專利名稱：智能型混砂控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在砂型鑄造中、控制樹脂和固化劑的加入量的方法。
背景技術(shù)：
在砂型鑄造中需要向型砂添加樹脂和固化劑。目前使用手工調(diào)節(jié)或半自動(dòng)調(diào)節(jié)砂溫和起模時(shí)間與各種原材料之間的比例關(guān)系，由于需要調(diào)節(jié)的各種參數(shù)較多，參數(shù)之間的關(guān)系復(fù)雜，所以造成控制精度不準(zhǔn)，能源、物料消耗高，生產(chǎn)率低，砂溫適應(yīng)范圍窄等。物料的添加需要靠泵來(lái)輸送。而泵的流量與泵的轉(zhuǎn)速之間并不是非常好的線性關(guān)系，特別是在低速和高速運(yùn)行時(shí)。目前對(duì)泵的流量控制只是按照流量與泵轉(zhuǎn)速的線性關(guān)系，這樣，在泵低速和高速運(yùn)行時(shí)對(duì)物料配比的精度就會(huì)下降，結(jié)果是或者影響產(chǎn)品質(zhì)量，或者浪費(fèi)物料。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有砂型鑄造中樹脂砂控制中存在的能源、物料消耗高，控制精度不準(zhǔn)，生產(chǎn)率低，砂溫適應(yīng)范圍小等不足之處，本發(fā)明提供一種智能型混砂控制方法，本發(fā)明不僅能自動(dòng)計(jì)算出砂溫和起模時(shí)間與各種物料之間的比例關(guān)系，而且能采用變頻調(diào)速功能精確地控制各種物料的添加數(shù)量。結(jié)合內(nèi)置在計(jì)算機(jī)中的每個(gè)泵的性能曲線方程，精確的計(jì)算出每個(gè)電機(jī)需要的控制頻率，從而達(dá)到物料的精確添加。面砂和背砂的用料量分別控制，可節(jié)省物料。實(shí)現(xiàn)樹脂泵和雙固化劑泵聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)和校準(zhǔn)功能，砂溫的適用范圍可以從-10℃到60℃。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的1、面砂和背砂的配料分別按不同的物料配方進(jìn)行控制配料，可節(jié)省物料。在實(shí)際生產(chǎn)中，有三分之一的用砂量處于砂模的邊緣，需要質(zhì)量較好的配料。而三分之二左右的用砂量俗稱背砂，屬于填充作用，可以降低配料的質(zhì)量，而不會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，但在手動(dòng)操作時(shí)，由于配料速度非常快，手動(dòng)操作跟不上配料的變化速度，所以為了保證砂模的質(zhì)量，一般很少使用不同的配料。本發(fā)明采用了自動(dòng)配料系統(tǒng)，控制系統(tǒng)會(huì)瞬間響應(yīng)面砂背砂的切換變化，樹脂泵、快固化劑泵和慢固化劑泵能夠聯(lián)動(dòng)響應(yīng)，使節(jié)約材料成為可能。一般情況下可解決配料13％左右。
計(jì)算依據(jù)一般情況面砂的用量占1/3，背砂的用量占2/3，但背砂配比的材料，除砂子之外，其它材料的消耗只是面砂材料消耗量的80％，所以采用面砂和背砂的配料控制后，實(shí)際材料消耗量為1/3*面砂比例100％+2/3*背砂比例80％＝87％。節(jié)約100％-87％＝13％2、在該控制裝置上安裝了六檔起模方案旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)，起模時(shí)間的適應(yīng)范圍可以在5到120分鐘的范圍內(nèi)任意選擇。
3、建立數(shù)學(xué)模型，砂溫、面砂/背砂和起模時(shí)間這三個(gè)參數(shù)、與快固化劑和慢固化劑的用量的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)這些數(shù)學(xué)模型的組合可以快速和準(zhǔn)確的計(jì)算出快固化劑和慢固化劑的用量。
自動(dòng)狀態(tài)時(shí)快和慢固化劑的比例(％)是砂溫、面砂/背砂和起模時(shí)間三個(gè)參數(shù)來(lái)決定的。首先采集砂溫，然后根據(jù)面砂還是背砂的選擇來(lái)定樹脂加入量(有兩個(gè)樹脂加入量，一個(gè)是對(duì)應(yīng)面砂，一個(gè)是對(duì)應(yīng)背砂)，以下公式是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)起模時(shí)間來(lái)定的，當(dāng)起模時(shí)間提前或延遲時(shí)，需要查找b的調(diào)節(jié)系數(shù)。
