输出。并分别介绍了各个部分与PLC之间的连接。(2)根据硬件工作原理和控制系统要求,设计了触摸屏界面和PLC对应的控制系统程序。触摸屏包括手动、自动操作选择界面,参数输入/输出; PLC编制了对应的控制系统程序,包括主程序,显示在触摸屏上的数据程序,手动控制程序,自动单面控制程序,自动双面控制程序,液压装卡程序等。在自动单/双面切割过程中结合切割特点及安全性考虑,采用柔性控制方法。利用PLC自带的自整定PID调节实现力与速度的最佳调节,保证切割过程中切割力的恒定,确保切割安全性和柔性化。(3)为了使熔模铸造切割机控制时序严密,引入有限状态机理论。基于Matlab/Stateflow工具箱,建立了熔模铸造切割机的控制时序逻辑模型并进行了仿真分析,为实际控制的时序逻辑提供了有力依据。仿真分析可以使整机调试时逻辑清晰,为调试切割机做充足的理论准备。(4)对整机进行安装,调试,保证机床运行的可靠性。本系统工作可靠性高,稳定性强。选用触摸屏作为人机界面,增加系统工作的人性化,便捷化。装卸工件采用液压系统控制,利用脚踏板实现液压的夹紧松弛,使装夹过程简便,易操作。拉压力传感器检测切割过程中的受力情况,进而调控工作台进给速度,提高了切割质量,同时保证了机身与工作人员的安全性。单双面切割设计,满足了多种组树铸件的切割,提高了系统使用率。Stateflow仿真模拟降低实验成本,提高程序执行的成功率。安装调试之后,基本实现了预期的使用效果,自动化程度有了很大程度的提高,安全性和车间工作环境也满足工作人员的需求。