基于计算机自动控制及PLC技术的差压铸造过程自动化控制设计

周锋 赵林

【摘  要】对于差压铸造来说，要想实现自动化控制系统，就要对计算机自动控制及PLC技术进行综合运用，从而实现工序自动化。本文为了提高铸造效率和铸件质量，实现气路系统全工序的自动化控制，结合自动化控制系统的原理以及差压铸造设备的特征，对气路系统设计进行了相应的分析探究。

【关键词】计算机自动控制;PLC技术;差压铸造

在差压铸造中综合运用计算机自动控制及PLC技术建立的自动化控制系统，可以提高铸件的质量，降低大维修的几率，并提高系统运行的稳定性。基于此，本文对于基于计算机自动控制及PLC技术的差压铸造过程自动化控制设计进行的研究具有一定的現实意义与重要性。

一、差压铸造设备的特征

（一）差压铸造金属液

高质量的铸件的形成常常是在在密封罐内差压铸造金属液在一定气体压力下充型，因此带来一系列有利于获得高质量铸件的因素，可以归纳为四个方面：一是高压气体作用下金属液凝固，抑制了析出性气孔的形成;二是铸型内的压力小于金属液表面的气压，消除了铸造的一些缺陷，如缩松、缩孔等，同时还提升了铸件的力学性能;三是金属液表面被铸型内部气压所作用，有效地改善了铸件的表面质量，加大了气体气膜的密度;四是能用气体作用于合金元素，气体高压下，有助于提高气体的溶解度，使气体溶解于金属液中，进而使合金的耐磨性能得到提升[1]。

（二）差压铸造金属型

属型的铸造也是差压铸造所选择的，而砂型铸造则是在实践中，生产量较小时，常常会选择的。反之，金属型则是生产量较大时，常常会选择的。对于铸件的重量，现阶段并没有一个特定、明确的限制，其中厚度为8m、直径为540mm的为最大的铸造件，且常用的铸造合金材料有铸钢、锌合金、铝合金等。

（三）差压铸造气路自动控制系统的结构

差压铸造自动化控制系统主要有五个子系统构成，分别为过滤、进气、压缩、排气以及气源系统。而辅助和主体则为差压铸造设备的两大组成部分，如图一所示，结合图一发现主体部分主要包括上密封罐、下密封罐、中间隔板以及开液管等。而辅助部分主要包括压力表、安全阀、气路控制系统以及压缩机等。其中，密封罐往往会安置在保温炉的上方，且上、下密封罐同时作用下，压力同步后，上密封罐就会排除提起，实现充型，形成气压差。

二、气路自动控制系统在差压铸造中的设计

差压铸造过程自动控制系统的子系统之一就是气路控制系统，气路控制系统主要由排气、进气调压以及气源过滤三个子系统组成。因此，在对气路自动控制系统进行设计时，可以分为设计排气系统、进气调压系统以及气源过滤系统三部分来完成[2]。

（一）设计气源过滤系统

压缩空气是差压铸造的动力来源，然而由于空气夹杂着油性物质和水分而不够洁净，因此为了确保进入底座的空气洁净，要进行妥善地在空气进入系统之前进行处理，从而为提高铸件质量奠定良好的基础，确保铸件质量以及铸造设备能够正常运行。为了确保空气中的油性物质、水得到分离，油水分离器和冷却吸附干燥机通常会被综合运用对空气进行处理。与此同时，为了确保整个系统正常运行，差压铸造需要源源不断地洁净空气，对于确保系统运行过程中压力的稳定性，提高压缩空气的稳定性，就必须采用先进的技术。储气罐体积在进行系统设计时要超过上、下密封罐体积之和，并且得到的压缩空气在经过处理后，其净化处理还需要深入进行。其中可以分为两种情况：第一，压缩空气在差压铸造系统中的管径小于1时，深入净化需要经过过滤器、减压阀等;第二，压缩空气在差压铸造系统中的管径大于1时，深入净化需要同时使用集中设备。

（二）设计进气调压系统

管道、节流阀、下密封罐、上密封罐等通常为进气调压系统的组成。压缩气体在其正常运作时会同时进入到上下密封罐中，等压力在上下密封罐中平衡后，再对阀门进行调整，以此实现增加下密封罐压力或者减小上密封罐压力的效果。然而，设计的进气管道的路径如果存在差异并不一致，那么压力差在上、下密封罐同时进气的情况下仍会存在。所以，结合实况进行恰当的设计以及管路设计合理的重要性是设计时需要特别注意的。铸造金属液会由于过大的上密封罐压力出现气泡，也会由于过小的上密封罐压力而提前充型。对于提高铸件质量来说，以上两种情况均有不利的影响。

进气时结合图一，可以同时打开电磁阀L3、L2以及LI，等到压力需求被密封罐联通满足后，再关闭电磁阀L3、L2以及LI。结束进气后，首先打开电磁阀L5，接着电磁阀 L8、L7、L6这三个阀门再依次按照顺序打开，同时为了形成压力差，而减小上密封罐压力，开始上升铸造金属液，直到充型这一工艺的完成。系统运作过程中，结合设计要求J8、J7、J6这三个节流阀要按照顺序进行调节。密封罐在系统实际运行过程中无论设计如何完美常常会出现压力逐渐下降的情况，都不能够绝对密封，因此为了保证铸件质量，促使系统正常运行，确保密封罐压力差的稳定性要及时调整节流阀J9，从而奠定良好基础给铸件质量和工作效率的提高。

（三）设计 排气系统

最后一道差压铸造的工序就是排气系统。在完成稳定压力差工序后，为了将气体排出，使上下密封罐的压力达到平衡状态，要整合调整节流阀和电磁阀，打开电磁阀L3。如果意外事件在差压铸造过程中出现，就要进行紧急滑压，对排气阀门进行调整，这一过程需采用手动方式。电磁阀L3在实际操作过程中不能打开。不然会造成压力骤变以及无法估量的后果，所以，要对节流阀J3进行调整，是压力在上下密封罐之间相等，并打开电磁阀L4，进行排气。

综上所述，为了实现控制差压铸造过程的目标，在差压铸造过程自动化控制系统的建立中需要运用PLC技术与计算机自动控制。在实践中应用该系统，可以提高差压铸造的生产力，尤其是该系统操作简单，还能够提高铸件质量，降低铸造设备大维修的几率，并提高稳定性。总而言之，该系统可以促使铸造业获得一个更好地发展，能够更好的适应社会发展的需求。

参考文献：

[1]缪丽玲.基于计算机自动控制及PLC技术的差压铸造过程自动化控制设计[J].自动化应用，2018（06）：39-41.

[2]宋莹莹.基于计算机自动控制及PLC技术的差压铸造过程自动化控制设计[J].电子测试，2018（11）：93-94.

（作者单位：沈阳兰昊新能源科技有限公司）