Y1＝快固化劑的用量比例百分比(相對(duì)于樹脂量)快固化劑量(千克)＝砂流量*樹脂加入量(％)*Y1Y2＝慢固化劑的用量比例百分比(相對(duì)于樹脂量)慢固化劑量(千克)＝砂流量*樹脂加入量(％)*Y2Y1＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(k1*x+k2-b)其中，x＝溫度，k2＝100，K1＝-100/40＝-2.5。b為調(diào)解系數(shù)當(dāng)0℃《x《40℃Y1＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(((-10℃時(shí)的快固化劑的用量百分比-100)/10)*x+k2+b)其中，x＝溫度，k2＝100。當(dāng)-10℃《x＜0℃Y2＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(k1*x-b)其中，x＝溫度，K1＝100/40＝2.5。k2＝0，b為調(diào)解系數(shù)當(dāng)0℃《x《40℃Y2＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(((100-60℃時(shí)的慢固化劑的用量百分比)/20)*(x-40)+100+b)其中，x＝溫度，k2＝100。
當(dāng)40℃＜x《60℃
建立了每個(gè)泵的非線性的數(shù)學(xué)模型，控制算法中考慮到了泵的流量與泵的轉(zhuǎn)速之間并不是非常好的線性關(guān)系，特別是在低速和高速運(yùn)行時(shí)。為了達(dá)到精確控制的目的，建立了每個(gè)泵的非線性的數(shù)學(xué)模型，這樣在控制中就可以非常精確的擬合出每個(gè)泵的非線性的性能曲線。
樹脂泵、快固化劑泵和慢固化劑泵可以有不同的泵性能曲線，控制系統(tǒng)可以根據(jù)每個(gè)泵特定的性能曲線來(lái)最精確的對(duì)每個(gè)泵進(jìn)行控制。
泵的轉(zhuǎn)速與流量之間并不是一個(gè)很好的線性關(guān)系，尤其在低速和高速時(shí)更加明顯，即使是同種類型的泵，它們的性能曲線也不能完全一致，我們通過(guò)泵校準(zhǔn)功能，對(duì)每個(gè)泵都采集十二組(根據(jù)精度要求采樣點(diǎn)可多可少)典型的采樣點(diǎn)，擬合出每個(gè)泵的轉(zhuǎn)速與流量之間的非線性性能曲線，然后根據(jù)內(nèi)插算法精確的計(jì)算出電機(jī)的控制頻率(參見圖1)。
如果計(jì)算出的泵流量值在數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的第n組和第n+1組之間，那么通過(guò)泵流量就可以計(jì)算出電機(jī)的頻率，并采用內(nèi)插算法精確的計(jì)算出電機(jī)的控制頻率(參見圖2)。
本發(fā)明專利的有益效果是，能自動(dòng)計(jì)算出砂溫和起模時(shí)間與各種物料之間的比例關(guān)系，而且能采用變頻調(diào)速功能精確地控制各種物料的添加數(shù)量。采用數(shù)學(xué)模型和曲線擬合技術(shù)來(lái)適應(yīng)泵流量的非線性關(guān)系，達(dá)到精確配料，節(jié)約物料，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。砂溫的適用范圍可以從-10℃到60℃。面砂和背砂的用料量分別控制，可大幅度節(jié)省物料。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
附圖是本發(fā)明的示意圖。
具體實(shí)施例方式
已知條件每小時(shí)產(chǎn)量為30噸的混砂機(jī)，合30000千克/小時(shí)，操作為面砂時(shí)，樹脂用量是砂量的1.0％，當(dāng)時(shí)的砂溫度為25℃，起模時(shí)間為40分鐘，總固化劑用量相對(duì)樹脂比例(％)為40％，起模時(shí)間為40分鐘時(shí)的調(diào)解系數(shù)b為2，是依據(jù)專家知識(shí)庫(kù)提取的調(diào)解系數(shù)。
快固化劑比重＝1.05慢固化劑比重＝1.15樹脂比重＝1.15。
求解樹脂量＝砂流量*樹脂加入量(面砂)(％)
樹脂量＝30000*1.0％＝300千克/小時(shí)＝5000克/分快固化劑量＝砂流量*樹脂加入量(％)*總固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(k1*x+k2-b)其中，x＝溫度，k2＝100，K1＝-100/40＝-2.5。b為調(diào)解系數(shù)當(dāng)0℃《x《40℃快固化劑量＝30000*1.0％*40％*35.5％＝42.60千克/小時(shí)＝710克/分慢固化劑量＝砂流量*樹脂加入量(％)*總固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(k1*x+b)其中，x＝溫度，K1＝100/40＝2.5。k2＝0，b為調(diào)解系數(shù)當(dāng)0℃《x《40℃慢固化劑量＝30000*1.0％*40％*64.5％＝77.40千克/小時(shí)＝1290克/分通過(guò)校準(zhǔn)方式采集的泵流量值表單位ml(毫升)/分

