柜盆高壓注漿成形機及自動控制系統設計*

栗自斌

(賀祥機電股份有限公司 河北 唐山 063304)

前言

我國是世界上陶瓷歷史最悠久、目前陶瓷產量最大的國家。進入21世紀以來，衛生陶瓷的生產、工藝技術水平也得到大幅提升；高效率的“高壓注漿成形技術”相繼取代了落后的“微壓注漿成形工藝”并逐步推廣應用。近些年來，由于洗面器產品多樣化、結構復雜化、尺寸逐步趨于大型化，現有洗面器立式澆注高壓成形設備無法滿足生產需求；尤其大規格薄邊柜盆，由于其超大的形體結構及超薄的坯體厚度，坯體的成形/脫坯難度大、產品合格率低，制約了柜盆高效化生產的需求。通過柜盆高壓注漿成形機對超大、超薄柜盆的注漿成形工藝及模型結構進行研究，借鑒國外同類產品技術，每套模具可獨立旋轉、單獨設定工藝參數，實現柜盆高壓注漿成形生產的同時，滿足不同型號產品的混載生產。該項成形技術的推廣應用，為國內衛生陶瓷企業的柜盆產品注漿成形向自動化、智能化發展奠定了基礎。

柜盆高壓成形機包括主機框架、模具安裝基板、開合模機構、型壓緊機構、模具翻轉機構、氣控系統、氣動泥漿加壓系統、升降脫坯車。該成形機具備模具翻轉功能，可實現模具垂直注漿、水平脫坯，滿足大型薄邊柜盆生產需求；成形機搭載6套模具，系統設計過程中，每套模具配備單獨工藝氣控系統，其注漿時間、壓力等技術參數根據需要進行調整，適宜于不同規格型號的柜盆模型混載、坯體組合澆注。

電氣控制系統設計中，在設備集中控制區域安裝SMC氣控模塊和分布式I/O，利用工業以太網Profinet通訊技術，實現現場設備與主控系統的PLC之間的數字式、串行、多點通信，大大降低了現場安裝、布線難度，并提高設備綜合運轉率。

1 柜盆高壓成形機結構概述

柜盆高壓成形機是集水、電、氣、液壓、真空技術為一體的現代化高壓注漿成形設備，設備主要由開合模機構、型壓緊機構、氣動泥漿加壓、翻轉脫坯機構、升降脫坯車等組成，其示意圖如圖1所示。

圖1 柜盆高壓成形機示意圖

1.1 開合模機構

開合模機構主要是由開合驅動裝置和定位裝置組成。

1.1.1 驅動裝置

開合模驅動裝置是由減速機、開合模鏈條機構組成，鏈條與末端基板行走小車固定，減速機帶動固定在轉軸上的齒輪，撥動鏈條正反向旋轉，實現末端基板往復運動，從而完成6套模具開合模作業。

合模時，電機正轉末端主基板向設備端部方向移動，并依次將中間主機板推向合模位；開模時，電機反向旋轉，首先將末端主基板向設備末端方向拉動，中間基板通過與末端主基板鏈接的鋼絲軟索依次拉開。

1.1.2 定位裝置

開合模定位裝置在確保型壓緊卸壓后，以及開模期間模具保持在一定位置，其動作與開合模機構配合運行。

開模時，當型壓緊液壓系統壓力降至低壓時，氣缸伸出，將模型與框架通過硬摩擦進行固定，隨著模具拉開動作的進行，定位氣缸逐個縮回，使其在上一模具拉動下進行移動。當模具全部拉開到位后，定位氣缸伸出，防止旋轉過程中模具位置移動。

