基于計算機自動控制及PLC技術的差壓鑄造過程自動化控制設計

周鋒 趙林

【摘 ?要】對于差壓鑄造來說，要想實現自動化控制系統，就要對計算機自動控制及PLC技術進行綜合運用，從而實現工序自動化。本文為了提高鑄造效率和鑄件質量，實現氣路系統全工序的自動化控制，結合自動化控制系統的原理以及差壓鑄造設備的特征，對氣路系統設計進行了相應的分析探究。

【關鍵詞】計算機自動控制;PLC技術;差壓鑄造

在差壓鑄造中綜合運用計算機自動控制及PLC技術建立的自動化控制系統，可以提高鑄件的質量，降低大維修的幾率，并提高系統運行的穩定性。基于此，本文對于基于計算機自動控制及PLC技術的差壓鑄造過程自動化控制設計進行的研究具有一定的現實意義與重要性。

一、差壓鑄造設備的特征

（一）差壓鑄造金屬液

高質量的鑄件的形成常常是在在密封罐內差壓鑄造金屬液在一定氣體壓力下充型，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;三是金屬液表面被鑄型內部氣壓所作用，有效地改善了鑄件的表面質量，加大了氣體氣膜的密度;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]。

（二）差壓鑄造金屬型

屬型的鑄造也是差壓鑄造所選擇的，而砂型鑄造則是在實踐中，生產量較小時，常常會選擇的。反之，金屬型則是生產量較大時，常常會選擇的。對于鑄件的重量，現階段并沒有一個特定、明確的限制，其中厚度為8m、直徑為540mm的為最大的鑄造件，且常用的鑄造合金材料有鑄鋼、鋅合金、鋁合金等。

（三）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五個子系統構成，分別為過濾、進氣、壓縮、排氣以及氣源系統。而輔助和主體則為差壓鑄造設備的兩大組成部分，如圖一所示，結合圖一發現主體部分主要包括上密封罐、下密封罐、中間隔板以及開液管等。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，實現充型，形成氣壓差。

二、氣路自動控制系統在差壓鑄造中的設計

差壓鑄造過程自動控制系統的子系統之一就是氣路控制系統，氣路控制系統主要由排氣、進氣調壓以及氣源過濾三個子系統組成。因此，在對氣路自動控制系統進行設計時，可以分為設計排氣系統、進氣調壓系統以及氣源過濾系統三部分來完成[2]。

（一）設計氣源過濾系統

壓縮空氣是差壓鑄造的動力來源，然而由于空氣夾雜著油性物質和水分而不夠潔凈，因此為了確保進入底座的空氣潔凈，要進行妥善地在空氣進入系統之前進行處理，從而為提高鑄件質量奠定良好的基礎，確保鑄件質量以及鑄造設備能夠正常運行。為了確保空氣中的油性物質、水得到分離，油水分離器和冷卻吸附干燥機通常會被綜合運用對空氣進行處理。與此同時，為了確保整個系統正常運行，差壓鑄造需要源源不斷地潔凈空氣，對于確保系統運行過程中壓力的穩定性，提高壓縮空氣的穩定性，就必須采用先進的技術。儲氣罐體積在進行系統設計時要超過上、下密封罐體積之和，并且得到的壓縮空氣在經過處理后，其凈化處理還需要深入進行。其中可以分為兩種情況：第一，壓縮空氣在差壓鑄造系統中的管徑小于1時，深入凈化需要經過過濾器、減壓閥等;第二，壓縮空氣在差壓鑄造系統中的管徑大于1時，深入凈化需要同時使用集中設備。

（二）設計進氣調壓系統

管道、節流閥、下密封罐、上密封罐等通常為進氣調壓系統的組成。壓縮氣體在其正常運作時會同時進入到上下密封罐中，等壓力在上下密封罐中平衡后，再對閥門進行調整，以此實現增加下密封罐壓力或者減小上密封罐壓力的效果。然而，設計的進氣管道的路徑如果存在差異并不一致，那么壓力差在上、下密封罐同時進氣的情況下仍會存在。所以，結合實況進行恰當的設計以及管路設計合理的重要性是設計時需要特別注意的。鑄造金屬液會由于過大的上密封罐壓力出現氣泡，也會由于過小的上密封罐壓力而提前充型。對于提高鑄件質量來說，以上兩種情況均有不利的影響。

進氣時結合圖一，可以同時打開電磁閥L3、L2以及LI，等到壓力需求被密封罐聯通滿足后，再關閉電磁閥L3、L2以及LI。結束進氣后，首先打開電磁閥L5，接著電磁閥 L8、L7、L6這三個閥門再依次按照順序打開，同時為了形成壓力差，而減小上密封罐壓力，開始上升鑄造金屬液，直到充型這一工藝的完成。系統運作過程中，結合設計要求J8、J7、J6這三個節流閥要按照順序進行調節。密封罐在系統實際運行過程中無論設計如何完美常常會出現壓力逐漸下降的情況，都不能夠絕對密封，因此為了保證鑄件質量，促使系統正常運行，確保密封罐壓力差的穩定性要及時調整節流閥J9，從而奠定良好基礎給鑄件質量和工作效率的提高。

（三）設計 排氣系統

最后一道差壓鑄造的工序就是排氣系統。在完成穩定壓力差工序后，為了將氣體排出，使上下密封罐的壓力達到平衡狀態，要整合調整節流閥和電磁閥，打開電磁閥L3。如果意外事件在差壓鑄造過程中出現，就要進行緊急滑壓，對排氣閥門進行調整，這一過程需采用手動方式。電磁閥L3在實際操作過程中不能打開。不然會造成壓力驟變以及無法估量的后果，所以，要對節流閥J3進行調整，是壓力在上下密封罐之間相等，并打開電磁閥L4，進行排氣。

綜上所述，為了實現控制差壓鑄造過程的目標，在差壓鑄造過程自動化控制系統的建立中需要運用PLC技術與計算機自動控制。在實踐中應用該系統，可以提高差壓鑄造的生產力，尤其是該系統操作簡單，還能夠提高鑄件質量，降低鑄造設備大維修的幾率，并提高穩定性。總而言之，該系統可以促使鑄造業獲得一個更好地發展，能夠更好的適應社會發展的需求。

參考文獻：

[1]繆麗玲.基于計算機自動控制及PLC技術的差壓鑄造過程自動化控制設計[J].自動化應用，2018（06）：39-41.

[2]宋瑩瑩.基于計算機自動控制及PLC技術的差壓鑄造過程自動化控制設計[J].電子測試，2018（11）：93-94.

（作者單位：沈陽蘭昊新能源科技有限公司）