OMRON電氣在離心鑄造機改造中的應用

1.引言
離心鑄造機主要應用于鑄管、缸套等管狀鑄鐵件的毛坯成型。此次離心機自動控制系統的改造主要有：可編程序控制器PLC（CPM2AH-20CDR）、人機界面（NT31C）、變頻器（SYSDRIVE 2G3RV）、模擬量模塊（CPM1A-D/A41）、開關電源等電器元件構成。此次自動控制系統的改造主要是實現離心鑄造機的等加速運動及自動控制。保證鑄管在澆注過程中從開始到結束內徑、外徑保持一定的線速度。使其鑄件橫斷面上各半徑處材質的致密性基本一致。以減少鑄管的內、外圓的加工量。提高材料利用率，降低成本，節約能源。
2.應用方案簡介
傳統的離心鑄造機由于老化及自動化程度較低，不能滿足行業的發展需要，必須對其進行技術改造。用PLC做控制系統核心，成本比較低，穩定性高，程序編寫和調試比較方便。但PLC在人機對話、故障判斷、在線修改等方面有一些不便，需要對編程非常熟悉的專業人員進行操作。并且，要想直觀地了解生產過程和監控信號的動態變化必須選擇一個上位機來配合PLC，才能組成較好的自動控制系統。因此，本系統采用觸摸屏與PLC通信，共同組成生產過程的自動控制系統。系統的組成框圖如下圖1所示：

本控制系統主要利用程序控制變頻器實現等加速運動，并且實現了毛坯成型過程中的自動定時噴水、定時停機及毛坯的自動頂出。
觸摸屏作為人機界面可以進行工藝參數的設定、運行狀態的監控等。可編程序控制器是整個系統的核心。它將工藝參數存儲并通過一定的控制算法控制變頻器的運行狀態以及噴水電磁閥和氣缸電磁閥的狀態。模擬量模塊同過可編程序控制器控制其0～10V電壓輸出來控制變頻器的頻率（對應0～50Hz）。開關電源為觸摸屏、PLC、中間繼電器、按鈕、指示燈、電磁閥的提供工作電源。變頻器通過可編程序控制器控制運行狀態和頻率的自動調整;變頻器與制動電阻結合使離心鑄造機停止時間可調。從而控制三相異步電動機的運行狀態和工作頻率。三相異步電動機作為執行單元通過機械傳動主要完成管狀毛坯的澆注及成型的傳動。
（1）PLC的輸入地址分別為：手動/自動、啟動、停止、澆鑄、低速、高速、冷卻、頂出、退回、水壓監測。PLC的輸出地址分別為：變頻器啟動、電磁閥、氣缸電磁閥及各種信號燈指示。PLC與CPM1A-D/A041輸出0-10V控制變頻器。
（2）觸摸屏的畫面有主畫面、監控畫面、工藝參數設置畫面、曲線跟蹤畫面組成。曲線跟蹤畫面如圖1（實時監控各項參數的執行情況），自動循環周期表中的參數通過觸摸屏都是可調節的。數據設置采用彈出數字小鍵盤的形式進行數據的設置和修改，整個畫面設計得簡單易懂，一目了然。使操作人員不需要專業知識，隨著提示和幫助，首次操作就可以完全獨立地進行工作，真正做到了換品種、型號時操作簡單、各項參數準確無誤。
3.離心澆鑄機操作方法
（1）手動狀態
• 按下啟動按扭開始低速運轉，適用于清掃、噴涂料;
• 按下冷卻按扭可噴水，適用于冷卻模具。
（1）自動狀態
• 根據產品型號在觸摸屏上調整好參數;
• 按下啟動按鈕離心機開始運轉至1100 r/min（可調）;
• 一切準備就緒按下澆鑄按鈕開始澆鑄（離心機實現恒加速度運轉，時間到自動噴水）;
• 離心機自動停止后按頂出按扭，頂出毛坯,再按退回按鈕使頂桿復位,進行下一次澆鑄。過程要求如圖2所示。

4.結束語
實際應用結果表明，離心鑄造機自動控制系統采用NT31C觸摸屏與PLC控制變頻器實現了恒加速度澆注，使其鑄件橫斷面上各半徑處材質的致密性基本一致，產品內在質量得到了有效改善；簡化了控制系統結構，大大提高了控制系統的實時監控性，有效的降低了成本；達到了預期的控制效果，提高了生產效率，節約了材料。該項應用促使離心鑄管生產設備的自動化水平上了一個新的臺階，對傳統的離心鑄管生產設備升級換代起到積極推動作用。同時，自動化技術的使用，有利于企業實施綜合自動化管理，使企業從粗放型向集約型轉化。

作者簡介
李亮亮 常務副經理 現就職于濱州市正道機械制造有限公司。