氣缸控制氣源由SMC氣控模塊電磁閥組提供。

氣缸設置伸出縮回位置傳感器，接入SMC氣控模塊數字輸入口，并通過Profinet與主系統連接。

1.2 型壓緊機構

型壓緊機構由端部主機板、尾部主機板、型壓系統、油缸、拉桿、鎖緊裝置等組成，其如圖2所示。

型壓系統由緊湊型液壓站、液壓缸、液壓管路及附件、電氣系統組成。

液壓站采用雙聯泵形式，分別實現低壓大流量和高壓小流量；其中包括兩級壓力檢測，分別為低壓壓力、高壓壓力檢測。

型壓系統由PLC I/O控制，系統運轉過程中液壓壓力變送器輸出模擬量信號，經PLC AI模塊A/D轉換成數字量在HMI主界面實時顯示，并繪制、記錄加壓曲線。

圖2 型壓緊機構示意圖

液壓管道系統回油管路末端設置壓力傳感器，檢測過濾裝置前后壓差，壓差值在HMI界面上顯示并記錄。當過濾網兩側壓差達到或超過壓力設定值時，HMI界面彈出液壓油過濾網清洗提示。

1.3 氣動泥漿加壓

氣動泥漿加壓單元共配備6組，分別與6套模具聯通。加壓單元主要由泥漿存儲罐、管道系統、閥門等組成，其如圖3所示。

圖3 氣動泥漿加壓單元示意圖

泥漿存儲罐容積為10～20 L，具體可根據器型大小設計。

高壓空氣比例閥通過SMC氣控模塊模擬量輸出，實現泥漿穩步加壓，避免壓力瞬時增加對液壓系統和設備壓緊機構造成沖擊。

泥漿溢流閥在泥漿罐上漿過程中保持打開狀態，使泥漿迅速充滿罐體。

手動加壓閥可供調試階段，以及高壓空氣比例閥或高壓空氣閥出現故障時臨時使用。

泥漿加壓系統控制單元由SMC氣控模塊EX600 SI單元、EX600-DXPD數字量輸入模塊、EX600-AMB模擬量輸入輸出模塊和電磁閥組組成。

氣動泥漿加壓通過增壓泵將0.3～0.6 MPa壓縮空氣升壓至1.5～3.0 MPa，并在高壓注漿階段向小型泥漿罐加壓(壓力一般為0.8～1.2 MPa)。

1.4 翻轉脫坯機構

翻轉系統包括：模型安裝基板、翻轉電機減速機、分布式變頻器、動力電源、控制電源、接近開關等。

翻轉機構安裝于主框架上的行走小車框架上，通過翻轉減速機平穩運轉，實現模具垂直/水平狀態切換；與升降脫坯車配合使用，實現薄邊柜盆自動脫坯；此種脫坯方式降低了垂直脫坯操作的難度，并降低了產品變形等因素帶來的質量影響。

1.5 升降脫坯車

升降脫坯車包括：液壓升降系統、托板承載板、高度微調機構、操作盒、行走軌道等?？刂茩C構由分布式I/O模塊SPDB-08UP-011和Profinet網關SPPN-GW-001組成。

升降車各配備1臺小型液壓站，通過油缸桿伸縮實現上升和下降；升降車設置兩個位置(上位、下位)，高度分別由兩個接近開關進行控制。升降車在注漿完成后輔助脫坯作業；每臺車配備操作按鈕盒，其設有上升按鈕、脫坯按鈕、下降按鈕、急停按鈕、使能按鈕。

1)上升按鈕。當脫坯車到達脫坯位置后，按下上升按鈕使脫坯車上升，托板與坯體接觸；

2)脫坯按鈕。當脫坯車上升到位后，按下脫坯按鈕，使坯體落在托板上；

3)下降按鈕。當坯體脫型完畢，按下下降按鈕，使升降車下降到位；

4)使能按鈕。脫坯車返回原位，按下使能按鈕，設備才可進行下步作業；

5)急停按鈕。在故障或危險發生時按下急停按鈕，實現緊急停機操作。

2 自動化技術應用

柜盆高壓成形機搭載6套模具，其特點是泥漿循環、開合模、型壓緊等機械動作共用控制單元，在工藝控制方面，注漿時間、注漿壓力均要求單獨控制。鑒于以上特點，電氣系統設計導入分布式I/O及氣動模塊集成技術。

2.1 分布式I/O及氣動模塊集成技術的特點

分布式I/O及氣動模塊集成技術，打破了傳統模擬控制系統采用的一對一的設備連線模式，而采用了總線通信方式，因而控制功能可不依賴控制室計算機直接在現場完成，實現系統的分散控制。

