辊道式自动V法造型圈电气自动化控制

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摘要：设备的自动化控制不仅可以把劳动者从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且可以提高劳动生产率。我公司承接的国内知名上市公司辊道式全自动V法生产线项目，该项目生产低碳合金钢履带板。控制系统是机械设备的核心，全线采用西门子S7-1500PLC通过PROFINET通讯网络实现总控，满足造型圈的速度、负压、位置的快速调节和控制要求。该造型圈自动化程度高，工艺流程先进，运行平稳可靠，提高了生产效率和质量，降低生产、管理和制造成本。

关键词：全自动V法生产线;Profinet通讯；自动化控制；分布I/O

1控制系统要求

控制系统要求上位机（PC）采用工业控制计算机；配置诊断监控软件、编程软件，要求具有故障诊断（电气、机械、液压），实时报警显示、存贮、打印功能、动态显示造型线及单机动作流程（工作状态）功能。检测显示生产信息、维修、管理数据等功能，调整设置工艺参数、PLC内部参数（如砂箱加砂时间、振实时间等）、编辑PLC程序功能；中央控制器采用西门子S7-1500新型可编程序控制器（PLC）。自动造型圈涉及到的关键节点，造型圈中的转运辊道、移动真空梁行走实现同步和可调节性；移动真空梁和固定梁的真空阀实现移位和自动对接的准确。

2控制系统构成

本设备采用驱动变频器（西门子G120C-PN）、力士乐比例阀、位移传感器、压力传感器+现场HIM(西门子TP1200Comfort)+PLC（西门子S7-15001515-2PN）+中央上位控制室(西门子WINCC)+工业物联智控远程监控系统的控制方式，如图1所示。在现场HIM可启停设备，设定工艺参数，显示控制参数、动态流程图、设备运行状态、运行实时数据和故障报警信息（如图2所示）等。控制参数可在HIM上设定与显示，主要参数的实时数据既能在HIM显示，也能上传中央上位监控系统的记录和保存。修改关键工艺参数时，需要输入登录密码，防止未授权的人员进入系统，操作或修改数据，引起人身和设备事故。系统具有三级管理权限，依次为操作员、工程师和管理员。每个登录账号有相应的密码，如图3所示。现场所有的输入、输出和模拟量信号均采用ProfinetIO设备，即分布式I/0模块，ET200SP进行采集（如图4所示）。同时PLC与传动变频器之间采用Profinet通讯，实时交换数据。可视化HIM、变频驱动均采用Profinet总线电缆链接，高响应控制，如图5所示。

3造型线电控系统的特点

PLC采用西门子高级控制器S7-1500系列CPU进行全过程控制，上位机对全线的工作状态和异常情况进行实时监控。上位机与PLC之间采用Ethernet（以太网）通过TCP/IP协议通讯，将PLC得到的关键数据及控制状态显示在上位机屏幕上。中央上位动态监控系统采用全中文工业自动化控制组态软件，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、工程报表、数据曲线等诸多强大功能于一身，预留MES/以太网/MQTT接口，兼容性强。该软件可实现升级换代的功能，对以后的维护和保养非常方便。工业物联智控远程监控系统是从下至上推进的开放式的，以企业为核心的工业互联网平台以及工业大数据平台。以设备的数据采集、数据分析来实现设备管理、运维、在线诊断等多维度、多元数据的融合应用，提供数据建模、大数据分析DIY、智能APP组态开发和分析服务。

4工艺控制流程

将3套模型分别固定在六个工位的负压转运箱上→覆膜器自动覆膜→固定梁真空阀自动对接*→浇口、帽口放置完成和喷涂完毕放行→固定梁和移动梁真空阀自动转换、对接*→覆膜侧移动梁和覆膜、粘帽口、喷涂工位的负压转运箱同步移动一个工位→模型车至烘干加砂侧→扣空箱机械手自动扣空箱→烘干侧移动梁、固定梁和起模负压小车的真空阀自动转换、对接*→起模负压小车和背膜工位的负压转运箱同步移动至起模位→烘干侧移动梁和烘干、加砂、背膜工位的负压转运箱同步移动一下工位→涂料烘干和加砂振实→起模机械手自动起箱→砂型、模型转运车至覆膜侧，这样一个造型循环结束。再次重复循环以上动作组成了自动造型圈（*表示真空阀是根据移位需要依次开启和关闭，需要时自动开启，不需要时自动关闭，节省真空的使用量）。该设备通过稳定、先进、精准的程序实现了整个造型转运流程中无需人员参与，依靠工程自动化完成了复杂的移位真空对接、同步移位造型工作，提高了生产效率和质量。

5结语

通过介绍辊道式V法自动造型圈的电气自动化控制系统的要求、配置和特点，从现场Profinet总线、分布式I/O到中央处理器，再从中央处理器到工业物联智控远程监控，为V法自动化造型电气控制提供了参考和方法。同时减少了人员数量和生产成本，提高了工作环境而且可以提高生产效率和质量，为自动化生产提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1]李邵亮.六工位辊道式V法自动造型线生产履带板[J].中国铸造装备与技术，2021（1）：17-19.

[2]谢一华,谢海洋.年产12000t汽车后桥半自动V法铸造生产线[J].中国铸造装备与技术，2010（3）：51-54.

作者:张亚辉 李邵亮 徐业舒 单位:青岛恒林工业集团股份有限公司