崔永寧（廣西大學(xué) 機械工程學(xué)院，南寧 530004）

Z8640雙工位四開模熱芯盒射芯機控制系統(tǒng)的整改

崔永寧（廣西大學(xué) 機械工程學(xué)院，南寧 530004）

介紹Z8640雙工位四開模熱芯盒射芯機常規(guī)繼電器線路控制系統(tǒng)整改為可編程序控制器（PLC）控制系統(tǒng)的目的、應(yīng)用和技巧。通過整改，設(shè)備生產(chǎn)效率得以提高，產(chǎn)品質(zhì)量得以改善。

熱芯盒射芯機；控制系統(tǒng)；改造

1 工藝流程

玉柴股份有限公司使用的這臺Z8640雙工位四開模熱芯盒射芯機從結(jié)構(gòu)上分為三個工位：左右是相同的平車工位，用于安裝模具，是砂芯固化、產(chǎn)出的機構(gòu)；中間是射砂工位，是砂芯成型的機構(gòu)。圖1是一個平車工位的流程圖。

圖1 平車工位的流程圖

2 存在問題分析

該射芯機自動功能早已喪失，相當(dāng)部分線路已不能使用，每次生產(chǎn)，粉塵、芯砂散落在設(shè)備上，引起線路接觸不良、短路、對地等故障，線路及接線端子嚴(yán)重老化、殘缺、腐蝕，等等，導(dǎo)致維修工時長、零件成本高，既不能穩(wěn)定保證砂芯質(zhì)量，又影響生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。

當(dāng)初的設(shè)計缺陷多：模具加熱不能有效控制，既浪費能源，又容易導(dǎo)致砂芯工藝波動大；沒有清模機構(gòu)，砂芯質(zhì)量受影響；氣壓在電氣線路上沒有監(jiān)測，壓力一旦失衡，既可能造成設(shè)備的損害，也容易對砂芯飽滿度、堅實度質(zhì)量產(chǎn)生影響；控制線路上沒安裝暫停、急停類按鈕開關(guān)，安全性能差；取芯平車直接用電機驅(qū)動，無法設(shè)置速度等級，沒有緩沖，電流對線路和電機沖擊大，導(dǎo)致電機和線路故障多；操作電氣柜三個，不但多而且分散，操作非常不便；等等。

3 整改方案及措施

3.1 硬件的選擇

根據(jù)射芯機特點，要求運算速度較快，靈敏度較高，具有數(shù)據(jù)運算處理功能，同時考慮到該公司使用PLC類型幾乎是西門子系列，所以兼顧備件的通用性等需要，選擇西門子S7-300系列的CPU314，電源PS307 5A，輸入模塊 SM321 DI 32×DC24V，輸出模塊 SM322 DO 32×DC24V/0.5A，編程軟件使用STEP7（V5.2）軟件。

在整改取芯車方案上，本著節(jié)約整改成本、動作簡潔、維護(hù)簡單的目的，不用電機和變頻器組合作為驅(qū)動，改用活塞不帶磁環(huán)、有緩沖調(diào)節(jié)的普通氣缸和電磁閥組合；原來的機械接觸式行程開關(guān)全部改為DC24V電子接近開關(guān)，輸出信號為+24V；原來AC220V電磁閥全部改為DC24V的電磁閥；為保護(hù)PLC模塊和CPU電源，外圍線路所用的DC24V電源不從CPU電源上取，另外加裝一個AV220V/DC24V電源。

PLC電氣控制系統(tǒng)簡圖如圖2。

圖2 PLC電氣控制系統(tǒng)簡圖

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1 左右工位平車的控制

不論手動還是自動，既能單獨運行左工位，也能單獨運行右工位，當(dāng)然也能分別運行兩邊工位；既能從左工位開始啟動，也能從右工位開始啟動，但兩邊工位不能同時啟動。

圖3是左工位平車的程序，通過左右工位轉(zhuǎn)換開關(guān)I100.1的信號通、斷來實現(xiàn)工位的切換；通過暫停信號I200.0來選擇左工位能否啟動；中間工位模具信號I0.2和右工位模具平車在原位信號I3.1是左工位模具平車能否被允許開進(jìn)中間工位的前提條件；在自動狀態(tài)下，為了實現(xiàn)左右工位輪流開進(jìn)開出中間工位，采用右工位模具平車從中間頂升缸下降后開始，到開出到原位止所需的時間T2作為判斷左工位模具平車能否繼續(xù)開進(jìn)中間工位的判斷條件。右工位平車的程序與左工位平車的一樣，只需修改相對應(yīng)的信號條件。

3.2.2 射砂控制

射砂是制芯質(zhì)量控制的關(guān)鍵之一。為解決由于氣壓、模具結(jié)構(gòu)、模具排氣、芯砂粘度等因素，導(dǎo)致砂芯飽滿度波動的棘手問題，設(shè)計了可靠的射砂程序。如圖4，通過萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，在程序中設(shè)計一次射砂I11.5有信號，連續(xù)二次射砂I11.5和I11.6有信號，連續(xù)三次射砂I11.5、I11.6和I11.7都有信號的三種射砂模式。

如果只把射砂時間延長，并只射砂一次，這樣的效果也不好。連續(xù)射砂的設(shè)計技巧在于前一次射砂后一定要先排氣，才能繼續(xù)下一次射砂。在生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)實際情況隨時切換所需的射砂模式。從既要解決砂芯質(zhì)量問題又要提高生產(chǎn)效率考慮，射砂和射砂后排氣的時間參數(shù)設(shè)置就要相對合理、可行，通過多次試驗最后確定：第一次射砂3s,排氣1.5s；第二次射砂 2s，排氣 1.5s；第三次射砂 1.2s,排氣1.2s。

圖5 模具溫度控制原理

3.2.3 模具溫度的控制

通過安裝在模具某一合適部位的熱電偶的溫度檢測信號回傳給溫控儀表，經(jīng)儀表內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理后，與已經(jīng)設(shè)置的溫控儀表上下限溫度數(shù)值相比較，比較的結(jié)果作用于儀表內(nèi)部的中繼，中繼的開關(guān)狀態(tài)就是控制模具是否加熱的關(guān)鍵信號，如圖5所示。同時為了保護(hù)加熱主線路的完好，減少加熱線路的外圍故障的發(fā)生，模具平車必須在原位靜止的狀態(tài)下才能通電加熱，當(dāng)模具平車工位發(fā)生任何動作時，不管溫度多少，加熱立即自動切斷。

4 整改后的效果

通過PLC輸入輸出模塊接口建立與射芯機各個動作的聯(lián)系，實現(xiàn)射芯機的自動控制，控制方式多種、靈活，運行穩(wěn)定、可靠，極大地提高了生產(chǎn)效率，大大地降低了維修成本、零部件成本，整改成本低。

Transformation ofControlSystem ofModelZ8640 HotBox CoreShooter

CUI YongNing
（MechanicalEngineering College ofGuangxiUniversity，Nanning 530004，GuangxiChina）

Purpose，app lication and skill in control system transformed from conventional banked relay to PLC control system on Model Z8640 hot box core shooter have been introduced.The equipment has renewed high p roduc tivityw ith im p rovementon p roduc tquality.

Hotbox core shooter；Controlsystem；Transformation

TG231.66;

B；

1006－9658（2010）03－3

2009－12－28

2009－171

崔永寧，男，助理工程師