2.1.1 增強現場級信息采集能力

現場總線可從現場設備獲取大量豐富的信息，能夠很好地滿足工廠自動化乃至CIMS系統的信息集成要求。現場總線是數字化的通信網絡，它不是單純取代4～20 mA信號，還可實現設備狀態、故障和參數信息傳送。系統除完成遠程控制，還可完成遠程參數化工作。

2.1.2 具有開放式、互操作性、互換性、可集成性

不同廠家產品只要使用同一種總線標準，就具有互操作性、互換性，因此設備具有很好的可集成性。系統為開放式，允許其它控制算法、工藝方法、配方等集成到通用控制系統中。

2.1.3 系統可靠性高，易于維護

基于現場總線的自動化監控系統采用總線連接方式替代一對一的I/O連線，對于大規模I/O系統來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統具有現場級設備的在線故障診斷、報警和記錄功能，可完成現場設備的遠程參數設定、修改等參數化工作，也增強系統的可靠性。

2.1.4 降低了系統及工程成本

對于大范圍、大規模I/O分布式系統來說，節約了大量的電纜、I/O模塊及電纜敷設工程費用。

2.2 分布式I/O及氣動模塊集成技術的應用

設備控制系統中分布式I/O及氣動元件集成模塊主要有：分布式變頻器、SMC氣控模塊、遠程I/O等。此項技術的應用完成設備運轉的控制，模型翻轉機構、供/回漿系統、工藝空氣系統、升降脫坯機構等。

2.2.1 分布式變頻器

2.2.1.1 特點

分布式變頻器可提供一個簡單的遠程I/O功能，并選配Profinet通訊接口插件，通過工業以太網與PLC控制柜連接，可以實現一臺PLC快速方便讀寫多臺變頻器參數。變頻器選用Danfoss，其型號為FCD302；設備調試期間可通過本地操控面板操控，實現減速機翻轉角度精準定位。

分布式變頻器安裝在電動機附近支架上；分布式設計減少了中央控制面板的使用量，并且無需使用大空間的電動機控制機柜；同時減小了長距離布置電動機屏蔽電纜的需要。

2.2.1.2 工作原理

翻轉控制程序通過Profinet實現西門子PLC對多臺變頻器進行控制，通過PLC組態為每臺變頻器分配地址及子網掩碼，并分配唯一的變頻器名稱(Host Name)，當配置正確時，丹佛斯變頻器NS指示燈顯示為綠色。設置PLC與變頻器之間相互匹配的報文格式，完成PLC對多臺變頻器的控制與數據采集。

2.2.2 SMC氣控模塊

SMC氣控模塊采用EX600系列，主要由SI單元、DXPD數字量輸入模塊、AMB模擬量輸入輸出模塊和電磁閥組組成。

EX600系列氣控模塊提供全套的診斷和可編程參數，以滿足最嚴格的要求。EX600提供出色的靈活性，包括數字輸入、數字輸出和模擬量輸入單元選項。使用D-sub輸出塊，最多9遙控組的D-sub閥組可以連接到一個EX600通信模塊，可用協議包括PROFIBUS-DP，DeviceNet等的CC-Link，以太網的I/P和EtherCAT。

2.2.2.1 SI單元

EX600 SI單元配備網關模塊，實現網間連接、協議轉換；在網絡層以上實現網絡互連，實現高層協議不同的網絡互連。EX600 SI網關模塊可對收到的信息重新打包，以適應控制系統通信的需求。

安裝于各模具端部分控箱內，實現6套模具與其它模塊及PLC控制核心之間通訊，協同完成信號反饋和各單元工藝控制功能。

2.2.2.2 DXPD數字量輸入模塊

接近開關信號接入SMC氣控模塊數字輸入端口(位于各分控箱)，并通過Profinet進行信號采集，實現翻轉加減速及停止的精準控制。

采集模型基板翻轉位置信號，通過EX600 SI單元與PLC通訊，實現模型翻轉電機啟動、停止、高低速的轉換。

2.2.2.3 AMB模擬量輸入輸出模塊

高壓注漿時，為防止壓力過大或者不穩定，在高壓空氣閥的管路上加一個比例調節閥，用PID調節指令進行調節控制。一次高壓和二次高壓時，分別把需要達到的壓力值寫入PID調節指令的“設定”端口。

