[发明专利]一种反重力铸造气压补偿自动控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种反重力铸造气压补偿自动控制系统，其特征在于，所述气压补偿自动控制系统安装于反重力铸造设备的保温炉体上方，包括激光测距仪、隔热块、测距窗口、激光测距冷却管路、激光测距吹扫管路、PLC、数字组合阀板电磁阀和压缩空气管路；

所述激光测距仪通过支架和隔热块安装在反重力铸造设备的下模板上，所述测距窗口安装于保温炉体的炉盖上，激光测距仪正对测距窗口；激光测距仪连接电控箱内的PLC，激光测距仪测量出铝液液面至下模板的距离值并传送到PLC，PLC取相邻两个铸造周期的距离值差值，换算得到压力补偿后的成型及保压压力；PLC同时通过数字组合阀板电磁阀控制压缩空气管路，当数字组合阀板电磁阀开启时，通过压缩空气管路进行充气到保温炉内；

激光测距仪旁同时设有激光测距冷却管路和窗口吹扫管路，冷却管路用于对激光测距仪进行冷却，窗口吹扫管路用于对测距窗口进行吹扫；

窗口吹扫管路由PLC控制对测距窗口进行吹扫，在测距之前，采用激光测距仪连续测量多次铝液液面至下模板的距离值，随后对测量结果进行处理分析，根据分析结果开启吹扫管路，具体包括：

（1）采用激光测距仪连续次测量10次铝液液面至下模板的距离值，得到数据L₀至L₉；

（2）对每个数据进行如下预处理：

式中为第i次测量的距离值，为测量数据中的最大值；

（3）随后计算

式中，为的算术平均值；

当大于0.005时，即开启窗口吹扫管路对测距窗口进行吹扫。

2.根据权利要求1所述的一种反重力铸造气压补偿自动控制系统，其特征在于，所述反重力铸造设备包括低压铸造设备、差压铸造设备、调压铸造设备。

3.利用权利要求1所述的 系统进行反重力铸造气压补偿的自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将激光测距仪器通过支架和隔热块安装在设备的下模板上，对准保温炉上的测距窗口，将下模板底面设置为零点，测量出铝液液面至下模板的距离值；

（2）启动反重力铸造设备，炉体升至工作位时即开启激光测距冷却管路；

（3）PLC控制数字组合阀板电磁阀打开压缩空气管路，压缩空气将坩埚内的铝液压入升液管内，以预设的升液压力和保压压力进行充型并进行凝固；

（4）一个铸造周期结束后，泄压使铝液重新回到保温炉内，在下一次充型前， PLC根据此时激光测距仪测量到的铝液液面至下模板的距离值，以及上次测量的距离值，计算差值并换算成压力补偿到成型及保压压力，并通过数字组合阀板电磁阀控制充气量，采用补偿后的升液压力和保压压力进行充型并进行凝固。

4.根据权利要求3所述的反重力铸造气压补偿的自动控制方法，其特征在于，电控箱内PLC通过PID算法控制数字组合阀板电磁阀，并控制气体充气量，保温炉内装有压力传感器以监控压缩空气的压力值。

5.根据权利要求4所述的反重力铸造气压补偿的自动控制方法，其特征在于，保温炉体内压力超过阈值时，压缩空气通过压缩空气管路上设置的泄压阀排出。

6.根据权利要求4所述的反重力铸造气压补偿的自动控制方法，其特征在于，激光测距仪对铝液液面至下模板的距离进行实时测量并传至操作界面显示，PLC中设置有最低铝液液面的报警值，液面高度达到最低铝液液面值时提示报警。