工控機和plc在低壓鑄造中的系統(tǒng)構(gòu)成為了滿足低壓鑄造的要求，把工控機和plc組成一個有機系統(tǒng)开镣。本系統(tǒng)采用分級控制方式殴蹄。由工控機完成液面壓力控制和鑄型溫度(冷卻)控壓鑄造的要求。

1  引言

鑄造是人類掌握最早的一種金屬熱加工成形工藝搂物，已有約6000年的歷史蝠笔，是現(xiàn)代機械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝。鑄造過程是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里囱蕴，經(jīng)冷卻凝固床少、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件(零件或毛坯)的工藝過程朋堪。鑄造生產(chǎn)的毛坯成本低廉橘疚，對于形狀復(fù)雜汪汰、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件，更能顯示出它的經(jīng)濟性胶僵；同時它的適應(yīng)性較廣步盼，且具有較好的綜合機械性能。

低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔隘勾，以形成鑄件的一種方法樊鲁。由于所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造捏章。其工藝過程是：在密封的坩堝(或電爐)中蔗彤，通入干燥的壓縮空氣，金屬液在氣體壓力的作用下惠昔，沿升液管上升幕与，通過澆口平穩(wěn)地進(jìn)入型腔(金屬型)，并保持坩堝(或電爐)內(nèi)液面上的氣體壓力镇防，經(jīng)過一段時間的保壓啦鸣，直到鑄件完全凝固為止。然后解除液面上的氣體壓力来氧，使升液管中未凝固的金屬液流坩堝(電爐)诫给，再由氣缸開型并推出鑄件。低壓鑄造獨特的優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面：液體金屬充型比較平穩(wěn)啦扬；鑄件成形性好中狂，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件扑毡，對于大型薄壁鑄件的成形更為有利胃榕；鑄件組織致密，機械性能高瞄摊。低壓鑄造是一種低壓強與低速度的充型鑄造方法勋又，利用壓縮空氣作為充型動力，液體金屬充型要求平穩(wěn)颈缆；保壓性好葡料，鑄件成形性好，輪廓清晰梧货、鑄件表面光潔佃贞；要求模具冷卻性好，鑄件組織致密镐催，機械性能高隶俄。

2  低壓鑄造自動化系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

工控機和plc在低壓鑄造中的系統(tǒng)構(gòu)成為了滿足低壓鑄造的要求，把工控機和plc組成一個有機系統(tǒng)，如圖1所示丹叨。本系統(tǒng)采用分級控制方式辨迷。由工控機完成液面壓力控制和鑄型溫度(冷卻)控壓鑄造的要求。

圖1  低壓鑄造自動化系統(tǒng)

2.2 系統(tǒng)原理

低壓鑄造機壓力/溫度控制系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)原理如圖2所示洁乏。

圖2  系統(tǒng)原理

(1)壓力控制：低壓鑄造機壓力控制系統(tǒng)的氣動原理如圖3所示，工控機和由其控制的液面壓力i/o模板對數(shù)字組合閥島進(jìn)行控制怔巷，實現(xiàn)了低壓鑄造壓力控制倍试。工控機系統(tǒng)采用靈敏的壓力傳感器和軟件式pid控制器，在計算機屏幕上同時顯示鑄造過程的設(shè)定壓力曲線和實際控制壓力曲線蛋哭，并進(jìn)行疊加比較县习。在計算機屏幕上以四種顏色顯示四個測溫點的實時溫度曲線。另外用圖形來指示保溫爐內(nèi)鋁液液面情況谆趾，以提醒操作人員注意：當(dāng)爐內(nèi)金屬液少于最低限時躁愿，系統(tǒng)自動停止加壓。