EX600的串行接口模擬輸出單元控制高壓空氣比例閥ITV3000，實現壓力逐步分段增加，減小高壓空氣對供漿系統及型壓緊機構的沖擊。

高壓空氣比例閥可設定最小、最大輸出壓力，防止泥漿反向進入閥體，同時也避免壓力超高造成泥漿管道系統破損。

2.2.2.4 電磁閥組

電磁閥組是高壓注漿成形過程的控制核心，包括泥漿供給、空氣加壓、系統會將、模具洗凈、坯體鞏固、開模等，與泥漿加壓系統協同控制并完成坯體成形作業，控制單元節點如圖4所示。

圖4 控制單元電磁閥組節點示意圖

工藝空氣系統控制單元分別安裝固定于模具行走小車的分控箱內，共分為6套；控制單元由SMC氣控模塊EX600 SI單元、EX600-DXPD數字量輸入模塊和電磁閥組成。

2.2.3 分布式I/O

分布式I/O可以通過通信線實現Profinet網關SPPN-GW-001和PLC連接，將3輛升降脫坯車輸入和輸出信號集成到主控系統中。

分布式I/O模塊的型號為SPDB-08UP-011，分別安裝在設備正面立柱側，其主要用于升降脫坯車操作(上升、下降、脫型、急停、使能)及信號反饋(上升限位、下降限位)。

3 電氣控制系統的構建

3.1 控制系統簡介

控制系統集成電、液、氣、通訊技術，電動控制部分主要完成模具開合，液壓控制部分實現模具鎖緊、取坯作業；氣路控制部分實現管道閥門開關、工藝空氣切換等。

3.1.1 控制系統組成

控制系統是由電控柜、氣控柜，執行機構組成。

電控柜：PLC、HMI、路由器、分布式變頻器、分布式I/O、SMC氣控模塊；

氣控柜：氣控模塊7套；

執行機構：氣動蝶閥36個、工藝閥60個、旋轉氣缸4個、剎車氣缸6臺、翻轉電機6臺、開合模電機1臺、液壓站4臺、液壓油缸5臺。

3.1.2 控制系統拓撲示意圖

根據控制系統各網絡模塊單元構建系統拓撲圖，如圖5所示。

圖5 控制系統拓撲圖

3.2 設備組態及通信地址分配

3.2.1 網絡視圖構建

工控網絡組件包括：PLC、HMI、路由器、SMC氣控模塊、遠程I/O、分布式變頻器。首先導入相關硬件GSD文件，然后從Profinet硬件配置里找到相應組件模塊，網絡視圖構建如圖6所示。

圖6 控制系統網絡視圖

3.2.2 地址分配

Profinet設備需要根據IP地址和設備名稱來識別。以SMC集成模塊為例，首先在博途組態設備地址和設備名稱，位于“設備組態→網絡視圖→選中Profinet從站→屬性→PROFINET接口→以太網地址”，如圖7所示。

將在線設備IP地址和設備名稱改為與組態相同。項目樹中，根據在線訪問接口，更新在線可訪問設備，點擊需要的設備，在右側的功能里進行相應IP和設備名稱分配，可根據MAC地址和LED閃爍對應現場設備，如圖8所示。

圖7 設備網絡模塊地址分配圖(一)

圖8 設備網絡模塊地址分配圖(二)

分布式變頻器及其它IO模塊IP地址設定同上。

4 電氣控制程序設計

程序主架構采用模塊化的編程策略，每個子程序中編寫相應部分的控制程序，在主程序OB1塊中統一調用，OB1主程序安裝設置的掃描周期依次分別調用“Initialization”、“輸入信號”、“模擬信號轉換”、“時間轉換”、“步序控制”、“泵站控制”、“開合模控制”、“翻轉電機控制”、“工藝閥臺控制”、“脫坯車”、“工藝閥臺輸出及畫面顯示”、“本地面板狀態”、“模具清洗”等各個子程序，如圖9所示。

