一種基于PLC的自動化壓鑄系統(tǒng)研究

摘" 要：工件壓鑄是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工序，為清晰展現(xiàn)工件的壓鑄過程，文章介紹了一種用于模擬工件壓鑄過程的自動化生產(chǎn)線，并介紹了該壓鑄系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理和控制系統(tǒng)，設(shè)計了氣動控制回路，進行了模擬壓鑄實驗。通過實驗清晰的呈現(xiàn)了工件的壓鑄過程，為后期實現(xiàn)工件真正的自動化壓鑄奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：壓鑄;生產(chǎn)線;控制系統(tǒng);實驗

中圖分類號：TH112" " " "文獻標志碼：A" " " " "文章編號：2095-2945（2021）13-0074-03

Abstract： Die casting is commonly used in industrial production process. In order to clearly show the die casting process of workpiece， this paper introduces a kind of automatic production line for die casting process and the composition of the die casting system. Besides， working principle and control system are introduced， the pneumatic control circuit is designed and the die casting experiment is conducted. The experiment shows the workpiece die casting process clearly， and lays the foundation for real automatic die casting of workpiece.

Keywords： die casting; production line; control system; experiment

壓鑄機是一種用于對工件進行壓力鑄造的機器，至今已有150多年歷史，近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，汽車、飛機、坦克以及工業(yè)生產(chǎn)的許多部件均需用到壓鑄技術(shù)，壓鑄生產(chǎn)已成為工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，壓鑄技術(shù)的發(fā)展也成為評價一個國家鑄造水平的重要參考[1-8]。

工業(yè)機器人是近代科技發(fā)展的產(chǎn)物，是電子、機械、計算機、物理等多學(xué)科綜合發(fā)展的產(chǎn)物，主要由機器人本體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作空間大、靈活程度高等特點。近年來，我國工業(yè)機器人技術(shù)迅速發(fā)展，機器人已成功應(yīng)用在物料包裝、搬運、工件打磨拋光、焊接等方面，機器人的出現(xiàn)節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了勞動效率和工廠自動化水平，工業(yè)機器人也正向著高精度、高速度、高功能等方面發(fā)展。

本文介紹了一種利用工業(yè)機器人來模擬壓鑄機工作原理的壓鑄系統(tǒng)，該模擬系統(tǒng)可將壓鑄機工作流程用生產(chǎn)線的方式呈現(xiàn)出來，使大家方便了解壓鑄機工作原理，為后期實現(xiàn)自動化壓鑄奠定了基礎(chǔ)。

1 壓鑄系統(tǒng)介紹

本文介紹的模擬壓鑄自動化生產(chǎn)線由ABB IRB120機器人、控制系統(tǒng)、閥島、氣缸、料架、傳感器、傳送帶、動模和定模等構(gòu)成，如圖1所示。其中，ABB IRB120機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、動作敏捷、精度高、質(zhì)量小等優(yōu)點，因此本文選用該型號機器人。ABB IRB120機器人末端選用氣動吸盤對工件進行抓取。該自動化壓鑄系統(tǒng)工作原理為：當工件放置在料架1內(nèi)時，料架1旁的電磁傳感器1對料架進行檢測，當檢測到料架1內(nèi)有工件時，料架1旁的氣缸1開始工作，氣缸1伸出，將工件從料架1內(nèi)移動到傳送帶上，傳送帶將工件移向機器人方向，傳送帶末端裝有電磁傳感器2，當電磁傳感器2檢測到工件到來時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令使傳送帶停止運動，此時工件處于靜止狀態(tài)。當傳送帶停止運動后，機器人開始對靜止的工件進行抓取，并將工件放置在定模的料架2內(nèi)，當料架2旁的電磁傳感器3檢測到有工件放入時，壓鑄機動模旁的氣缸2開始工作，通過氣缸2的內(nèi)缸推動壓鑄機動模開始運動，當動模與定模接觸后，動模旁的氣缸3開始工作，氣缸3的內(nèi)缸推動壓鑄器實現(xiàn)對定模內(nèi)工件的壓鑄，當壓鑄過程完成后，氣缸3停止工作，氣缸3內(nèi)缸縮回，氣缸2也停止工作，氣缸2的內(nèi)缸縮回，使得動模回到初始位置，機器人末端吸盤將工件從壓鑄機定模內(nèi)取出并放置在工件架上，此時整個自動化壓鑄系統(tǒng)工作完畢。該壓鑄模擬系統(tǒng)通過多傳感器自動化形式實現(xiàn)了對工件的自動壓鑄功能，是現(xiàn)實壓鑄系統(tǒng)的縮小版本，壓鑄機工作原理以自動化形式呈現(xiàn)了出來，使人們清楚地了解壓鑄機的工作原理。