圖3   壓力控制系統(tǒng)

y1～y9：調(diào)節(jié)閥(常閉)沪蓬；

y11：進(jìn)氣主閥(常閉)彤钟；

y13：爐子慢泄壓(常開)；

y14：爐子全部泄壓(常開)跷叉；

yk1：壓力開關(guān)逸雹，監(jiān)測“0”mbar時的爐內(nèi)壓力。出廠時調(diào)節(jié)為約50mbar云挟；

yk2：壓力開關(guān)梆砸，監(jiān)測最大爐內(nèi)壓力，出廠時調(diào)節(jié)為約950mbar园欣；

b1：壓力傳感器版药，0～1600mbar，4～20ma幔膝。檢測爐膛壓力茅铺；

b2：壓力傳感器，0～7000mbar噪境，4～20ma堪渠。檢測進(jìn)氣管氣源壓力。

(2)冷卻控制：工控機和由其控制的冷卻控制i/o模板控制了12個(5路風(fēng)冷半泪、7路風(fēng)冷+水冷)冷卻通道陶握，可任意選擇若干個通道工作。對每路冷卻通道均提供了“on”效勺、“off”禁歧、“auto”三種工作方式和按時間控制、按溫度控制兩種控制模式。人機界面有冷卻畫面架独，可任意開關(guān)調(diào)整電磁閥的通斷挠囚。

2.3 硬件配置

低壓控制系統(tǒng)配置如下：

(1)panel870面板式工控機：piii700以上cpu、40g硬盤脖旱、128m內(nèi)存堪遂、12〞液晶顯示屏、觸摸鍵盤萌庆、帶軟驅(qū)和dvd光驅(qū)溶褪、usb接口和rj45接口；

(2) 板卡：813b a/d板一套践险、1751d

i/o板一套猿妈、7216繼電器板一套(包括odc5或idc5b固態(tài)繼電器)、785繼電器板一套巍虫；

(3) s7-300 系列plc：

cpu模塊：cpu314一套彭则，flash eprom 內(nèi)存卡(64k)一個，ps307電源5a一個占遥，sm321輸入模塊(32點 24v dc)3套俯抖，sm322輸出模塊(16點 24v dc)4套，40針端子3個筷频，20針端子4個蚌成，480mm導(dǎo)軌1個。

3  項目評價

(1)控制系統(tǒng)實現(xiàn)對機器運行涯馆、液壓機械動作秕刊、鑄造工藝過程、保溫爐加熱俺埋、鑄型冷卻過程中包括壓力腮德、溫度、時間俄脂、位置在內(nèi)的工藝參數(shù)進(jìn)行有效控制枫技。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)保存功能，能夠存取相吭、調(diào)整和管理鑄造參數(shù)秧朝。

(2) 控制精度高，充型郊拄、保壓階段壓力偏差值≤3mbar噩振，升液階段壓力偏差值≤5mbar，升壓階段壓力偏差值≤10mbar楚陶。

(3)具有壓力自動補償能力钻寿，保溫爐內(nèi)的壓力可以根據(jù)設(shè)定的曲線精確纤壁、重復(fù)再現(xiàn)，而不受保溫爐泄漏捺信、供氣管路氣壓波動和金屬液位變動的影響(保溫爐嚴(yán)重泄漏除外)酌媒。

(4) 可根據(jù)工藝需要自由設(shè)定最多達(dá)八段的升壓曲線和一段保壓曲線。對于爐膛容積≤800l的爐型迄靠，最大升壓速度可達(dá)100mbar/s秒咨。

(5) 具有友好的人機界面，可以方便的輸入各類工藝參數(shù)掌挚。

(6) 具有數(shù)據(jù)保存及調(diào)用功能拭荤。每個輪型的鑄造工藝參數(shù)可以輸入并確認(rèn)后自動保存，以后可以直接從系統(tǒng)中調(diào)用疫诽。

(7) 低壓鑄造控制系統(tǒng)具有故障自檢功能，維修方便旦委。

4  結(jié)束語

我國工業(yè)控制自動化技術(shù)飛速發(fā)展奇徒，特別是工控機和plc的應(yīng)用更為成熟，經(jīng)過近三年的努力缨硝，我們成功把工控機和plc同時應(yīng)用在輪轂低壓鑄造機中摩钙。

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