壓鑄機壓力系統保護裝置改造

邢鵬超

（淄博火炬能源有限責任公司三分廠，山東淄博 255056）

1 問題

淄博火炬能源有限責任公司使用壓鑄機生產蓄電池正板柵（熔鉛鍋將鉛錠熔化，經壓鑄機將熔化的鉛液壓射到模腔成型）。設備多年使用后，液壓系統故障率隨之上升，同時，部件磨損造成設備精度下降，導致所生產的板柵成型不滿，出現中空、斷筋現象。調大系統壓力后，出現板柵毛刺過多現象；同時，系統壓力增大后，鎖模力度變大，加重鎖模機構偏心套、偏心軸磨損及支撐板的斷裂，造成設備故障停機，影響正常生產秩序，增加維修成本。為此，對壓鑄機壓力系統加裝限壓保護裝置勢在必行。

2 分析

目前，壓鑄機無壓力系統保護裝置。當生產任務較重，并且壓鑄機使用年限較長時，液壓系統故障率必定上升，典型癥狀是壓力不穩、系統掉壓、升壓慢；加之模具處于受熱、受壓的工作環境下，長時間的積累造成微小變形。在上述原因作用下，所生產的板柵通常會出現中空、斷筋現象。為了將板柵鑄滿，只有通過加大系統壓力（無效情況下更換油泵），調整鎖模的偏心距離。這種情況下，板柵雖然能打滿，但這是靠增大系統壓力，調整鎖模的偏心距離為代價換來的。如果系統壓力調整過大，又會出現板柵毛刺過多現象。設備長期處于高壓狀態下運行，將造成以下后果。

（1）模具在高溫、受壓的環境下會進一步變形，板柵會再次出現毛刺的現象，在毛刺出現較多的地方，局部調整偏心套，增加模具局部的受力，使定模、動模緊密鎖緊，以消除毛刺。模具在整體受力不勻的狀態下生產，會進一步變形，之后，再通過調整偏心套來改善毛刺現象。長此下去，形成惡性循環，導致模具變形或報廢。

（2）系統壓力增大，會導致所有支路的壓力同步增加，造成各分部動作時間的縮短及力度的增加。例如，壓射油缸力度增加導致的活塞環與缸體卡死，以及缸體內壁的損傷；油缸密封組件的損壞導致的泄漏；鎖模力度的增加導致支撐板斷裂以及偏心套、偏心軸的磨損；油泵的損壞及電機過載而燒壞定子繞組。

為此，對壓力系統加裝限壓保護裝置，可有效減少上述現象的發生，減少停機損失。

3 改造實施

3.1 技術方案

通過在閥座上安裝帶模擬量輸出的壓力傳感器，實時監控系統壓力，并將采集到的壓力模擬信號送入A/D 模塊，經PLC數字化處理并與觸摸屏“系統壓力設定值”（此數值只有管理員才有權修改）比較，當采集信號大于“系統壓力設定值”時，觸摸屏報警提示：系統壓力超過設定值，請減壓運行。如果采集信號大于系統壓力設定值，操作人員未及時調低系統壓力，30 s 后，自動關閉油泵，進入停機保護狀態，避免油泵、鎖模機構、模具的損壞。

3.2 硬件配置（表1）

表1 硬件配置

3.3 安裝及接線。

將壓力傳感器安裝在液壓組件閥板上，進行壓力采樣，其輸出的420 mA 信號接入模擬量輸入模塊CPM1A-AD041，聲光報警器接入PLC 輸出點101.06，油泵停止信號接入101.07。

3.4 系統壓力模擬量與數字量之間的換算

當模擬量是20 mA 時，對應PLC 讀取的數字量是6000，當模擬量是4 mA 時，對應PLC 讀取的數字量是0。與壓力傳感器040 MPa（0400 bar），420 mA 建立對應關系。就壓力傳感器而言，即數字量是0 時，對應的壓力是0 MPa，數字量是6000時，對應的壓力是40 MPa。

根據上述分析，得出一個壓力線性比例關系，假設PLC 讀到的數字量是N，對應的壓力模擬量是P，則數字量N 與模擬量P 的對應關系為P=40N/6000。

3.5 CPM1A-AD041 模塊特性

CPM1A-AD041 是4 路模擬量輸入單元。模擬量輸入信號選擇420 mA，分辨率1/6000（滿量程）。I/O 分配：模擬輸入單元的通道分配是從分配給CPU 單元或前一個擴展單元最后一個通道開始的。m 為分配給CPU單元或前一個擴展單元最后一個輸入通道，n 為其最后一個輸出通道。

3.6 HMI 和PLC 程序（圖1 和圖2）

圖1 HMI 壓力系統監控畫面

圖2 PLC 程序

3.7 系統調試及運行效果

在正常生產的情況下，系統壓力所需的最小工作壓力為10 MPa，故在觸摸屏壓力監控畫面將系統壓力設定值輸入10 MPa，設備正常運行后，報警器不工作。將系統壓力設定值更改為9 MPa，報警器聲光報警，30 s 后，油泵自動停止運行。壓力監控系統工作可靠，運行穩定。

4 應用情況

目前，壓力監控系統已安裝使用1年多，整套裝置測量準確，控制可靠，能有效起到超壓預警及保護作用。該項目可在所有設備推廣使用。