淺談樹脂砂造型線的電氣控制

武際花

摘要：樹脂砂造型線采用西門子SIMATICS7-200、S7-300、S7-400可編程控制器對整個輥道線和造型圈進行控制，從而實現(xiàn)整條造型線的自動運行。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；自動控制 ；造型線；監(jiān)控系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述：

鑄鍛廠樹脂砂造型線是為滿足WD615歐2機體毛坯鑄件供應而上的一條線，這條線從理論論證、車間基建施工、設備定做、安裝、調(diào)試到正常生產(chǎn)僅用了不到一年的時間。整條線全部采用國產(chǎn)名牌設備，電控系統(tǒng)一律要求采用西門子產(chǎn)品。投產(chǎn)后，年產(chǎn)合格WD615歐2機體毛坯6萬臺，滿足了主機廠的需要。

二、系統(tǒng)組成及工藝流程簡介

1.系統(tǒng)組成：

整條樹脂砂造型線由四大部分組成：混砂機系統(tǒng)、造型圈系統(tǒng)、鑄型輸送輥道系統(tǒng)和舊砂再生系統(tǒng)，由于混砂機系統(tǒng)和舊砂再生系統(tǒng)相對獨立，本文將不做介紹。

（1）造型圈系統(tǒng)：

造型圈系統(tǒng)共有兩套，分別造機體的上下蓋型和兩個側(cè)面型，兩套設備除了模具不同其他完全相同，每套設備主要由造型振實臺、兩臺轉(zhuǎn)運小車、翻轉(zhuǎn)托板機和翻轉(zhuǎn)起模機組成。其工作過程為：通過混砂機放出的樹脂砂進入造型振實臺的模具內(nèi)，振實后通過轉(zhuǎn)運小車運到翻轉(zhuǎn)托板機上，加上托板后進入翻轉(zhuǎn)起模機內(nèi)，通過振動起模，將造出的砂型和模具分開，模具通過另一臺轉(zhuǎn)運小車回到振實臺進入下一個循環(huán)，砂型放在托板上，進入輥道線。

（2）鑄型輸送輥道系統(tǒng)：

鑄型輸送輥道系統(tǒng)主要由兩臺砂型表干爐、三條砂型冷卻道、兩條研箱輥道、一條托板返回輥道、一條澆注輥道、一條套箱返回輥道、五條鑄型冷卻道、一條底板返回輥道、七臺轉(zhuǎn)載機和六臺轉(zhuǎn)運小車組成。其工作過程為：通過造型圈造出的砂型首先進入砂型表干爐進行烘干，然后進入砂型冷卻道進行冷卻，冷卻后進入研箱輥道，由研箱工將芯子組研成機體砂型，進入澆注輥道，托板則由托板返回輥道返回造型圈，砂型經(jīng)澆注后進入鑄型冷卻道，經(jīng)過一段時間的冷卻后進入落砂機打箱，打出的鑄型毛坯轉(zhuǎn)入清理工序，砂子則進入舊砂再生系統(tǒng)，底板通過底板返回輥道回到造型圈進行循環(huán)。

2.工藝流程簡介

工藝流程過程圖如下：

三、控制系統(tǒng)硬件配置

1.鑄型輸送輥道系統(tǒng)：

由于整個輥道輸送線路較長，輥道多，共有114個輥道電機，400多個接近開關(guān)，以及5個變頻器控制轉(zhuǎn)運小車的快慢速等，所以選用分布式I/O控制。以S7-400作為主站，下掛5個分站，構(gòu)成了一個PROFIBUS子網(wǎng)。各站的硬件配置分別為：

主站：中央處理模塊（CPU）：CPU414-2DP；數(shù)字量輸入模塊（DI）： DI16*DC24V；數(shù)字量輸出模塊（DO）：DO16*DC24V；電源模塊 PS405，4A。

