基于計算機自動控制及PLC技術(shù)的差壓鑄造過程自動化控制設(shè)計

周鋒 趙林

【摘 ?要】對于差壓鑄造來說，要想實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)，就要對計算機自動控制及PLC技術(shù)進(jìn)行綜合運用，從而實現(xiàn)工序自動化。本文為了提高鑄造效率和鑄件質(zhì)量，實現(xiàn)氣路系統(tǒng)全工序的自動化控制，結(jié)合自動化控制系統(tǒng)的原理以及差壓鑄造設(shè)備的特征，對氣路系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了相應(yīng)的分析探究。

【關(guān)鍵詞】計算機自動控制;PLC技術(shù);差壓鑄造

在差壓鑄造中綜合運用計算機自動控制及PLC技術(shù)建立的自動化控制系統(tǒng)，可以提高鑄件的質(zhì)量，降低大維修的幾率，并提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性?；诖耍疚膶τ诨谟嬎銠C自動控制及PLC技術(shù)的差壓鑄造過程自動化控制設(shè)計進(jìn)行的研究具有一定的現(xiàn)實意義與重要性。

一、差壓鑄造設(shè)備的特征

（一）差壓鑄造金屬液

高質(zhì)量的鑄件的形成常常是在在密封罐內(nèi)差壓鑄造金屬液在一定氣體壓力下充型，因此帶來一系列有利于獲得高質(zhì)量鑄件的因素，可以歸納為四個方面：一是高壓氣體作用下金屬液凝固，抑制了析出性氣孔的形成;二是鑄型內(nèi)的壓力小于金屬液表面的氣壓，消除了鑄造的一些缺陷，如縮松、縮孔等，同時還提升了鑄件的力學(xué)性能;三是金屬液表面被鑄型內(nèi)部氣壓所作用，有效地改善了鑄件的表面質(zhì)量，加大了氣體氣膜的密度;四是能用氣體作用于合金元素，氣體高壓下，有助于提高氣體的溶解度，使氣體溶解于金屬液中，進(jìn)而使合金的耐磨性能得到提升[1]。

（二）差壓鑄造金屬型

屬型的鑄造也是差壓鑄造所選擇的，而砂型鑄造則是在實踐中，生產(chǎn)量較小時，常常會選擇的。反之，金屬型則是生產(chǎn)量較大時，常常會選擇的。對于鑄件的重量，現(xiàn)階段并沒有一個特定、明確的限制，其中厚度為8m、直徑為540mm的為最大的鑄造件，且常用的鑄造合金材料有鑄鋼、鋅合金、鋁合金等。

（三）差壓鑄造氣路自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

差壓鑄造自動化控制系統(tǒng)主要有五個子系統(tǒng)構(gòu)成，分別為過濾、進(jìn)氣、壓縮、排氣以及氣源系統(tǒng)。而輔助和主體則為差壓鑄造設(shè)備的兩大組成部分，如圖一所示，結(jié)合圖一發(fā)現(xiàn)主體部分主要包括上密封罐、下密封罐、中間隔板以及開液管等。而輔助部分主要包括壓力表、安全閥、氣路控制系統(tǒng)以及壓縮機等。其中，密封罐往往會安置在保溫爐的上方，且上、下密封罐同時作用下，壓力同步后，上密封罐就會排除提起，實現(xiàn)充型，形成氣壓差。

二、氣路自動控制系統(tǒng)在差壓鑄造中的設(shè)計

差壓鑄造過程自動控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一就是氣路控制系統(tǒng)，氣路控制系統(tǒng)主要由排氣、進(jìn)氣調(diào)壓以及氣源過濾三個子系統(tǒng)組成。因此，在對氣路自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，可以分為設(shè)計排氣系統(tǒng)、進(jìn)氣調(diào)壓系統(tǒng)以及氣源過濾系統(tǒng)三部分來完成[2]。

（一）設(shè)計氣源過濾系統(tǒng)

壓縮空氣是差壓鑄造的動力來源，然而由于空氣夾雜著油性物質(zhì)和水分而不夠潔凈，因此為了確保進(jìn)入底座的空氣潔凈，要進(jìn)行妥善地在空氣進(jìn)入系統(tǒng)之前進(jìn)行處理，從而為提高鑄件質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)，確保鑄件質(zhì)量以及鑄造設(shè)備能夠正常運行。為了確?？諝庵械挠托晕镔|(zhì)、水得到分離，油水分離器和冷卻吸附干燥機通常會被綜合運用對空氣進(jìn)行處理。與此同時，為了確保整個系統(tǒng)正常運行，差壓鑄造需要源源不斷地潔凈空氣，對于確保系統(tǒng)運行過程中壓力的穩(wěn)定性，提高壓縮空氣的穩(wěn)定性，就必須采用先進(jìn)的技術(shù)。儲氣罐體積在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時要超過上、下密封罐體積之和，并且得到的壓縮空氣在經(jīng)過處理后，其凈化處理還需要深入進(jìn)行。其中可以分為兩種情況：第一，壓縮空氣在差壓鑄造系統(tǒng)中的管徑小于1時，深入凈化需要經(jīng)過過濾器、減壓閥等;第二，壓縮空氣在差壓鑄造系統(tǒng)中的管徑大于1時，深入凈化需要同時使用集中設(shè)備。

