压铸机压力系统保护装置改造

邢鹏超

（淄博火炬能源有限责任公司三分厂，山东淄博 255056）

1 问题

淄博火炬能源有限责任公司使用压铸机生产蓄电池正板栅（熔铅锅将铅锭熔化，经压铸机将熔化的铅液压射到模腔成型）。设备多年使用后，液压系统故障率随之上升，同时，部件磨损造成设备精度下降，导致所生产的板栅成型不满，出现中空、断筋现象。调大系统压力后，出现板栅毛刺过多现象；同时，系统压力增大后，锁模力度变大，加重锁模机构偏心套、偏心轴磨损及支撑板的断裂，造成设备故障停机，影响正常生产秩序，增加维修成本。为此，对压铸机压力系统加装限压保护装置势在必行。

2 分析

目前，压铸机无压力系统保护装置。当生产任务较重，并且压铸机使用年限较长时，液压系统故障率必定上升，典型症状是压力不稳、系统掉压、升压慢；加之模具处于受热、受压的工作环境下，长时间的积累造成微小变形。在上述原因作用下，所生产的板栅通常会出现中空、断筋现象。为了将板栅铸满，只有通过加大系统压力（无效情况下更换油泵），调整锁模的偏心距离。这种情况下，板栅虽然能打满，但这是靠增大系统压力，调整锁模的偏心距离为代价换来的。如果系统压力调整过大，又会出现板栅毛刺过多现象。设备长期处于高压状态下运行，将造成以下后果。

（1）模具在高温、受压的环境下会进一步变形，板栅会再次出现毛刺的现象，在毛刺出现较多的地方，局部调整偏心套，增加模具局部的受力，使定模、动模紧密锁紧，以消除毛刺。模具在整体受力不匀的状态下生产，会进一步变形，之后，再通过调整偏心套来改善毛刺现象。长此下去，形成恶性循环，导致模具变形或报废。

（2）系统压力增大，会导致所有支路的压力同步增加，造成各分部动作时间的缩短及力度的增加。例如，压射油缸力度增加导致的活塞环与缸体卡死，以及缸体内壁的损伤；油缸密封组件的损坏导致的泄漏；锁模力度的增加导致支撑板断裂以及偏心套、偏心轴的磨损；油泵的损坏及电机过载而烧坏定子绕组。

为此，对压力系统加装限压保护装置，可有效减少上述现象的发生，减少停机损失。

3 改造实施

3.1 技术方案

通过在阀座上安装带模拟量输出的压力传感器，实时监控系统压力，并将采集到的压力模拟信号送入A/D 模块，经PLC数字化处理并与触摸屏“系统压力设定值”（此数值只有管理员才有权修改）比较，当采集信号大于“系统压力设定值”时，触摸屏报警提示：系统压力超过设定值，请减压运行。如果采集信号大于系统压力设定值，操作人员未及时调低系统压力，30 s 后，自动关闭油泵，进入停机保护状态，避免油泵、锁模机构、模具的损坏。

3.2 硬件配置（表1）

表1 硬件配置

3.3 安装及接线。

将压力传感器安装在液压组件阀板上，进行压力采样，其输出的420 mA 信号接入模拟量输入模块CPM1A-AD041，声光报警器接入PLC 输出点101.06，油泵停止信号接入101.07。

3.4 系统压力模拟量与数字量之间的换算

当模拟量是20 mA 时，对应PLC 读取的数字量是6000，当模拟量是4 mA 时，对应PLC 读取的数字量是0。与压力传感器040 MPa（0400 bar），420 mA 建立对应关系。就压力传感器而言，即数字量是0 时，对应的压力是0 MPa，数字量是6000时，对应的压力是40 MPa。

根据上述分析，得出一个压力线性比例关系，假设PLC 读到的数字量是N，对应的压力模拟量是P，则数字量N 与模拟量P 的对应关系为P=40N/6000。

3.5 CPM1A-AD041 模块特性

CPM1A-AD041 是4 路模拟量输入单元。模拟量输入信号选择420 mA，分辨率1/6000（满量程）。I/O 分配：模拟输入单元的通道分配是从分配给CPU 单元或前一个扩展单元最后一个通道开始的。m 为分配给CPU单元或前一个扩展单元最后一个输入通道，n 为其最后一个输出通道。

3.6 HMI 和PLC 程序（图1 和图2）

图1 HMI 压力系统监控画面

图2 PLC 程序

3.7 系统调试及运行效果

在正常生产的情况下，系统压力所需的最小工作压力为10 MPa，故在触摸屏压力监控画面将系统压力设定值输入10 MPa，设备正常运行后，报警器不工作。将系统压力设定值更改为9 MPa，报警器声光报警，30 s 后，油泵自动停止运行。压力监控系统工作可靠，运行稳定。

4 应用情况

目前，压力监控系统已安装使用1年多，整套装置测量准确，控制可靠，能有效起到超压预警及保护作用。该项目可在所有设备推广使用。