PLC在无箱射压造型生产线中的应用赵燕2

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1、机电工程 2000 年第 17 卷第 5 期 M echanical &Elec trical Engi neering MagazineVol. 17 No. 5 2000#35#PLC在无箱射压造型生产线中的应用赵燕,阮祥发(武汉理工大学，湖北武汉430070摘要:采用可编程控制器(简称PLC技术对无箱射压造型生产线的控制系统进 行改造,并根据生产工艺要求，将各个工序的生产设备有机地协调起来，实现铸造生 产过程的自动化。介绍无箱射压造型生产线的工艺流程及控制要求，控制系统的硬件软件设计。关键词:可编程控制器；无箱射压造型机；控制技术中图分类号：TG242;TP39118文献标识码:A文章编

2、号:1001-4551(2000 05-003503Programm able Con trol o f F lakless Shoot Squeeze Moldi ng Mach ineZHAO Ya n, RUAN Xia ng -fa(Wuhan Un iversit y o f Scie n ce and Techno logy , Hubei Wuhan 430070Abstractly using the programmable con troller , the control of the founding equipme nt is improved and all the

3、 equipme nt of every process are coord in ated accordi ng to the requirements in order to automatrize the foundation production.The results indicate it is a good project that requires less funding and brings greater ben efit. This paper in troduces its productior n program and con trol de -ma nds.Ke

4、y words:programmable con troller; flaskless shoot sq ueeze moldi ng machi ne; co ntrolli ng tech no logy垂直分型无箱射压造型机是一种生产质量好、效率较高的铸 造设备。该造型机采用脱箱造型、射砂及高压压实方法进行填砂和紧砂，可节省大量的砂箱及运输设备，另外由于造型的全部过程都在造型机上完成，因而在流水线上 不需要翻机、合箱机以及套箱和压铁等机构，使其十分便于实现自动化。以往的控制器主要采用/与 0/非0门、/R-S 0触发器等电子逻辑元器件及继电 器组成的步进式顺控器作为核心，因而使控制系统易

5、受环境干扰，可靠性低,维修困 难,随工艺要求变更的适应能力较差。针对上述问题 ，采用PLC控制技术,对整个生 产线控制系统进行彻底改造，使整个生产过程高效正常运转。装在同一根轴上，控制电机经减速机构带动凸轮轴转动60b后停止，当完成一个工序动作后控制电机又被重新起动凸轮轴转动60b ,循环进行。凸轮转动的角度由数字角码器检测。气路部分主要按照6个工序对射砂阀、排气阀等控制阀进行控制，其动作顺序， 如表2示。每一工序结束时的相应发讯元件是：射砂工序由时间继电器定时控制，约014s; 压实工序由电接点压力继电器 KP定压控制；其余工序皆为限位开关S T 1ST 2进 行限位控制。ST 1在关闭造型

6、室工序结束时发讯；ST 2在起模（2工序结束时发讯；S T 4在起模（1工序结束时发讯；S T 5在推出合型工序结束时发讯；S T 3起安全保护 作用,即造型室砂量不足时，使压实板在此处停止前进。托送式砂型输送机主要由两组与造型室底板位于同一水平面的栅格组成。升降 栅格作升降运动，输送栅格既作升降运动又作水平往复运动。两组栅格分别被支承 在各自的由汽缸驱动的一组偏心轮上作升降运动。输送栅格的水平往复运动由油缸 驱动。在造型机推出合型工序结束时，S T 5发讯,砂型输出机动作。砂型输出机动 作过程如下：1输送栅格前进；o升降栅格上升；？输送栅格下降；？输送栅格退回；？输 送栅格上升；？升降栅格下

7、降。上述动作转换分别由位置接近开关SN 1SN 6发讯1 。1造型生产线工艺流程及控制要求造型生产线主要由风力输送料装置、带式输送机、混砂机、垂直分型无箱射压 造型机（简称造型机和托送式砂型输送机等部分组成。造型机的造型循环由射砂、压实、起模（1、推出合型、起模（2和关闭造型室6 个工序组成。这6个工序自动循环工作，其控制系统由电、气、液联合构成。液压 部分主要采用甲、乙、丙、丁 4个凸轮阀来分别控制主油缸和增速油缸的5个进排油孔A、B、C、D、E的开闭,其动作顺序,如表1示。为便于进行自动控制，将 甲、乙、丙、丁 4个凸轮阀组合在一起，收稿日期:2000-04-20修订日期:2000-06-

8、27作者简介:赵燕（1957-,女,硕士，副教授，现从事机电一体化方面的教学与研究。T 2a塔*“出匕睫北4畫哺需*v%If J M#36#Mechanical &Electrical Engi neering Magazi ne Vol. 17 No. 5 2000机电工程 2000 年第17卷第5期2控制系统硬件设计从工艺和控制要求可以看出，所有控制量均为开关量，针对铸造车间生产环境较 恶劣的特点,PLC作为控制核心。PLC控制部分设计为手动、单循环、自动循环等 操作方式。手动和单循环控制方式主要供系统调试及设备维修时使用，通过PLC控制台面板上的手动控制按钮可分别操作各工序单独运动。另外

