趙麗君　李慶生

摘要：根據精密鑄造硅溶膠制殼線的生產工藝，采用先進的控制技術及工業(yè)網絡技術，設計了一套集PLC電氣控制系統(tǒng)、RFID信息追蹤系統(tǒng)、上位控制系統(tǒng)的自動硅溶膠制殼線控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)根據制殼線生產工藝，劃分不同子系統(tǒng)的功能，對各子系統(tǒng)進行分別控制，再利用網絡與上位機的主控系統(tǒng)進行互聯(lián)，組建一個完整的控制系統(tǒng)。經過實際運行測試表明，本控制系統(tǒng)架構合理、運行可靠，控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行也為其它類似工程提供了實踐借鑒經驗。

關鍵詞：精密鑄造;硅溶膠制殼線;RFID識別;自動控制;工藝數(shù)據跟蹤

引言

近年來，隨著工業(yè)技術中對熔模鑄件表面質量要求越來越高的情況下，將硅溶膠粘結劑應用于熔模鑄造生產，得到迅速發(fā)展。硅溶膠屬于環(huán)保型粘結劑，且硅溶膠制殼工藝在鑄造鑄件時，比復合型殼質量穩(wěn)定，尤其是鑄件尺寸精度高，型殼高溫性能好，型殼透氣性高，抗蠕變能力強，具有更大的適應性和優(yōu)越性。

現(xiàn)代化工業(yè)的今天，自動化是行業(yè)發(fā)展的大勢所趨。此背景下針對硅溶膠制殼工藝的完整生產線，使用PLC控制技術可以更好地保證產品精度，減少對人工的依賴，使生產質量和生產效率有大程度的保障，使硅溶膠制殼的產品質量好、生產效率高、環(huán)境污染少。同時，PLC控制系統(tǒng)具備數(shù)據采集、傳輸、分析、反饋、視頻監(jiān)控、歷史查看等多種功能，可為自動化生產提供重要的信息和功能保障。

因此，設計開發(fā)一條自動化的精密鑄造硅溶膠制殼自動化生產線替代傳統(tǒng)的制殼過程，提高生產效率，提升產品質量及節(jié)約成本。同時，在保證產品工藝的前提下優(yōu)化制殼生產線，對提升我國精密鑄造工藝設備的自動化、智能化水平有重要的實用意義。

1.硅溶膠制殼線的概述

如圖1所示硅溶膠制殼線加工工藝流程圖，該線采用懸掛輸送機為主要載體，為完成模組的沾漿、沾砂、硬化等作業(yè)，在相應的工位點設置了輔助檢測元件或設備。其中制殼是精密鑄造過程中最為核心的內容，將已經清洗完畢的模組，緩緩浸入配制好的漿料中，這樣可以防止蠟模溝槽處產生氣泡，待完全浸入后，漿料桶旋轉或者模組左右上下晃動，以使?jié){料能更好的完全潤濕模組，漿料完成后可進行淋砂。

硅溶膠制殼線控制系統(tǒng)組成主要有以PLC為主的電氣控制系統(tǒng)、以RFID技術為主的追蹤系統(tǒng)和上位機控制系統(tǒng)，根據硅溶膠制殼工藝，可劃分為傳輸系統(tǒng)（上件、傳輸和下件）、空調系統(tǒng)（干燥固化）、主控系統(tǒng)（對各子系統(tǒng)的檢測及監(jiān)控）及工藝設備等，實現(xiàn)系統(tǒng)工作穩(wěn)定執(zhí)行和信息追蹤。

2.控制系統(tǒng)的設計

硅溶膠制殼線的控制系統(tǒng)的作用主要有：（1）實現(xiàn)對輸送線與各工藝的實時控制;（2）實現(xiàn)在線工件的識別、追蹤和管理;（3）保證生產線運行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。