圖9 電氣程序架構圖

在程序的框架中還有循環中斷OB30、硬件中斷OB40等中斷程序，當有中斷事件發生時，它們將按照設定的中斷程序執行相應的中斷動作。

4.1 型壓緊控制程序

型壓緊控制程序控制液壓站液壓泵啟動/停止、比例調節閥模擬量調節，以及換向閥A、換向閥B、卸壓閥、差動閥的開關狀態。

在加壓過程中，液壓泵啟動、比例調節閥、換向閥A、差動閥打開；當達到低壓壓力時，差動閥關閉，系統進入高壓加壓階段；當液壓管路A回路達到設定壓力值時系統停止運行，同時觸發伸出位置接近開關并反饋到位信號；壓力損失至高壓下限值時，再次啟動液壓系統補壓至高壓設定值，實現系統自動保壓功能。

在卸壓過程中，液壓泵啟動、比例調節閥、換向閥B、卸壓閥打開；當壓力減小至低壓壓力時，卸壓閥關閉，油缸桿縮回，當液壓管路B回路達到設定壓力值時系統停止運行，同時觸發縮回位置接近開關反饋到位信號。

4.1.1 工作原理

模具組合后，氣缸推動鎖緊裝置，將拉桿與鎖緊頭呈交叉狀態。在液壓站作用下，將模具壓緊。

開模時，油缸卸壓，氣缸推動鎖緊裝置，將拉桿與鎖緊頭呈平行狀態。

型壓緊時，首先使拉桿與鎖緊頭呈交叉狀態，啟動低壓大流量，迅速到達壓緊位，達到設定壓力時再啟動高壓小流量，使模具壓緊；型松開時，反之。

兩個油缸各設置兩個接近開關，以檢測杠桿伸出和縮回狀態。

4.1.2 控制程序

4.1.2.1 加壓程序

根據工藝控制需要新建型壓緊控制程序FB塊(如圖10所示)，控制液壓系統實現型夾緊/卸荷，以及型夾緊/卸荷過程中高低速轉換功能；FB塊輸入端：現場信號采集1個，壓力設定3個Iset1～3，根據現場采集信號與設定信號的比較分別輸出液壓系統4個壓力狀態；FB塊輸出端：超低(LL)、低(L)、高(H)、超高(HH)信號。

圖10 型壓緊控制程序FB塊

PLC從現場采集壓力變送器模擬量信號，經A/D模數轉換后將數值賦予“AnSingle”.HyPressure；“HMIParaSet”.OpenClose.HyPreSet1-3由觸摸屏設定；用比較指令判定“AnSingle”.HyPressure與“HMIParaSet”.OpenClose.HyPreSet1～3的關系，分別輸出超低(LL)、低(L)、高(H)、超高(HH)信號。

1)當輸出超低(LL)信號時，鎖緊機構可進行旋轉，并執行開合模動作；

2)當輸出低(L)信號時，液壓缸啟動小流量高壓加壓動作；

3)當輸出超高(HH)信號時，液壓站停止運行；

4)當輸出高(H)信號時，液壓站執行加壓動作；

通過現場壓力變送器傳送數據，由上述3)、4)反復動作確保合模壓力。

4.1.2.2 卸壓程序

開啟卸壓閥減壓，換向閥電磁閥B開啟油缸反向伸出，接近開關檢測兩側桿全部到位后液壓系統停止運行。

4.2 翻轉控制程序

模型翻轉控制機構由分布式變頻器、SMC氣控模塊EX600SI單元、EX600-DXPD數字量輸入模塊組成；控制程序完成翻轉機構正向/反向旋轉，通過信息采集模塊反饋接近開關信號實現快慢速轉換和正/反翻轉到位。