9、为了掌握各工序运行 现状,控制台上设计了各工序运动状态指示灯及故障报警指示器等。整个系统的输入信号均为数字量，分为位置检测信号和控制命令信号两部分。输入器件是无源的触点和集电极开路的NPN三极管。输出负载信号也均为数字量，分负载驱动信号和指示信号两部分。选用三菱公司的F1-60MR可编程控制器，其输入点数为，通断交流或直流负载； 其电阻性负载为2A/点，感性负载在80VA以下触点寿命为100万次。这样对一般 电磁阀、指示灯和报警器等类型负载，可由PLC直接驱动;对较大负载如控制电机， 则加一级接触器作为功率驱动。PLC输入/输出接口分配,如表3和表4示。由于采 用高速计数方式记录组合油阀凸轮转

10、角脉冲数，因而在输入口中X400固定为计数 输入口，X401固定为计数器复位口。为节省输出口 ，造型生产线每一动作的状态指 示灯均与所对应的控制负载并联。3控制系统软件设计从造型机和输送机的工作过程中可以看出，整个工作过程分6步来完成,不断循 环工作。针对其工作特点，宜采用步进式控制方法对其控制，结合步进指令采用状态 移图等编程方法进行软件设计。状态转移图由单流程循环和并行分机电工程 2000 年第 17 卷第 5 期 M echanical &Elec trical Engi neering MagazineVol. 17 No. 5 2000#37#表3 PC输入接口分配表接口 X000X

11、001X002X003X004X005X006X007X010X011X012X013说明造型线停车手动/自动转换单循环自动循环总线故障压力继电器KP ST1ST 2ST 3ST 4ST 5SN 1接口 X400X401X402X403X404X405X406X407X410X411X412X413说明转角脉冲计数器复位 SN 2SN 3SN 4SN 5SN 6砂处理浇铸停机砂箱料位计 射砂排气砂闸板接口 X500X501X502X503X504X505X506X507X510X511X512X513说明吹砂压砂型反压板震动压实板震动分型喷雾导杆润滑组合阀电机主控阀截 止阀升降栅格升/降输送栅

12、格升/降输送栅格进/退分6个程序步序，采用单流程编程形式，而每一步程序中，要分别对造型机中的 组合阀、气路元件和输送机中的升降栅格、输送栅格等进行控制因而采用并行分支 /联结编程形式2,3。采用状态转移图方式编程，具有前后步互锁，按步序执行的特 点,使程序执行时安全性提高。组合阀电机和增速油缸截止阀简称 ZZF;控制元件简称KR;升降栅格简称SJ; 输送栅格简称SS。系统程序结构如下：1射砂。ZZF按照表1中要求到位后再控制，KR按表2中要求进行动作，与此同 时控制托送式砂型输送机的SS前进,在上述动作完成后转入压实步序。o压实。ZZF和KR动作要求同1,与此同时输送机的SJ上升,在上述动作完

13、成 后转入起模（1步序。?起模（1。ZZF和KR动作要求同1与此同时输送机的SS下降，待上述动作完 成后转入推出合模步序。?推出合模。ZZF和KR动作要求同1与此同时输送机SS后退，待上述动作完 成后转入起模（2步序。?起模（2。ZZF和KR动作要求同1与此同时输送机的SS上升,待上述动作完 成后转入合模步序。?合模。输送机的SJ下降后，驱动ZZF按表1中要求动作，到位后则再驱动 KR按表2中要求动作，待上述动作完成后就转到下一个循环控制工作中去。4结束语采用PLC技术上对上述铸造生产线的控制系统进行改造后 ，使该生产线克服了 因由电子逻辑器件和继电器组成的表4 PC输出接口分配表接口 Y03

14、0Y031Y032Y033Y034Y035Y036Y037说明砂处理停工指示浇铸停工指示总线故障指示造型自动循环指示单循环指示手动指示停 机指示砂箱缺砂接口 Y430Y431Y432Y433Y434Y435Y436Y437说明接口说明压实板震动导杆润滑分开喷雾铸型桩头吹砂组合阀电机升降栅格升/降输送栅格升/降输送栅格进/退控制系统易受环境干扰、故障率高和维修困难等缺陷，从而提高了产品质量。另外只需修改软件，便能适应新的工艺要求的变更。主控阀Y530截止阀Y531射砂排气Y532Y533在我国的许多厂矿企业中，目前还有相当数量的老设备、老生产线的机械构造 较完好,若采用可靠性高的可编程控制器等微机控制装置对其进行技术改造，则是条投入少、见效快、收益高、易于推广的技改之路。砂闸板Y534闸板吹砂Y535参考文献1 任天庆1铸造生产自动化M 北京:机械工业出版社,198312 赵燕,阮祥发1可编程控制器原理及应用M.成都：西南交通大学出版社，199713 王兆义1可编程控制器教程M.北京:机械工业出版社,19931压砂型Y536反压板Y537震动