1、計(jì)算快固化劑泵的電機(jī)頻率快固化劑量＝710克/分，快固化劑的流量＝快固化劑用量/快固化劑比重＝710/1.05＝676毫升/分查表計(jì)算出快固化劑的流量在第3組和第4組之間，根據(jù)公式快固化劑泵的頻率＝第3組頻率+((第4組頻率-第3組頻率)/(第4組流量-第3組流量))*(676-第3組流量)快固化劑泵的頻率＝30+((40-30)/(800-510))*(676-510)＝30+5.72＝35.72(Hz)2、計(jì)算慢固化劑泵的電機(jī)頻率慢固化劑量＝1290克/分，慢固化劑的流量＝慢固化劑用量/慢固化劑比重＝1290/1.15＝1122毫升/分查表計(jì)算出慢固化劑的流量在第4組和第5組之間，根據(jù)公式慢固化劑泵的頻率＝第4組頻率+((第5組頻率-第4組頻率)/(第5組流量-第4組流量))*(1122-第4組流量)慢固化劑泵的頻率＝40+((50-40)/(1210-940))*(1122-940)＝40+6.74＝46.74(Hz)3、計(jì)算樹脂泵的電機(jī)頻率樹脂量＝5000克/分，樹脂的流量＝樹脂用量/樹脂比重＝5000/1.15＝4348毫升/分查表計(jì)算出樹脂的流量在第4組和第5組之間，根據(jù)公式樹脂泵的頻率＝第4組頻率+((第5組頻率-第4組頻率)/(第5組流量-第4組流量))*(1122-第4組流量)樹脂泵的頻率＝40+((50-40)/(4720-3600))*(4348-3600)＝40+6.68＝46.68(Hz)以上三個(gè)泵的變頻電機(jī)的頻率都已經(jīng)計(jì)算出來(lái)后，就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)或PLC向變頻器發(fā)送頻率，電機(jī)就會(huì)按照計(jì)算出的頻率帶動(dòng)泵將樹脂、快固化劑和慢固化劑輸送出去。
權(quán)利要求
1.一種智能型混砂控制方法，其特征是建立砂溫、面砂/背砂和起模時(shí)間這三個(gè)參數(shù)、與快固化劑和慢固化劑用量的數(shù)學(xué)模型，首先采集砂溫，然后根據(jù)面砂還是背砂的選擇來(lái)定樹脂加入量，有兩個(gè)樹脂加入量，一個(gè)是對(duì)應(yīng)面砂，一個(gè)是對(duì)應(yīng)背砂，以下公式是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)起模時(shí)間來(lái)定的，當(dāng)起模時(shí)間提前或延遲時(shí)，需要查找b的調(diào)節(jié)系數(shù)，Y1＝快固化劑的用量比例百分比快固化劑量＝砂流量*樹脂加入量*Y1Y2＝慢固化劑的用量比例百分比慢固化劑量＝砂流量*樹脂加入量*Y2Y1＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(k1*x+k2+b)其中，x＝溫度，k2＝100，K1＝-100/40＝-2.5，b為調(diào)解系數(shù)當(dāng)0℃《x《40℃Y1＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(((-10℃時(shí)的快固化劑的用量百分比-100)/10)*x+k2+b)其中，x＝溫度，k2＝100。當(dāng)-10℃《x＜0℃Y2＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(k1*x+b)其中，x＝溫度，K1＝100/40＝2.5。k2＝0，b為調(diào)解系數(shù)當(dāng)0℃《x《40℃Y2＝固化劑相對(duì)樹脂比例(％)*(((100-60℃時(shí)的慢固化劑的用量百分比)/20)*(x-40)+100+b)其中，x＝溫度，k2＝100。當(dāng)40℃＜x《60℃建立了每個(gè)泵的非線性的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)泵校準(zhǔn)功能，對(duì)每個(gè)泵都采集十二組典型的采樣點(diǎn)，擬合出每個(gè)泵的轉(zhuǎn)速與流量之間的非線性性能曲線，然后根據(jù)內(nèi)插算法精確的計(jì)算出電機(jī)的控制頻率，計(jì)算出的泵流量值在數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的第n組和第n+1組之間，那么通過(guò)泵流量就可以計(jì)算出電機(jī)的頻率，并采用內(nèi)插算法精確的計(jì)算出電機(jī)的控制頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種智能型混砂控制方法，所要解決的技術(shù)問題是目前使用手工調(diào)節(jié)砂溫和起模時(shí)間與各種原材料之間的比例關(guān)系，由于需要調(diào)節(jié)的各種參數(shù)較多，參數(shù)之間的關(guān)系復(fù)雜，所以造成控制精度不準(zhǔn)，能源、物料消耗高。對(duì)泵的流量控制只按照流量與泵轉(zhuǎn)速的線性關(guān)系，這樣在泵低速和高速運(yùn)行時(shí)對(duì)物料配比的精度就會(huì)下降，結(jié)果是或者影響產(chǎn)品質(zhì)量或者浪費(fèi)物料。本發(fā)明的要點(diǎn)是建立砂溫、面砂/背砂和起模時(shí)間這三個(gè)參數(shù)、與快固化劑和慢固化劑的用量的數(shù)學(xué)模型，算出固化劑用量，再算出輸送泵的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的積極效果是采用數(shù)學(xué)模型和曲線擬合技術(shù)來(lái)適應(yīng)泵流量的非線性關(guān)系，達(dá)到精確配料，節(jié)約物料，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101081427SQ20061004676
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者張毅 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)迅天科技有限公司