基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统的制作方法

本实用新型涉及混砂机领域，特别地，涉及一种基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统。

背景技术：

传统的混砂机液料供给主要是以人工通过对变频器的设定控制电动机，从而驱动液料泵，再通过液料阀进入雾化喷嘴。有几种液料就有几个液料系统，这些系统是分开独立的。液料供给量的多少和控制主要是通过变频器的设定来决定的，即要预先在变频器上进行设定，既费时又不准确，且没有良好的人机界面，尤其是各类影响混砂质量的因素一旦发生变化，更无法做到在线实时控制。

固化剂加入的量对砂模的整形和强度起着至关重要的作用，也会影响铸件的质量。固化剂是由泵通过管道射入到砂子螺旋输送机里的，而砂子的输送速度是固定的，那么影响固化剂加入量的因素就是固化剂泵的电机频率。

在传统方法中，一般采用固定酸度或固化速度的一种固化剂，且固化剂频率都是由经验丰富的老师傅手动进行设置，此法弊端有三：

(1)准确度差。只要是手动调节，难免有所偏差，而人的惰性使然，不会调节得很精确，甚至在某些场合，会出线漏调、错调的现象。

(2)继承性差。一旦老师傅退休或辞职，新人短时间内很难掌握频率的调节规律，青黄不接，势必影响工厂的生产效率。

(3)可操作性不强。由于实际生产中影响混砂质量的各种因素经常变化，通过调节一种单一的固化剂(酸度一定或固化速度一定)的加入量来控制混砂质量已经不足以调整。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统，以解决传统通过人工对变频器预先设定控制液料泵导致费时、准确度差的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统，包括触摸屏、与触摸屏连接的PLC控制单元、通过温度转换模块连接至PLC控制单元的砂温传感器、与PLC控制单元连接的变频器、以及与变频器对应连接的固化剂泵，砂温传感器用于采集砂斗中温度，并将采集到的温度信号经温度转换模块转换后传送给PLC控制单元；PLC控制单元用于接收温度信号并传输给触摸屏、以及用于接收触摸屏传输的控制信号；触摸屏用于接收PLC控制单元传送的温度信号并实时显示温度信息、以及供操作者输入控制信号；变频器用于接收PLC控制单元传输的控制信号并根据控制信号控制固化剂泵的电机频率。

进一步地，PLC控制单元连接第一变频器和第二变频器，第一变频器与第一固化剂泵对应连接，第一固化剂泵连通第一固化剂桶，第一固化剂泵通过第一输送管连接至雾化喷嘴；第二变频器与第二固化剂泵对应连接，第二固化剂泵连通第二固化剂桶，第二固化剂泵通过第二输送管连接至雾化喷嘴；第一固化剂泵、第二固化剂泵分别驱动第一固化剂桶、第二固化剂桶内的两种不同固化剂液料分别通过第一输送管、第二输送管送至雾化喷嘴，并由雾化喷嘴进入混砂机搅笼。

进一步地，第一输送管上设置有连接至第一固化剂桶的第一回流管；第二输送管上设置有连接至第二固化剂桶的第二回流管。

进一步地，控制系统还包括分别用于控制两种固化剂液料输送的第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀设置于雾化喷嘴和第一固化剂泵之间的第一输送管上，第二电磁阀设置于雾化喷嘴和第二固化剂泵之间的第二输送管上，PLC控制单元分别连接第一电磁阀和第二电磁阀，用于控制二者的通断电。

进一步地，PLC控制单元通过以太网接口连接至交换机，交换机连接至触摸屏。

进一步地，PLC控制单元包括电源模块、中央处理模块、开关量输入输出模块和模拟量输入输出模块；电源模块的输入端连接外部电源，输出端连接至中央处理模块、开关量输入输出模块和模拟量输入输出模块的电源输入；中央处理模块分别与开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块以及触摸屏连接；模拟量输入输出模块连接至变频器。

进一步地，砂温传感器经温度转换模块连接至模拟量输入输出模块。

进一步地，触摸屏安装于混砂机的小臂最前端。

本实用新型采用PLC控制单元作为控制核心，触摸屏作为人机交互界面，对混砂机的固化剂泵的频率进行开环控制，同时增加砂温传感器实时采集砂斗中温度，并将温度值传送至PLC控制单元，当工作人员在触摸屏上进行操控输入控制信号时，PLC控制单元接收控制信号并传输给变频器，实现对变频器在线的频率设定和调整功能，进而由变频器输出信号以控制固化剂泵的电机转速，从而使固化泵的输出流量随设定值的变化而变化，使砂型的强度和固化达到合理和稳定，可实现在线实时的自动控制，提高控制的准确率，并可保证不同环境、不同生产对象下的出砂质量，减少液料不必要的浪费。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统的结构框图；