（二）設(shè)計進(jìn)氣調(diào)壓系統(tǒng)

管道、節(jié)流閥、下密封罐、上密封罐等通常為進(jìn)氣調(diào)壓系統(tǒng)的組成。壓縮氣體在其正常運作時會同時進(jìn)入到上下密封罐中，等壓力在上下密封罐中平衡后，再對閥門進(jìn)行調(diào)整，以此實現(xiàn)增加下密封罐壓力或者減小上密封罐壓力的效果。然而，設(shè)計的進(jìn)氣管道的路徑如果存在差異并不一致，那么壓力差在上、下密封罐同時進(jìn)氣的情況下仍會存在。所以，結(jié)合實況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計以及管路設(shè)計合理的重要性是設(shè)計時需要特別注意的。鑄造金屬液會由于過大的上密封罐壓力出現(xiàn)氣泡，也會由于過小的上密封罐壓力而提前充型。對于提高鑄件質(zhì)量來說，以上兩種情況均有不利的影響。

進(jìn)氣時結(jié)合圖一，可以同時打開電磁閥L3、L2以及LI，等到壓力需求被密封罐聯(lián)通滿足后，再關(guān)閉電磁閥L3、L2以及LI。結(jié)束進(jìn)氣后，首先打開電磁閥L5，接著電磁閥 L8、L7、L6這三個閥門再依次按照順序打開，同時為了形成壓力差，而減小上密封罐壓力，開始上升鑄造金屬液，直到充型這一工藝的完成。系統(tǒng)運作過程中，結(jié)合設(shè)計要求J8、J7、J6這三個節(jié)流閥要按照順序進(jìn)行調(diào)節(jié)。密封罐在系統(tǒng)實際運行過程中無論設(shè)計如何完美常常會出現(xiàn)壓力逐漸下降的情況，都不能夠絕對密封，因此為了保證鑄件質(zhì)量，促使系統(tǒng)正常運行，確保密封罐壓力差的穩(wěn)定性要及時調(diào)整節(jié)流閥J9，從而奠定良好基礎(chǔ)給鑄件質(zhì)量和工作效率的提高。

（三）設(shè)計 排氣系統(tǒng)

最后一道差壓鑄造的工序就是排氣系統(tǒng)。在完成穩(wěn)定壓力差工序后，為了將氣體排出，使上下密封罐的壓力達(dá)到平衡狀態(tài)，要整合調(diào)整節(jié)流閥和電磁閥，打開電磁閥L3。如果意外事件在差壓鑄造過程中出現(xiàn)，就要進(jìn)行緊急滑壓，對排氣閥門進(jìn)行調(diào)整，這一過程需采用手動方式。電磁閥L3在實際操作過程中不能打開。不然會造成壓力驟變以及無法估量的后果，所以，要對節(jié)流閥J3進(jìn)行調(diào)整，是壓力在上下密封罐之間相等，并打開電磁閥L4，進(jìn)行排氣。

綜上所述，為了實現(xiàn)控制差壓鑄造過程的目標(biāo)，在差壓鑄造過程自動化控制系統(tǒng)的建立中需要運用PLC技術(shù)與計算機自動控制。在實踐中應(yīng)用該系統(tǒng)，可以提高差壓鑄造的生產(chǎn)力，尤其是該系統(tǒng)操作簡單，還能夠提高鑄件質(zhì)量，降低鑄造設(shè)備大維修的幾率，并提高穩(wěn)定性?？偠灾撓到y(tǒng)可以促使鑄造業(yè)獲得一個更好地發(fā)展，能夠更好的適應(yīng)社會發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]繆麗玲.基于計算機自動控制及PLC技術(shù)的差壓鑄造過程自動化控制設(shè)計[J].自動化應(yīng)用，2018（06）：39-41.

[2]宋瑩瑩.基于計算機自動控制及PLC技術(shù)的差壓鑄造過程自動化控制設(shè)計[J].電子測試，2018（11）：93-94.

（作者單位：沈陽蘭昊新能源科技有限公司）