专利名称：智能型混砂控制方法
技术领域：
本发明涉及在砂型铸造中、控制树脂和固化剂的加入量的方法。
背景技术：
在砂型铸造中需要向型砂添加树脂和固化剂。目前使用手工调节或半自动调节砂温和起模时间与各种原材料之间的比例关系，由于需要调节的各种参数较多，参数之间的关系复杂，所以造成控制精度不准，能源、物料消耗高，生产率低，砂温适应范围窄等。物料的添加需要靠泵来输送。而泵的流量与泵的转速之间并不是非常好的线性关系，特别是在低速和高速运行时。目前对泵的流量控制只是按照流量与泵转速的线性关系，这样，在泵低速和高速运行时对物料配比的精度就会下降，结果是或者影响产品质量，或者浪费物料。
发明内容
为了克服现有砂型铸造中树脂砂控制中存在的能源、物料消耗高，控制精度不准，生产率低，砂温适应范围小等不足之处，本发明提供一种智能型混砂控制方法，本发明不仅能自动计算出砂温和起模时间与各种物料之间的比例关系，而且能采用变频调速功能精确地控制各种物料的添加数量。结合内置在计算机中的每个泵的性能曲线方程，精确的计算出每个电机需要的控制频率，从而达到物料的精确添加。面砂和背砂的用料量分别控制，可节省物料。实现树脂泵和双固化剂泵联动控制，实现自动、手动和校准功能，砂温的适用范围可以从-10℃到60℃。
本发明的目的是这样实现的1、面砂和背砂的配料分别按不同的物料配方进行控制配料，可节省物料。在实际生产中，有三分之一的用砂量处于砂模的边缘，需要质量较好的配料。而三分之二左右的用砂量俗称背砂，属于填充作用，可以降低配料的质量，而不会影响产品的质量，但在手动操作时，由于配料速度非常快，手动操作跟不上配料的变化速度，所以为了保证砂模的质量，一般很少使用不同的配料。本发明采用了自动配料系统，控制系统会瞬间响应面砂背砂的切换变化，树脂泵、快固化剂泵和慢固化剂泵能够联动响应，使节约材料成为可能。一般情况下可解决配料13％左右。
计算依据一般情况面砂的用量占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，实际材料消耗量为1/3*面砂比例100％+2/3*背砂比例80％＝87％。节约100％-87％＝13％2、在该控制装置上安装了六档起模方案旋转凸轮开关，起模时间的适应范围可以在5到120分钟的范围内任意选择。
3、建立数学模型，砂温、面砂/背砂和起模时间这三个参数、与快固化剂和慢固化剂的用量的数学模型，通过这些数学模型的组合可以快速和准确的计算出快固化剂和慢固化剂的用量。
自动状态时快和慢固化剂的比例(％)是砂温、面砂/背砂和起模时间三个参数来决定的。首先采集砂温，然后根据面砂还是背砂的选择来定树脂加入量(有两个树脂加入量，一个是对应面砂，一个是对应背砂)，以下公式是根据标准起模时间来定的，当起模时间提前或延迟时，需要查找b的调节系数。
Y1＝快固化剂的用量比例百分比(相对于树脂量)快固化剂量(千克)＝砂流量*树脂加入量(％)*Y1Y2＝慢固化剂的用量比例百分比(相对于树脂量)慢固化剂量(千克)＝砂流量*树脂加入量(％)*Y2Y1＝固化剂相对树脂比例(％)*(k1*x+k2-b)其中，x＝温度，k2＝100，K1＝-100/40＝-2.5。b为调解系数当0℃《x《40℃Y1＝固化剂相对树脂比例(％)*(((-10℃时的快固化剂的用量百分比-100)/10)*x+k2+b)其中，x＝温度，k2＝100。当-10℃《x＜0℃Y2＝固化剂相对树脂比例(％)*(k1*x-b)其中，x＝温度，K1＝100/40＝2.5。k2＝0，b为调解系数当0℃《x《40℃Y2＝固化剂相对树脂比例(％)*(((100-60℃时的慢固化剂的用量百分比)/20)*(x-40)+100+b)其中，x＝温度，k2＝100。
当40℃＜x《60℃
建立了每个泵的非线性的数学模型，控制算法中考虑到了泵的流量与泵的转速之间并不是非常好的线性关系，特别是在低速和高速运行时。为了达到精确控制的目的，建立了每个泵的非线性的数学模型，这样在控制中就可以非常精确的拟合出每个泵的非线性的性能曲线。
树脂泵、快固化剂泵和慢固化剂泵可以有不同的泵性能曲线，控制系统可以根据每个泵特定的性能曲线来最精确的对每个泵进行控制。
泵的转速与流量之间并不是一个很好的线性关系，尤其在低速和高速时更加明显，即使是同种类型的泵，它们的性能曲线也不能完全一致，我们通过泵校准功能，对每个泵都采集十二组(根据精度要求采样点可多可少)典型的采样点，拟合出每个泵的转速与流量之间的非线性性能曲线，然后根据内插算法精确的计算出电机的控制频率(参见图1)。
如果计算出的泵流量值在数据采集点的第n组和第n+1组之间，那么通过泵流量就可以计算出电机的频率，并采用内插算法精确的计算出电机的控制频率(参见图2)。
本发明专利的有益效果是，能自动计算出砂温和起模时间与各种物料之间的比例关系，而且能采用变频调速功能精确地控制各种物料的添加数量。采用数学模型和曲线拟合技术来适应泵流量的非线性关系，达到精确配料，节约物料，提高产品质量的目的。砂温的适用范围可以从-10℃到60℃。面砂和背砂的用料量分别控制，可大幅度节省物料。
下面结合附图进一步说明本发明。
附图是本发明的示意图。
具体实施例方式
