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铸造混砂机出现问题以及PLC技术改造

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-01-09 18:16
摘 要:铸造行业广泛采用混砂机来制造树脂自硬砂用于造型或制芯。 由于铸造环境恶劣, 在设备电器选型和改造时, 要避免外围抗干扰措施不利而使 PLC控制系统的可靠性降低; 还需要一个高质量的程序来保证设备功能的完备性和运行的可靠性。
  混砂机是用液态固化剂和液态树脂与原砂连续混制造型或制芯用的树脂自硬砂的一种设备,在铸造行业应用非常广泛,可与震实台、翻转机、辊道等辅助设备组成造型或制芯机械化流水线。上世纪 80 年代末,安庆中船柴油机有限公司引进了美国 WAF 公司的 10T 混砂机,因其具有混砂均匀、高性能、高效率等优点,在生产中发挥了巨大的作用。但由于铸造环境非常恶劣,多年的服役之后部分电器元件老化损坏,控制系统的核心 PLC 瘫痪,导致整个设备无法正常工作,必须进行技术改造。
 
一、选型匹配
 原混砂机控制系统选用的是美国 AB 系列 SLC150 型可编程序逻辑控制器,该型号 PLC 产品现已淘汰。决定选用目前市场上使用广泛的欧姆龙或西门子系列的产品,经过比较最终采用性价比较高的欧姆龙 CPM2AE 型 PLC。深入研究美国原厂的全部图纸资料,特别是着重对原 PLC 程序梯形图进行分析,充分理解各种控制逻辑关系,在此基础上编制出了与原 AB 系列 PLC 对
 表 1 输入输出分配表
 
开关名称 输入继电器 输出继电器 电器元件名称  
         
螺旋推进器开关 SA1 002 1000 混合砂指示灯
混合砂开关 SA2 003 1001 干砂指示灯
干砂开关 SA3 004 1002 螺旋推进器电机
干砂校准器开关 SB2 005 1004 酸阀
卸载门液位开关 SB3 006 1005 树脂阀
安全开关 SQ3 007 1100 砂闸门和沸腾器阀
酸校准器开关 SB4 008 1101 富砂闸门阀
树脂校准器开关 SB5 009 1102 大臂锁紧阀
富混合 SA2 010      
送料筒仓位料位低开关 SQ1 011      
送料筒仓位料位高开关 SQ2 100      
枢轴式制动器开关 SA5 101      
         

 应的 CPM2AE 的 I/O 地址表,可以确保不损失混砂机原有的所有功能,见表 1。
图 1  优化前 PLC 端子接线图
二、对原方案的优化:
  虽然 CPM2AE 自带 DC24V 电源,可以直接用来接入输入部分,如图 1 B区所示。但考虑到铸造环境的恶劣,接入输入端的 +24V 和 000 号两根导线(见图 1 A 区)如果发生绝缘低或外皮破损两线搭接等现象,PLC 会发出报警信号,导致控制系统无法工作。为避免这一现续流二极管,这对保护 PLC 的输出点很有好处。这次改造项目中使用的是 220V 交流电,故采用了继电器线圈并联浪涌吸收器的方式,图 2 B 区所示。
  在有些控制回路设计中表面看起来似乎很合理,实际上并不可靠。如将点动按钮、急停按钮、过载保护触点、互锁触点等作为 PLC 的输入信号,但由于 PLC 是成批输入、输出的工作方式,当上述按钮或触点动作时,很有可能因反应不及时造成事故。正确的方法是将点动按钮、急停按钮直接控制执行元件。将保护性的触点接在 PLC 输出回路与相应的执行元件串联。
图 2	优化后 PLC 端子接线图

三、编程:
  原来的控制程序相对比较复杂,不便于掌握,甚至出现部分功能失常。绕过 PLC 直接改用继电器法接线实现控制,采用新 PLC 进行技术改造,在原有梯形图上进行升级,简化控制逻辑,当 PLC 的所有输入输出配线完毕时,恢复了一度失常的功能;利用 PLC 内部时间继电器的可调性确保原料定量的精确及混砂过程中最少的头尾砂损失,使混砂机恢复了混砂均匀、高性能、高效率等优点。图 3 为改造后的 PLC 梯形图。
图 3	改造后混砂机梯形图


图 3 改造后混砂机梯形图

四、总结:
 选择替代的 PLC 系列时,需要注意输入输出电源电压以及 I/O 数量相近。在我们的这次改造中,选用一款输入 20 点、输出 10 点的 PLC,降低了成本。由于 PLC 的使用环境恶劣,外围抗干扰措施不利会使 PLC 控制系统的可靠性降低。一个高质量的程序应当具备功能的完备性和运行的可靠性,因此,合理编制 PLC 的应用程序是提高控制系统可靠性的有力措施。不同品牌的 PLC 的编程指令、编程软件都不相同,但编程原理和方法一致,而且编程语言都是梯形图,所以只要稍加学习即可编出满意的程序。
 经改造的设备,4 年运行无故障,达到了改造的目的,创造了很好的经济效益。