1 引言
鑄造是人類掌握最早的一種金屬熱加工成形工藝，已有約6000年的曆史，是現代機械製造工業的基礎工藝。鑄造過程是將金屬熔煉成符合一定要求的液體並澆進鑄型裏，經冷卻凝固、清整處理後得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件(零件或毛坯)的工藝過程。鑄造生產的毛坯成本低廉，對於形狀複雜、特別是具有複雜內腔的零件，更能顯示出它的經濟性；同時它的適應性較廣，且具有較好的綜合機械性能。
低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由於所用的壓力較低，所以叫做低壓鑄造。其工藝過程是：在密封的坩堝(或電爐)中，通入幹燥的壓縮空氣，金屬液在氣體壓力的作用下，沿升液管上升，通過澆口平穩地進入型腔(金屬型)，並保持坩堝(或電爐)內液麵上的氣體壓力，經過一段時間的保壓，直到鑄件完全凝固為止。然後解除液麵上的氣體壓力，使升液管中未凝固的金屬液流坩堝(電爐)，再由氣缸開型並推出鑄件。低壓鑄造獨特的優點表現在以下幾個方麵：液體金屬充型比較平穩；鑄件成形性好，有利於形成輪廓清晰、表麵光潔的鑄件，對於大型薄壁鑄件的成形更為有利；鑄件組織致密，機械性能高。低壓鑄造是一種低壓強與低速度的充型鑄造方法，利用壓縮空氣作為充型動力，液體金屬充型要求平穩；保壓性好，鑄件成形性好，輪廓清晰、鑄件表麵光潔；要求模具冷卻性好，鑄件組織致密，機械性能高。
2 低壓鑄造自動化係統
2.1 係統結構
工控機和plc在低壓鑄造中的係統構成為了滿足低壓鑄造的要求，把工控機和plc組成一個有機係統，如圖1所示。本係統采用分級控製方式。由工控機完成液麵壓力控製和鑄型溫度(冷卻)控壓鑄造的要求。
圖1 低壓鑄造自動化係統
低壓鑄造機壓力/溫度控製係統的計算機控製係統原理如圖2所示。
圖2 係統原理
圖3 壓力控製係統
y11：進氣主閥(常閉)；
y13：爐子慢泄壓(常開)；
y14：爐子全部泄壓(常開)；
yk1：壓力開關，監測“0”mbar時的爐內壓力。出廠時調節為約50mbar；
yk2：壓力開關，監測最大爐內壓力，出廠時調節為約950mbar；
b1：壓力傳感器，0～1600mbar，4～20ma。檢測爐膛壓力；
b2：壓力傳感器，0～7000mbar，4～20ma。檢測進氣管氣源壓力。
(2)冷卻控製：工控機和由其控製的冷卻控製i/o模板控製了12個(5路風冷、7路風冷+水冷)冷卻通道，可任意選擇若幹個通道工作。對每路冷卻通道均提供了“on”、“off”、“auto”三種工作方式和按時間控製、按溫度控製兩種控製模式。人機界麵有冷卻畫麵，可任意開關調整電磁閥的通斷。
2.3 硬件配置
低壓控製係統配置如下：
(1)panel870麵板式工控機：piii700以上cpu、40g硬盤、128m內存、12液晶顯示屏、觸摸鍵盤、帶軟驅和dvd光驅、usb接口和rj45接口；
(2) 板卡：813b a/d板一套、1751d
i/o板一套、7216繼電器板一套(包括odc5或idc5b固態繼電器)、785繼電器板一套；
(3) s7-300 係列plc：
cpu模塊：cpu314一套，flash eprom 內存卡(64k)一個，ps307電源5a一個，sm321輸入模塊(32點 24v dc)3套，sm322輸出模塊(16點 24v dc)4套，40針端子3個，20針端子4個，480mm導軌1個。
3 項目評價
(1)控製係統實現對機器運行、液壓機械動作、鑄造工藝過程、保溫爐加熱、鑄型冷卻過程中包括壓力、溫度、時間、位置在內的工藝參數進行有效控製。係統具有數據保存功能，能夠存取、調整和管理鑄造參數。
(2) 控製精度高，充型、保壓階段壓力偏差值≤3mbar，升液階段壓力偏差值≤5mbar，升壓階段壓力偏差值≤10mbar。
(3)具有壓力自動補償能力，保溫爐內的壓力可以根據設定的曲線精確、重複再現，而不受保溫爐泄漏、供氣管路氣壓波動和金屬液位變動的影響(保溫爐嚴重泄漏除外)。
(4) 可根據工藝需要自由設定最多達八段的升壓曲線和一段保壓曲線。對於爐膛容積≤800l的爐型，最大升壓速度可達100mbar/s。
(5) 具有友好的人機界麵，可以方便的輸入各類工藝參數。
(6) 具有數據保存及調用功能。每個輪型的鑄造工藝參數可以輸入並確認後自動保存，以後可以直接從係統中調用。
(7) 低壓鑄造控製係統具有故障自檢功能，維修方便。
4 結束語
我國工業控製自動化技術飛速發展，特別是工控機和plc的應用更為成熟，經過近三年的努力，我們成功把工控機和plc同時應用在輪轂低壓鑄造機中。(end)
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