已知条件每小时产量为30吨的混砂机，合30000千克/小时，操作为面砂时，树脂用量是砂量的1.0％，当时的砂温度为25℃，起模时间为40分钟，总固化剂用量相对树脂比例(％)为40％，起模时间为40分钟时的调解系数b为2，是依据专家知识库提取的调解系数。
快固化剂比重＝1.05慢固化剂比重＝1.15树脂比重＝1.15。
求解树脂量＝砂流量*树脂加入量(面砂)(％)
树脂量＝30000*1.0％＝300千克/小时＝5000克/分快固化剂量＝砂流量*树脂加入量(％)*总固化剂相对树脂比例(％)*(k1*x+k2-b)其中，x＝温度，k2＝100，K1＝-100/40＝-2.5。b为调解系数当0℃《x《40℃快固化剂量＝30000*1.0％*40％*35.5％＝42.60千克/小时＝710克/分慢固化剂量＝砂流量*树脂加入量(％)*总固化剂相对树脂比例(％)*(k1*x+b)其中，x＝温度，K1＝100/40＝2.5。k2＝0，b为调解系数当0℃《x《40℃慢固化剂量＝30000*1.0％*40％*64.5％＝77.40千克/小时＝1290克/分通过校准方式采集的泵流量值表单位ml(毫升)/分
1、计算快固化剂泵的电机频率快固化剂量＝710克/分，快固化剂的流量＝快固化剂用量/快固化剂比重＝710/1.05＝676毫升/分查表计算出快固化剂的流量在第3组和第4组之间，根据公式快固化剂泵的频率＝第3组频率+((第4组频率-第3组频率)/(第4组流量-第3组流量))*(676-第3组流量)快固化剂泵的频率＝30+((40-30)/(800-510))*(676-510)＝30+5.72＝35.72(Hz)2、计算慢固化剂泵的电机频率慢固化剂量＝1290克/分，慢固化剂的流量＝慢固化剂用量/慢固化剂比重＝1290/1.15＝1122毫升/分查表计算出慢固化剂的流量在第4组和第5组之间，根据公式慢固化剂泵的频率＝第4组频率+((第5组频率-第4组频率)/(第5组流量-第4组流量))*(1122-第4组流量)慢固化剂泵的频率＝40+((50-40)/(1210-940))*(1122-940)＝40+6.74＝46.74(Hz)3、计算树脂泵的电机频率树脂量＝5000克/分，树脂的流量＝树脂用量/树脂比重＝5000/1.15＝4348毫升/分查表计算出树脂的流量在第4组和第5组之间，根据公式树脂泵的频率＝第4组频率+((第5组频率-第4组频率)/(第5组流量-第4组流量))*(1122-第4组流量)树脂泵的频率＝40+((50-40)/(4720-3600))*(4348-3600)＝40+6.68＝46.68(Hz)以上三个泵的变频电机的频率都已经计算出来后，就可以通过计算机或PLC向变频器发送频率，电机就会按照计算出的频率带动泵将树脂、快固化剂和慢固化剂输送出去。
权利要求
1.一种智能型混砂控制方法，其特征是建立砂温、面砂/背砂和起模时间这三个参数、与快固化剂和慢固化剂用量的数学模型，首先采集砂温，然后根据面砂还是背砂的选择来定树脂加入量，有两个树脂加入量，一个是对应面砂，一个是对应背砂，以下公式是根据标准起模时间来定的，当起模时间提前或延迟时，需要查找b的调节系数，Y1＝快固化剂的用量比例百分比快固化剂量＝砂流量*树脂加入量*Y1Y2＝慢固化剂的用量比例百分比慢固化剂量＝砂流量*树脂加入量*Y2Y1＝固化剂相对树脂比例(％)*(k1*x+k2+b)其中，x＝温度，k2＝100，K1＝-100/40＝-2.5，b为调解系数当0℃《x《40℃Y1＝固化剂相对树脂比例(％)*(((-10℃时的快固化剂的用量百分比-100)/10)*x+k2+b)其中，x＝温度，k2＝100。当-10℃《x＜0℃Y2＝固化剂相对树脂比例(％)*(k1*x+b)其中，x＝温度，K1＝100/40＝2.5。k2＝0，b为调解系数当0℃《x《40℃Y2＝固化剂相对树脂比例(％)*(((100-60℃时的慢固化剂的用量百分比)/20)*(x-40)+100+b)其中，x＝温度，k2＝100。当40℃＜x《60℃建立了每个泵的非线性的数学模型，通过泵校准功能，对每个泵都采集十二组典型的采样点，拟合出每个泵的转速与流量之间的非线性性能曲线，然后根据内插算法精确的计算出电机的控制频率，计算出的泵流量值在数据采集点的第n组和第n+1组之间，那么通过泵流量就可以计算出电机的频率，并采用内插算法精确的计算出电机的控制频率。
全文摘要
本发明提供了一种智能型混砂控制方法，所要解决的技术问题是目前使用手工调节砂温和起模时间与各种原材料之间的比例关系，由于需要调节的各种参数较多，参数之间的关系复杂，所以造成控制精度不准，能源、物料消耗高。对泵的流量控制只按照流量与泵转速的线性关系，这样在泵低速和高速运行时对物料配比的精度就会下降，结果是或者影响产品质量或者浪费物料。本发明的要点是建立砂温、面砂/背砂和起模时间这三个参数、与快固化剂和慢固化剂的用量的数学模型，算出固化剂用量，再算出输送泵的转速。本发明的积极效果是采用数学模型和曲线拟合技术来适应泵流量的非线性关系，达到精确配料，节约物料，提高产品质量的目的。
文档编号G06F19/00GK101081427SQ20061004676
公开日2007年12月5日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者张毅 申请人:沈阳迅天科技有限公司