綜合運用PLC 技術和計算機自動控制設計差壓鑄造過程自動化控制系統

童保軍

（廣東松山職業技術學院，廣東 韶關 512126）

差壓鑄造是一種先進的生產工藝，但是鑄造效率和鑄件質量都較容易受到多種因素的影響，其中氣路系統對鑄件質量有較為直接的影響。在工業自動化控制技術飛速發展的今天，自動化控制技術已經廣泛地運用到現代鑄造業中，而將PLC 技術與計算機自動控制綜合運用到差壓鑄造，建立自動化控制系統，不僅能夠提高系統運行的穩定性，還能夠降低大維修的幾率，更能夠提高鑄件的質量?？梢?，基于PLC技術和計算機自動控制的差壓鑄造過程自動化控制系統的研究，具有重要意義。

1 差壓鑄造設備的特征

差壓鑄造技術應用的范圍越來越廣泛，而要想差壓鑄造技術獲得更好地發展，就要結合先進的科學技術進行創新研究，不斷地提高差壓鑄造技術的水平，提升鑄件的質量。

1.1 差壓鑄造金屬液

差壓鑄造金屬液往往是在密封罐內，在一定氣體壓力下充型，進而形成高質量的鑄件，因此帶來一系列有利于獲得高質量鑄件的因素，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性能；三是鑄型內部氣壓作用于金屬液表面，加大了氣體氣膜的密度，進而有效地改善了鑄件的表面質量；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，進而使合金的耐磨性能得到提升。

1.2 差壓鑄造金屬型

差壓鑄造也可以選擇鑄造金屬型，而實踐中，生產量較小時，往往會選擇砂型鑄造；反之，生產量較大時，往往會選擇金屬型。目前，國內對鑄件的重量并未有一個明確、特定的限制，其中最大的鑄造件的直徑為540mm、厚度為8mm，且常用的鑄造合金材料有鑄鋼、鋅合金、鋁合金等。

2 差壓鑄造氣路自動控制系統的結構

差壓鑄造自動化控制系統主要有5 個子系統構成，分別為：氣源系統、排氣系統、壓縮系統、進氣系統以及過濾系統。而差壓鑄造設備可以分為主體和輔助這兩大部分，如圖1。結合圖1 發現主體部分主要包括上密封罐、下密封罐、中間隔板以及升液管等；而輔助部分主要包括壓力表、安全閥、氣路控制系統以及壓縮機等。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，形成氣壓差，實現充型。

圖1 差壓鑄造氣路系統

3 差壓鑄造氣路自動控制系統設計

氣路控制系統是差壓鑄造過程自動控制系統的子系統之一，它主要由氣源過濾、進氣調壓以及排氣這三個子系統組成，所以在設計氣路自動控制系統時，可以分為設計氣源過濾系統、進氣調壓系統以及排氣系統這三部分進行完成。該系統的總體結構圖，如圖2。

圖2 系統總體結構圖

3.1 氣源過濾系統設計

差壓鑄造的動力來源于“壓縮空氣”，但由于空氣不夠潔凈，夾雜著水分與油性物質，所以在空氣進入系統之前，要進行妥善地處理，確保進入底座的空氣潔凈，進而確保鑄造設備能夠正常運行，同時還能夠確保鑄件質量，甚至為提高鑄件質量奠定良好的基礎。處理空氣時，一般會綜合運用冷卻吸附干燥機和油水分離器，確?？諝庵械乃?、油性物質得到分離。除此之外，差壓鑄造需要源源不斷地潔凈空氣，才能夠確保整個系統正常運行，因此要采用先進的技術，提高壓縮空氣的穩定性，進而確保系統運行過程中壓力的穩定性。在設計時，系統采用的儲氣罐體積要大于上、下密封罐體積之間，即：，并且經過處理后得到的壓縮空氣需要進行深入的凈化處理，大致可以分為兩種情況：如若差壓鑄造系統中的管徑小于1 時，壓縮空氣就需要經過減壓閥、過濾器等設備進行深入地凈化；反之如若差壓鑄造系統中的管徑超過1 時，壓縮空氣則需要集中設備同時使用。

3.2 進氣調壓系統設計

進氣調壓系統一般由上密封罐、下密封罐、節流閥及管道等組成，它在正常運作時，壓縮氣體會同時進入到上密封罐和下密封罐中，待等上密封罐與下密封罐壓力平衡（即：后，調整閥門，達到上密封罐壓力減小或者下密封罐壓力增大效果，簡單來講就是上、下密封罐產生“壓力差”。但是，如若進氣管道的路徑設計并不一致，甚至存在差異的情況下，那么上、下密封罐雖同時進氣，卻仍舊會存在“壓力差”，因此在設計時，一定要認識到管路設計合理的重要性，進而結合實況進行恰當的設計。如若上密封罐壓力過大時，鑄造金屬液就出現氣泡；反之如若上密封罐壓力過小時，鑄造金屬液就會提前充型。上述兩種情況，都不利于鑄件質量的提高。

結合圖1，進氣時，可以將電磁閥L1、L2 以及L3 這三個閥門同時打開，待等密封罐聯通滿足壓力需求后，將電磁閥L1、L2 以及L3 關閉。進氣結束后，首先將電磁閥L5 打開；然后在按照順序打開電磁閥L6、L7、L8 這三個閥門，使上密封罐壓力減小，進而形成壓力差，使鑄造金屬液開始上升，直至完成充型這一工藝。結合設計要求，系統運作過程中，要按照順序調節J6、J7、J8 這三個節流閥。如若系統未出現明顯氣壓泄露，則僅需要輕微調整節流閥。無論設計如何完美，在系統實際運行過程中，密封罐都不能夠絕對密封，往往會出現壓力逐漸下降的情況，因此要及時調整節流閥J9，確保密封罐壓力差的穩定性，促使系統正常運行，保證鑄件質量，更為提高鑄件質量和工作效率奠定良好基礎。

3.3 排氣系統設計

排氣系統是差壓鑄造的最后一道工序。穩定“壓力差”工序完成后，打開電磁閥L3，對電磁閥與節流閥進行整合調整，進而使上密封罐與下密封罐的壓力達到平衡狀態，基于此將氣體排出。如若差壓鑄造過程中，發生了意外事件，那么就需要采用手動方式，對排氣閥門進行調整，進行緊急泄壓。在實際操作過程中，不能將電磁閥L3 打開，否則會導致壓力驟變，進而造成無法估量的后果，因此要通過調整節流閥J3,使上密封罐壓力與下密封罐壓力，即：后，將電磁閥L4 打開，進行排氣。如若，上密封罐與下密封罐之間連接失敗后，就要打開調節閥J4 進行聯通。

4 結語

結合實況，運用PLC 技術與計算機自動控制，建立的差壓鑄造過程自動化控制系統，卻能夠實現“控制”差壓鑄造過程的目標。將該系統應用于實踐中，不僅能夠提高穩定性，降低鑄造設備大維修的幾率，還能夠提高鑄件質量，更重要的是系統具有操作簡單的特征，能夠提高差壓鑄造的生產力。簡單來講，該系統較為適應當前地經濟體制，更是社會發展的需求，促使鑄造業獲得一個更好地發展。