2.1 控制系統(tǒng)的組成

硅溶膠制殼線控制系統(tǒng)（如圖2所示）的上位機控制負責生產的總體安排，通過以太網與PLC構建的傳輸控制系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、機械手臂控制系統(tǒng)等連接，實現(xiàn)實時監(jiān)控執(zhí)行層設備的各種數(shù)據，處理突發(fā)事件的功能。同時，上位機能夠根據傳輸情況對在線工件進行跟蹤和調度;能夠更新和維護在線工件的信息;以及工業(yè)機器人系統(tǒng)機器手控制，完成工件的摘取、沾漿、淋沙、掛回等工藝操作。設備控制以西門子PLC作為控制核心，根據系統(tǒng)不同的功能，進行子系統(tǒng)設計并就近控制。同時，上位機利用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與傳輸線各子系統(tǒng)、機械手臂、射頻識別系統(tǒng)等進行主從通信，協(xié)調各生產動作和數(shù)據采集。

2.2 傳輸控制系統(tǒng)

根據硅溶膠制殼線工藝特點設計的輸送線相對較長，較長的輸送線存在吊具直接安裝到鏈條滑架上，無法實現(xiàn)自動轉掛，且人工轉掛效率低等問題。本硅溶膠制殼線傳輸系統(tǒng)選用的是普通懸掛輸送機，傳輸控制系統(tǒng)利用對鏈條張力的計算，利用多個小功率電機構建自適應控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在鏈條允許的張力范圍內，共同驅動鏈條運行。

同時，傳輸線利用張緊機構對鏈條張力進行調節(jié)，解決傳輸線因工件轉彎、爬坡和載荷的變化而導致鏈條張力變化的問題。因此，傳輸系統(tǒng)每—個驅動裝置會布置一個張緊機構，它的作用是通過重錘張緊鏈條，如果鏈條張力發(fā)生變化使張緊機構產生位移，位移變化反饋到控制系統(tǒng)，通過計算調整相應電機的轉速，進而改變鏈條的張力，實現(xiàn)輸送系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

2.3 空調控制系統(tǒng)

硅溶膠制殼線的干燥室分為上下兩層，工藝參數(shù)如表1所示。

為保證臘模和殼體的質量，外殼在干燥過程中必須嚴格控制空氣流速和溫濕度。因此，根據干燥固化的工藝要求，采用空調機組對其進行控溫、控濕等控制。同時，考慮夏季、冬季傳輸線的不同工作環(huán)境，采用兩套不同的控制參數(shù)，對干燥室循環(huán)風進行不同的處理工藝。

2.4 主控制系統(tǒng)

如圖3所示的上位機主控系統(tǒng)由系統(tǒng)管理、基礎數(shù)據、生產管理、綜合查詢、信息補錄等模塊組成，各模塊通過網絡將實現(xiàn)控制傳輸線上的設備啟停，參數(shù)調整，實時監(jiān)控等功能。

硅溶膠制殼線控制系統(tǒng)上位機實現(xiàn)采用WINCC組態(tài)軟件，子系統(tǒng)是可以通過網絡集成到主控系統(tǒng)的設備，通過接口程序在主控系統(tǒng)上實現(xiàn)各子系統(tǒng)的功能。

3.結語

硅溶膠制殼線的控制系統(tǒng)結合PLC、變頻器、傳感器和電氣控制等技術，RFID信息追蹤系統(tǒng)、實現(xiàn)了對硅溶膠制殼線生產過程的遠程自動控制。該控制系統(tǒng)結合上位機控制系統(tǒng)實現(xiàn)整體管控，保障產品物料質量。經過實際運行測試表明，本系統(tǒng)架構合理、運行可靠，控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行也為其它類似工程提供了實踐借鑒經驗。

參考文獻

[1]金柱.高強度硅溶膠型殼新技術的研究與應用[J].現(xiàn)代鑄鐵，2019（6）：58-61.

[2]柳建國，馬波，朱家輝，李銳，藍勇.熔模鑄造硅溶膠快速制殼工藝研究與實踐[J].鑄造，2020，69（10）：1081-1086.

[3]馮春雨，白曉松，張鵬偉精鑄自動制殼線控制系統(tǒng)的應用研究[J].機電信息，2019（20）：42-43.

[4]曹杰，王福元.基于三菱PLC的四工位制殼機械手控制系統(tǒng)設計[J].機械設計與制造工程，2019，48（1）：51-54.

項目名稱：精密鑄造硅溶膠制殼生產線的研究與設計

項目編號：202001B010