2 控制系統(tǒng)介紹

本文選用PLCS7-200實現(xiàn)對整個壓鑄模擬系統(tǒng)的控制，S7-200系列PLC集成24V負載電源，具有多種IO通信接口，可直接連接到執(zhí)行器和傳感器。通過IO通信接口可實現(xiàn)與外部系統(tǒng)的通信，完成氣缸的工作、工件的傳送、傳感器的識別、工件的抓取等功能，完成與上位機之間的信息交互，實現(xiàn)壓鑄系統(tǒng)的自動化控制。該型號PLC應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，適用于機械、電子、機床、機器人等多種工業(yè)自動化生產(chǎn)線的控制，操作容易，方便與從站系統(tǒng)連接，具有極高的性價比。

3 氣動系統(tǒng)介紹

該壓鑄模擬系統(tǒng)應(yīng)用了多個氣缸，且機器人末端手抓采用氣功吸盤，實現(xiàn)吸盤對工件的搬運。本文的氣動系統(tǒng)主要包括氣泵、氣缸、吸盤、流量控制閥、方向控制閥、氣管以及執(zhí)行元件等構(gòu)件，機器人吸盤實現(xiàn)對工件的吸取，氣缸實現(xiàn)對工件的推送、壓鑄以及控制動模的運動。

4 機器人模擬工件壓鑄實驗

為清晰描述工件壓鑄過程，通過該機器人自動化生產(chǎn)線進行實驗。編制好控制程序后，機器人將工件順利投放到料架1中，料架1旁的氣缸1伸出，將工件移送到傳送帶上，傳送帶將工件運送到傳送帶終點時傳送帶停止運動，此時機器人對工件進行抓取，并將工件放置在定模料架2內(nèi)。壓鑄機動模旁的氣缸2推動壓鑄機動模運動，當動模與定模接觸后，動模旁的氣缸3推動壓鑄器實現(xiàn)對定模內(nèi)工件的壓鑄，當壓鑄完成后，氣缸3停止工作，氣缸2內(nèi)缸縮回，動模回到初始位置，機器人末端吸盤將工件從壓鑄機定模內(nèi)取出并放置在工件架上，整個自動化壓鑄系統(tǒng)工作完畢。該實驗完整地呈現(xiàn)了工件的壓鑄過程，實驗過程無問題情況出現(xiàn)，說明控制程序的正確性（見圖2）。

5 結(jié)論

本文介紹了一種基于PLC的自動化模擬工件壓鑄系統(tǒng)，該壓鑄系統(tǒng)由ABB IRB120機器人、控制系統(tǒng)、閥島、氣缸、料架、傳感器、傳送帶、動模和定模等構(gòu)成，對工件壓鑄系統(tǒng)工作原理、控制系統(tǒng)進行了介紹，介紹了氣動控制回路并進行了模擬壓鑄實驗。通過實驗清晰地呈現(xiàn)了工件的壓鑄過程，為后期實現(xiàn)工件真正的自動化壓鑄奠定了基礎(chǔ)。

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