浅谈PLC在部分铸造设备中的运用

浅谈PLC在部分铸造设备中的运用

                                  ━━东胜铸业有限责任公司   王明岩 孙占新
 

摘要：精密铸造属于劳动密集型产业，然而其工艺复杂，对工艺参数的一致性要求较高，如何提高铸造装备的机械化、自动化、智能化，一直是铸造设备企业为之努力的目标。PLC作为工业自动化的主要元件，在工业自动化中被广泛的运用，本文介绍了东胜铸业有限公司近年来开发在精铸设备中PLC的使用情况。

关键词：PLC 精密铸造自动化

前言：

PLC可编程序控制器，其通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单。已广泛应用于工业自动化生产的各个领域，成为工业控制的首选控制器。目前，PLC在国内外广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、交通运输、文化娱乐等行业。

1、PLC主要应用领域

1.1 开关量的逻辑控制

            它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，即可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

1.2模拟量控制

在工业控制过程中，有很多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量的之间的转换。

1.3过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能够编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制，大中型PLC都有PID控制模块，过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有着非常广泛的应用。

1.4数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、微操作等功能，能够完成数据的采集、分析及处理。

1.5运动控制

PLC可用于圆周运动或直线运动的控制。可驱动步进电机和伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。

1.6通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信，随着计算机控制的发展，工业自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。

2、PLC在精密铸造设备中的运用

2.1 PLC在自动脱蜡釜中的运用。

  传统电脱蜡釜采用继电器控制方式，控制方式较落后，可靠性差，不能对压力等参数进行有效地控制。我公司技术人员对传统脱蜡釜地控制进行了有效地改进，釜门开启机构，安全连锁装置，自动补水系统，脱蜡釜内外胆压力、温度、液位、工艺时间等参数，都采用PLC电路来控制，具体的改进如下：

2.1.1系统的工作过程采用自动的工作方式。

2.1.2触摸屏与PLC配合使用，脱蜡釜的各种动作均可以动画的形式显示，操作者可实时监控脱蜡釜的运行状态。

2.1.3脱蜡釜配备了先进的液位、温度、压力传感器。液位、温度、压力信号通过A/D模块传递给PLC，操作做人员可通过触摸屏来修改液位、温度、压力的工作数值。

2.1.4系统设置了密码保护功能，仅输入正确的密码后，设备才可以被更改工艺参数和启动运行。2.1.5系统可以对温度、压力等信号，进行实时的记录，以操作人员可以随时查看当前设备的各项参数

的运行情况。也可通过调取历史数据，查看脱蜡釜的历史工作记录。

 

 
图2.1.2 脱蜡釜监控画面           图2.1.3脱蜡釜历史记录画面

2.2 PLC在蜡液处理系统中的运用，

东胜蜡液处理系统，采用除水桶、静置桶组合的形式，除水桶置于平台上方，入蜡与排蜡处均采用一根管道把所有的入口或出口连接在一起，而每桶在入口出口处安装有电磁阀，来控制蜡液该进入哪个桶，或者该从哪个桶排出。

 图2.2.1 蜡液处理桶布局图
 

为实现工作效率最大化，系统在同时刻只允许一只桶处于进蜡或排蜡状态，处理桶的入蜡采用顺序入蜡方式，排蜡则采用先入先出的方式。

图2.2.2蜡处理先入先出队列

图2.2.3蜡处理桶自动启闭过程

2.3  射蜡机中的蜡温PID控制方法通过PLC的实现

比例、积分、微分控制器，简称PID控器。PID控制器结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

 

PID的控制规律可表示为：
图2.3.1 PID控制系统
 

其中

e(t):偏差量;  KP:比例系数;  TI:积分时间;  TD:微分时间;  u(t):控制量;

上式中积分用累加和表示，微分用差分的方式来表示，上式可得如下的离散化表达式：

其中T为采样周期。

在射蜡机温控系统中，被测参数(如温度) 由温度传感器转换成一定的信号后再与预先设定的值（SV）进行比较, 把比较得到的差值信号经过以上规律的计算后得到相应的控制值, 将控制量送给控制系统进行相应的控制, 不停地进行上述工作, 从而达到自动调节的目的。

图2.3.2射蜡机温控系统的构成

在温控系统中，PLC通过触摸屏输入设定值r(t)，PLC从温度模块读取实际值y(t)，计算出系统的偏差ei

     PID离散表达式中的累加和项

当系统第一个采样周期时初始值为0，从第二个采样周期，依此累加。
    计算和ei的梯形图程序如下，根据用户设定的P、I、D参数，系统每个采样周

期计算一次，P、I、D均为常数，直接运算即可求得控制量u(t)，从而达到使用PID运算规律来控制温度的目的。

图2.3.3 计算和ei的梯形图