工控機(jī)和PLC在低壓鑄造中的應(yīng)用
1引言
鑄造是人類掌握最早的一種金屬熱加工成形工藝，已有約6000年的歷史，是現(xiàn)代機(jī)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，經(jīng)冷卻凝固、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。鑄造生產(chǎn)的毛坯成本低廉，對于形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件，更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)它的適應(yīng)性較廣，且具有較好的綜合機(jī)械性能。
低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由于所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。其工藝過程是：在密封的坩堝（或電爐）中，通入干燥的壓縮空氣，金屬液在氣體壓力的作用下，沿升液管上升，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，經(jīng)過一段時(shí)間的保壓，直到鑄件完全凝固為止。然后解除液面上的氣體壓力，使升液管中未凝固的金屬液流坩堝（電爐），再由氣缸開型并推出鑄件。低壓鑄造獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：液體金屬充型比較平穩(wěn)；鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，對于大型薄壁鑄件的成形更為有利；鑄件組織致密，機(jī)械性能高。低壓鑄造是一種低壓強(qiáng)與低速度的充型鑄造方法，利用壓縮空氣作為充型動(dòng)力，液體金屬充型要求平穩(wěn)；保壓性好，鑄件成形性好，輪廓清晰、鑄件表面光潔；要求模具冷卻性好，鑄件組織致密，機(jī)械性能高。
2 低壓鑄造自動(dòng)化系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
工控機(jī)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(jī)和plc組成一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)，如圖1所示。本系統(tǒng)采用分級控制方式。由工控機(jī)完成液面壓力控制和鑄型溫度（冷卻）控壓鑄造的要求。
2.2 系統(tǒng)原理低壓鑄造機(jī)壓力/溫度控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理如圖2所示。
（1）壓力控制：低壓鑄造機(jī)壓力控制系統(tǒng)的氣動(dòng)原理如圖3所示，工控機(jī)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，實(shí)現(xiàn)了低壓鑄造壓力控制。工控機(jī)系統(tǒng)采用靈敏的壓力傳感器和軟件式pid控制器，在計(jì)算機(jī)屏幕上同時(shí)顯示鑄造過程的設(shè)定壓力曲線和實(shí)際控制壓力曲線，并進(jìn)行疊加比較。在計(jì)算機(jī)屏幕上以四種顏色顯示四個(gè)測溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度曲線。另外用圖形來指示保溫爐內(nèi)鋁液液面情況，以提醒操作人員注意：當(dāng)爐內(nèi)金屬液少于最低限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止加壓。
y1～y9：調(diào)節(jié)閥（常閉）；
y11：進(jìn)氣主閥（常閉）；
y13：爐子慢泄壓（常開）；
y14：爐子全部泄壓（常開）；
yk1：壓力開關(guān)，監(jiān)測“0”mbar時(shí)的爐內(nèi)壓力。出廠時(shí)調(diào)節(jié)為約50mbar；
yk2：壓力開關(guān)，監(jiān)測最大爐內(nèi)壓力，出廠時(shí)調(diào)節(jié)為約950mbar；
b1：壓力傳感器，0～1600mbar，4～20ma。檢測爐膛壓力；
b2：壓力傳感器，0～7000mbar，4～20ma。檢測進(jìn)氣管氣源壓力。
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