氣門電鐓機的智能控制系統

　摘　要：從氣門電熱鐓粗的生產出發，分析了電鐓機的工作原理，設計了智能控制系統的硬件和軟件，提出了電熱鐓粗產品缺陷消除專家系統和溫度控制的模糊專家系統。試運行表明，該系統設計合理，可靠性高，大大減少了氣門電鐓生產的廢品率，提高了產品質量。
關鍵詞：電熱鐓粗；智能控制；模糊專家系統；電鐓機

1　引　言
　　氣門電鐓是生產氣門的一種重要工藝方法，傳統的電鐓機生產的氣門廢品率很高，嚴重影響了工廠的經濟效益，浪費了珍貴的材料和能源。為此我們對傳統電鐓機進行改造。
電鐓機的工作原理如圖1所示。

　　加熱變壓器的次極兩端與砧子、夾緊電極及毛坯構成回路，在低電壓、大電流作用下，毛坯被加熱到成形溫度，在鐓粗缸活塞的推壓下局部鐓粗成形。其工藝過程可分始鐓和終鐓過程。
　　始鐓過程　鐓粗缸和砧子缸的活塞分別以速度v1和v2向左運動，砧子缸活塞的后退運動用于控制毛坯的初始加熱、變形長度，v1＞v2。
　　終鐓過程　在終鐓過程結束時，砧子缸活塞暫停，毛坯的鐓粗速度等于鐓粗缸活塞的速度。
　　因此，v1，v2和鐓粗壓力p和加熱電流i等參數對氣門毛坯的成形質量起著決定性作用。
2　智能電鐓機控制系統的設計方案
　　該系統的設計方案如下：系統分為管理監控層和設備層。管理監控層由研華工控機構成，他作為上位機，存儲系統的最優參數、控制規則等，在鐓粗時運用專家智能系統對系統監測與控制，設備層由plc（作為下位機）、d／a輸出卡、數字量輸入和輸出卡、模擬量輸入卡、傳感器與變送器和執行機構組成。plc與pc機之間通過硬件接口進行通訊。另外，我們還對原來的系統進行了改造：在砧子缸和電鐓粗缸安裝位移傳感器，用比例流量閥和比例壓力閥分別替代原來的單向調速閥和普通壓力閥，計算機系統能通過檢測傳感器上的信號對其位移、速度和系統壓力進行連續壓系統替代原來的改變變壓器中間抽頭的方法，使加熱電流由計算機進行實時控制，并且在本系統中引入模糊控制和專家系統。
3　硬件選擇
3．1　系統硬件配置
（1）上位機
　　本系統采用研華586系列高可靠工業控制機作為上位機，高分辨率17英寸液晶顯示器。他主要用于存儲各種系統變量、最優參數、現場檢測實際氣門毛坯質量數據、運行其內部的智能控制模型，獲得理想的控制數據。對plc、d／a與a／d模塊、各種傳感變送器件和執行機構進行實時控制。整個系統的硬件結構圖如圖2所示。

　　a／d模塊采用1塊12位32通道的帶光隔的采集卡，d／a模塊采用2塊12位4路光隔的模擬量輸出模塊。為了提高抗干擾能力，在硬件電路中還采用rc濾波器和軟件中設計了數字濾波器。
（2）下位機
fx2n-80mr型plc作為下位機，實現順序邏輯控制。主要用于控制鐓粗缸、砧子缸、上輔助夾持缸、下輔助夾持缸、導電夾持缸和油泵的運動狀況、驅動各種指示燈、與工控機進行通訊等。操作方式分3種：自動、半自動和手動。根據整個電鐓生產工藝控制過程進行i／o分配。
3．2　速度、壓力和加熱電流的控制方法
（1）加熱電流
　　加熱電流是影響電鐓毛坯質量的關鍵參數之一，我們采用了變周期過零觸發電路，通過改變定周期內晶閘管導通的周波數，實現交流調壓。由于電鐓機由加熱變壓器提供加熱電流i，這樣，可采用調節加熱變壓器初級電壓的方法來調節加熱電流。該電路由同步變壓器、變周期過零觸發電路、雙向晶閘管、保護電路和智能控制電路等組成。通過調節變壓器的初級電壓、電流的大小來間接調節加熱電流，并用霍爾電流傳感器作為檢測器件，實現電流和溫度的計算機智能控制系統。