图2是本实用新型优选实施例的基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统的电气部分的连接示意图。

附图标记说明：

1、触摸屏；2、PLC控制单元；20、电源模块；21、中央处理模块；22、开关量输入输出模块；23、模拟量输入输出模块；3、砂温传感器；30、温度转换模块；4、第一变频器；40、第一固化剂泵；41、第一固化剂桶；42、第一输送管；43、第一回流管；5、第二变频器；50、第二固化剂泵；51、第二固化剂桶；52、第二输送管；53、第二回流管；6、雾化喷嘴；7、混砂机搅笼；8、交换机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参照图1，本实用新型的优选实施例提供了一种基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统，主要包括电气部分和与电气部分连接的液料输送混合部分。电气部分主要包括触摸屏1、与触摸屏1连接的PLC控制单元2、通过温度转换模块30连接至PLC控制单元2的砂温传感器3、与PLC控制单元2连接的变频器、以及与变频器对应连接的固化剂泵。砂温传感器3用于采集砂斗中温度，并将采集到的温度信号经温度转换模块30转换后传送给PLC控制单元2。PLC控制单元2用于接收温度信号并传输给触摸屏1、以及用于接收触摸屏1传输的控制信号。触摸屏1用于接收PLC控制单元2传送的温度信号并实时显示温度信息、以及供操作者输入控制信号。变频器用于接收PLC控制单元2传输的控制信号并根据控制信号控制固化剂泵的电机频率。

本实用新型采用PLC控制单元2作为控制核心，触摸屏1作为人机交互界面，对混砂机的固化剂泵的频率进行开环控制，同时增加砂温传感器3实时采集砂斗中温度，并将温度值传送至PLC控制单元2，当工作人员在触摸屏1上进行操控输入控制信号例如频率参数时，PLC控制单元2接收控制信号并传输给变频器，实现对变频器在线的频率设定功能，进而由变频器输出信号以控制固化剂泵的电机转速，从而使固化泵的输出流量随设定值的变化而变化，使砂型的强度和固化达到合理和稳定，可实现在线实时的自动控制，提高控制的准确率，并可保证不同环境、不同生产对象下的出砂质量，减少液料不必要的浪费。

本实用新型的控制系统可实现手动设定频率和自动控制频率两种方式。手动则人工输入频率，自动则根据控制因变量主要因素选择频率组选择按钮，根据控制因变量次要因素选择微调参数按钮。控制因变量主要因素为砂模大小和砂模层次，控制因变量次要因素为固化剂的各项参数，包括角形系数、灼减量，固化剂含酸量、环境温度等。

进一步地，本优选实施例用于对混砂机的两种不同性质(不同酸度或不同固化速度—快慢酯)的固化剂的用量实现开环控制。PLC控制单元2连接第一变频器4和第二变频器5，第一变频器4与第一固化剂泵40对应连接。

本实用新型中，液料输送混合部分主要组成如下：第一固化剂泵40连通第一固化剂桶41，第一固化剂泵40通过第一输送管42连接至雾化喷嘴6。第二变频器5与第二固化剂泵50对应连接，第二固化剂泵50连通第二固化剂桶51，第二固化剂泵50通过第二输送管52连接至雾化喷嘴6。第一固化剂泵40、第二固化剂泵50分别驱动第一固化剂桶41、第二固化剂桶51内的两种不同固化剂液料分别通过第一输送管42、第二输送管52送至雾化喷嘴6，并由雾化喷嘴6进入混砂机搅笼7与原砂进行混制。

本实用新型的控制系统，根据各类影响混砂质量的因素的变化，工人在触摸屏1上对变频器的频率做出实时调整，改变两种固化剂的用量，使砂型的强度和固化达到合理和稳定，从而保证不同环境、不同生产对象下的出砂质量，减少液料不必要的浪费。