4.2.1 工作原理

翻轉減速機電機低速啟動，后轉高速運轉，接近翻轉位(水平位或垂直位)時，電機減速并在水平或垂直位停止運行，工作狀態推移圖如圖11所示。

圖11 翻轉減速機電機工作狀態推移圖

4.2.1.1 正向(水平方向)翻轉

減速機電機抱閘打開并以低速V1運轉，轉至接近開關LT2時，電機轉為高速V2運轉；轉至接近開關LT3時減速，并在接近開關LT4位置停止運行，抱閘線圈關閉。

4.2.1.2 反向(垂直方向)翻轉

減速機電機抱閘打開并以低速V1'運轉，轉至接近開關LT3時，電機轉為高速V2'運轉；轉至接近開關LT2時減速，并在接近開關LT1位置停止運行，抱閘線圈關閉。

4.2.2 控制程序

4.2.2.1 運行控制

表1 分布式變頻器FB1程序塊

調入分布式變頻器程序塊FB1(見表1)，定義輸入與輸出關聯關系，實現翻轉電機減速機正向翻轉、反向翻轉和翻轉速度控制。速度值包括：低速、高速、點動速度。

4.2.2.2 翻轉電機變頻器控制數據

PLC與變頻器通過以太網通訊，PLC把控制變頻器的字符串經MOV指令傳送給變頻器，實現翻轉減速機電機自動控制；賦值程序如圖12所示。

圖12 分布式變頻器賦值程序

1)HMI操控界面設定的速度值“speeddb”.“1#”寫入QW68,實現變頻器速度輸出控制；

2)翻轉減速機電機正轉時，將字符串“W#16#047C”寫入QW66，實現正向翻轉動作；

3)翻轉減速機電機反轉時，將字符串“W#16#847C”寫入QW66，實現反向翻轉動作；

4)翻轉減速機電機沒有動作時，將字符串“W#16#43C”寫入QW66，保證通信不中斷；

5)變頻器速度反饋，現場采集速度反饋值寫入中間變量sp_fb_dr1，經DIV實數相除指令計算所得數值寫入DB6.DBD52，在HMI界面顯示。

4.3 開合模控制程序

開合?？刂埔匕ǎ鹤冾l器、減速機電機、接近開關等。控制程序實現模型組合和模型打開，并在模型打開過程中通過接近開關反饋位置信號，與脫型工藝緊密結合。

4.3.1 工作原理

合模開始時，定位裝置縮回，驅動裝置低速啟動至接近開關8#時轉高速，將模具依次推向合模位，至接近開關LT2時電機減速，并在接近開關LT1位置停止運轉；同時定位裝置伸出，動作推移如圖13所示。

圖13 合模減速機電機動作推移圖

開模時，6#模具定位裝置縮回，并啟動6#模型脫型，延時n s后驅動裝置低速啟動至接近開關LT2時電機轉高速，開模同時依次完成坯體脫型動作：接近開關LT2時，5#模型定位裝置縮回、脫型；接近開關LT3時，4#模型定位裝置縮回、脫型；接近開關LT4時，3#模型定位裝置縮回、脫型；接近開關LT5時，2#模型定位裝置縮回、脫型；接近開關LT6時，1#模型定位裝置縮回、脫型。當末端主基板至接近開關LT7時電機減速，并在接近開關LT8位置停止運行。

4.3.2 控制程序

PLC輸出點經中間繼電器，通過參數設置變頻器分別控制4個輸入端子，實現減速機電機啟/停、正/反、速度1(低速)、速度2(高速)；并在開模過程中將位置信號反饋至PLC，實現與脫型控制程序聯動。

4.4 泥漿加壓控制程序

泥漿加壓單元6組參數分別設定單獨控制，控制要素包括：SMC模擬量輸出單元EX600-AMB、比例閥(ITVH2020-013CL)、氣控閥組、氣動執行器等?？刂瞥绦驅崿F泥漿罐上漿、泥漿罐比例加壓、泥漿罐卸壓等控制。

4.4.1 泥漿加壓系統示意圖

單套模具泥漿加壓單元控制原理如圖14所示。

4.4.2 工作原理

將比例閥和加壓遮斷閥打開，向泥漿罐中注入壓縮空氣，對罐內泥漿進行加壓，實現高壓注漿的目的，高壓注漿時間根據相關工藝參數設定，高壓注漿完成后加壓遮斷閥、聯排閥5關閉，比例閥關閉，增壓泵停止運行，排氣閥開啟將泥漿罐內壓力卸除。