分站：接口模板（IM）：IM153-1，數(shù)字量輸入模塊（DI）：DI32*DC24V，數(shù)字量輸出模塊（DO）：DO16*AC120/230V。其中1#分站：輸入4塊，輸出4塊；2#分站：輸入4塊，輸出4塊；3#分站：輸入3塊，輸出4塊；4#分站：輸入4塊，輸出4塊；5#分站：輸入1塊，輸出2塊。

工控機配置：

工控機采用西門子公司的PG670與S7-400可編程控制器構(gòu)成PCS系統(tǒng)。

各分站各掛一臺OP270人機操作界面，完成各分站的所有手動控制，并顯示設備當前運行狀態(tài)以及故障報警信息等。

2.造型圈系統(tǒng)

造型圈系統(tǒng)由于點數(shù)相對較少，所以以S7-300作為主站，下掛兩個分站，分別對液壓站和造型圈的其它設備的點進行采集，與主站進行通訊，構(gòu)成一個小型的PROFIBUS子網(wǎng)，各站的硬件配置為：

主站：中央處理模塊（CPU）：CPU313C-2DP； 數(shù)字量輸入模塊（DI）：DI32*DC24V；數(shù)字量輸出模塊（DO）：DO16*DC24V/0.5。電源模塊：PS307，2A。

1#分站：S7-200 CPU224，1塊；輸入輸出模塊，EM223，2塊；EM277，1塊。2#分站：S7-200 CPU224，1塊；輸入輸出模塊，EM223，1塊； EM221，1塊；EM277，1塊。

四、控制系統(tǒng)軟件構(gòu)成

系統(tǒng)軟件包括下位機PLC控制軟件和上位機人機界面軟件，組態(tài)軟件為STEP7 V5.2及WINCC V5 .1和PROTOOL V6 .0，其中STEP7 V5.2完成系統(tǒng)組態(tài)和編程，WINCC V5.1用在PC機上的現(xiàn)場監(jiān)控，PROTOOL完成OP270上的操作。

1.下位機PLC控制軟件

硬件的組態(tài)、各功能塊（FB或FC）的創(chuàng)建，符號表的編制等都是在STEP7 V5.2環(huán)境下完成的。整個輥道線采用步進控制，冷卻道的選擇可用自動識別或手動選擇，冷道出箱打箱采用手動控制。研箱輥道加裝獨立的手控臺，可獨立運行一段輥道，其他設備自動運行不受影響。造型圈運行時，給輥道線一個運行信號，整條線步進運行，當造型圈停止時，輥道線可繼續(xù)完成輸送任務。

2.上位機人機界面軟件

上位機人機界面軟件采用的是西門子公司的WINCC V5.1，該系統(tǒng)功能強大，是在生產(chǎn)和過程自動化中解決可視化和控制任務的工業(yè)技術(shù)中性系統(tǒng)。它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能模板。高性能的過程耦合、快速的畫面更新以及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的適用性。

通過人機界面，可以有效地實現(xiàn)遠程監(jiān)控和故障報警等功能。我們可以在中控室的上位機PG670上清楚地看到整條線的運行情況，看到各執(zhí)行元件和位置傳感器的工作狀態(tài)。通過編輯各種報警消息，可以對設備運行中的故障即時報警提示。

3.PROTOOL組態(tài)軟件

由于PROTOOL能夠集成到SIMATICSTEP7組態(tài)軟件中，這樣將允許STEP7的符號和數(shù)據(jù)塊作為PROTOOL中的變量，所以在本生產(chǎn)線的所有現(xiàn)場操作界面上（OP270）均用PROTOOL軟件。

在輥道線系統(tǒng)中所有的手動控制均用現(xiàn)場的OP270操作面板通過改變PROTOOL中的變量狀態(tài)連接到PLC中來實現(xiàn)，并能作出友好的可視性現(xiàn)場畫面以及即時的報警信息。

五、結(jié)論

該線運行一年以來，除了更換了一個輸出點外，基本沒有出現(xiàn)大的電控故障，這不僅說明西門子電控元件的高性能和可靠性，同時，說明軟、硬件的組態(tài)也較為出色。

（作者單位：山東科技職業(yè)學院，山東 濰坊 261053）