进一步地，第一输送管42上设置有连接至第一固化剂桶41的第一回流管43。第二输送管52上设置有连接至第二固化剂桶51的第二回流管53。第一回流管43和第二回流管53可将多余的固化剂流回相应的第一固化剂桶41和第二固化剂桶51中，实现液料的合理利用，减少液料的浪费。

进一步地，控制系统还包括分别用于控制两种固化剂液料输送的第一电磁阀(未图示)和第二电磁阀(未图示)，第一电磁阀设置于雾化喷嘴6和第一固化剂泵40之间的第一输送管42上，第二电磁阀设置于雾化喷嘴6和第二固化剂泵50之间的第二输送管52上，PLC控制单元2分别连接第一电磁阀和第二电磁阀，用于控制二者的通断电。

参照图2，本实用新型基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统，第一变频器4和第二变频器5通过断路器连接至总电源，由断路器控制二者的开关。PLC控制单元2则连接至直流电源。总电源还连接备用开关和插座，以供应急使用。

PLC控制单元2通过以太网接口连接至交换机8，交换机8连接至触摸屏1。可实现PLC控制单元2与触摸屏1一定距离的通讯连接。具体地，触摸屏1可安装于混砂机的小臂最前端，方便工人实时查看和设定频率。而承载有PLC控制单元2的主控制柜则可安置于距混砂机一定距离的范围内，使用更灵活。

进一步地，PLC控制单元2包括电源模块20、中央处理模块21、开关量输入输出模块22和模拟量输入输出模块23。电源模块20的输入端连接外部电源，输出端连接至中央处理模块21、开关量输入输出模块22和模拟量输入输出模块23的电源输入。具体地，电源模块20接直流电源输入。中央处理模块21分别与开关量输入输出模块22、模拟量输入输出模块23以及触摸屏1连接。模拟量输入输出模块23连接至所述变频器。本实施例中，模拟量输入输出模块23连接至第一变频器4和第二变频器5。PLC控制单元2中的中央处理模块21连接至交换机8，再由交换机8连接至触摸屏1。当工人在触摸屏1设定频率参数时，设定结果输入至PLC的相应寄存器中，PLC根据寄存器内的频率设定值，控制模拟量输入输出模块23产生不同的输出量以控制第一变频器4和第二变频器5，进而控制第一固化剂泵40和第二固化剂泵50的工作，从而实现了根据触摸屏1上的设定频率调节固化剂液料流量的功能。

进一步地，砂温传感器3经温度转换模块30连接至模拟量输入输出模块23。砂温传感器3采集砂斗中温度信号并传送给温度转换模块30，温度转换模块30将温度信号转换成模拟信号输入PLC控制单元2中的模拟量输入输出模块23，具体地，经其中的模拟量输入模块传输至中央处理模块21，再经交换机8传输至触摸屏1进行显示。

本实用新型的基于PLC的混砂机固化剂液料控制系统，其开环控制过程大致如下：

系统工作时，砂温传感器3测量砂温后输出的信号通过转换传给PLC控制单元2，经过传输在触摸屏1上实时显示，工人以此作为参考，在不同模具和不同砂种类的固化剂基准频率的基础上进行微调，调整后的频率信号经PLC控制单元2传给变频器，从而驱动固化剂泵工作，此时两种不同的固化剂由泵输送至雾化喷嘴6，经由喷嘴喷入混砂机搅笼7，完成固化剂液料的控制与输送。

系统工作时，控制两类固化剂输送的电磁阀安装在雾化喷嘴6和固化剂泵之间，其通/断电受PLC控制单元2控制。

在铸造工艺来讲，影响固化剂泵电机频率的因素主要有二：

(1)模具的大小。一般按照模具尺寸把模具大小分为三类：

1)小于1000mm，称之为小模；

2)1000mm到2000mm，称之为中模；

3)大于2000mm，称之为大模；

(2)砂子相对位置。一般按照砂子相对于铸件的远近分为三类：

1)紧贴铸件，称之为芯砂；

2)处于中间，称之为面砂；

3)在最外层，称之为背砂；

三三得九，在上述因素的影响下，共派生出九套频率，称之为基准频率。

除了主要因素之外，还有一些次要因素可以影响固化剂泵电机频率，有含酸量、环境温度等。这些次要因素影响比较小，只需要在基准频率的基础上微调即可，正常设定为0HZ即可。而百分比调节选项可以以百分比的形式进行微调，正常设定为100％即可。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。