1-比例閥 2-排氣閥 3-加壓遮斷閥 4-小型泥漿罐 5～8-聯排閥 9-三方閥 10-回漿匯流管 11-回漿泵 12-供漿泵 13-增壓泵圖14 泥漿加壓單元控制原理圖

比例閥(ITVH2020-013CL)通過PLC控制

SMC模擬量輸出單元EX600-AMB，實現比例調節。

4.4.3 程序設計

調入CONT_C指令，實現泥漿加壓手動控制和PID自動控制；加壓控制程序模塊CONT_C節點示意圖如圖15所示。

使用MOVE指令，通過HMI操作界面“HMIParaset”.ValaveStation.“PreSet1.1”和“PreSet1.2”分別給#SlurrySetPoint1賦值，實現兩段壓力控制。

1)MAN_ON得電時。EN開啟，LMN_PER直接輸出MAN設定值。

2)MAN_ON不得電時。EN開啟，現場采集值PV_IN與設定值SP_INT進行比較，通過PID(比例、積分和微分信號綜合的控制量)來對被控制量LMN_PER進行控制，輸出模擬量信號控制SMC電氣比例閥并輸出一定的壓力，使泥漿罐泥漿達到高壓注漿壓力設定值。

圖15 加壓控制程序模塊CONT_C節點示意圖

4.5 注漿控制程序

注漿控制單元包括：SMC氣控模塊EX600、氣動閥門、真空泵。氣控模塊控制氣動閥門實現供漿泵、回漿泵、供水閥，以及模具上漿、排(回)漿、排泥空氣、鞏固氣、脫型氣、脫型氣帶等相關開閉控制。

4.5.1 控制系統示意圖

注漿氣控單元控制系統圖如圖16所示。

4.5.2 程序設計

閥臺輸出及參與控制的I/O點數較多，為便于程序的編寫和識別，新建FB塊以實現各氣動閥門啟停控制。塊輸出與工藝控制閥節點對應關系如表2所示。

1-里型供水閥 2-里型脫型空氣 3-里型脫水空氣 4-開模氣帶 5-模具清洗噴頭 6-供水閥 7-排泥空氣 8-鞏固空氣 9-表型供水閥 10-真空閥 11-表型脫型空氣 12-表型脫水空氣 13-里型排水閥 14-表型排水閥圖16 注漿氣控單元控制系統圖

PLC與SMC遠程通訊，按注漿工藝要求控制各閥開關及邏輯關系，實現型脫水、泥漿循環、低壓注漿、高壓注漿(參泥漿加壓控制程序)、排泥、鞏固等工藝環節，該環節與其它高壓成形設備類似，此處不再贅述。

5 結語

柜盆高壓成形機翻轉機構及分布式I/O控制系統的應用，采用了先進的系統集成理念，可實現模具垂直注漿、水平脫坯，滿足大型薄邊柜盆生產需求；每套模具配備單獨工藝氣控系統，注漿時間、壓力等技術參數根據需要進行調整，適宜于不同規格型號的柜盆模型混載、坯體組合澆注。模具翻轉機構的導入，可實現衛生陶瓷柜盆自動脫坯，從根本上改善國內現有洗面器高壓成形立式澆注，人工(或其它機構)進入設備脫坯操作的局面，該設備技術的投入為陶瓷行業柜盆高壓成形制造模式帶來重大變革，為衛生陶瓷制造實現工業4.0奠定必要的基礎。

表2 塊輸出與工藝控制閥節點對應關系

1 陽憲惠.現場總線技術及其應用.北京：清華大學出版社,2008

2 李正軍,李瀟然.現場總線及其應用技術.北京：機械工業出版社,2017

3 吉順平,等.西門子PLC與工業網絡技術.北京：機械工業出版社,2008

4 陳建明.電氣控制與PLC應用(第2版).北京：電子工業出版社,2010

5 汪紀峰.現代控制理論.北京：人民郵電出版社,2013