混砂机系统设计

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摘 要：混砂系统是制芯生产线中的重要生产环节。针对混砂系统电气控制要求高，且各部分相互动作配合密切，本系统采用的PLC型号为三菱公司出品的FX2N系列中的FX2N-64MR，该型号输入输出总点数为64。

关键词：混砂机系统 型砂 控制 设计

型砂铸造的过程为：混砂，造型，造芯，合箱，落砂，清理等，要求型砂具有一定的性能。型砂性能对正常生产、铸件质量、铸件废品率、劳动条件等都有直接影响。因此，保证型砂质量是提高铸件质量、铸件合格率的重要环节，而型砂质量又直接受混砂工艺的影响。在混砂工艺中，影响型砂质量的主要原因是物料的加入量和混合时间。因此，必须对加入混砂机中的物料，即原砂、水玻璃、固化剂等，进行定量控制，并对加料顺序和混合时间进行定时控制，以保证型砂质量。

旧式的铸造车间普遍存在工作环境恶劣，设备故障多，自动化程度低。因为采用传统的继电器控制，有时只能手动控制，所以设备故障不断，型砂质量很不稳定，影响产品质量，以致面对生产的不断发展，已无法满足生产需要。

随着计算技术在工业控制中的应用和发展，可编程控制器为混砂机控制开发了广阔的前景。可编程控制器混砂机控制系统可靠性高，自诊断能力强，维修方便，可根据工业现场的实际需要准确设置各种参数，并通过变频器控制调整原砂、水玻璃、固化剂的比例，使得在环境温度变化、型芯模具和体积变化时，也能保证固化速度恒定。

一、主要技术设备说明

该混砂系统由两台连续式水玻璃混砂机构组成。主要包括加料、混砂机主机、防腐液料存储罐、液料供给系统、电控系统、砂比例调节器等部分。系统在使用过程中需注意以下事项。

第一，在机器的出砂口处设置一套去头尾砂装置，使机器在启动、停止过程中无头尾砂，且在每次停机时将搅笼内的型砂全部排清，避免由于型砂硬化造成清理困难。

第二，液料供给系统：水玻璃供给系统采用国产耐碱螺杆泵，其定量精度高于1%；固化及供给系统采用隔膜泵，其定量精度高于0.5%。

第三，系统配有（水玻璃）加热装置、搅拌装置，保证冬季液料温度大于12℃；液料桶配有料位、水位显示装置，料液不足时可报警显示（液料桶内胆为不锈钢材料）。

第四，液料加入系统采用雾化加入，该装置可提高混砂的均匀度，而且在喷嘴上配有自动清吹装置，保证每次加液后注入口的清洁，无阻塞现象。

第五，电器控制系统：控制柜上要配有用量调节指示按钮，做到调节精度可靠；电器、液压元器件全部采用进口或合资产品，保证性能可靠；电器控制系统要设计先进、质量可靠、安全保护设施完善。

二、系统的控制结构特点

控制系统的组成，除应用了FX-2N可编程控制器外，还包括2台主控制柜，2台测试机控制箱以及设在现场的有关控制组件。现场的控制组件有流量控制器、压力传感器、温度传感器以及相应的信号变送器，用于控制混砂机卸料门、称量斗卸料门、测试机取样门、砂样压头等动作的各种电磁阀，还有各种行程开关和控制按钮等。

混砂机系统的控制过程如下：

第一，系统上电，设置混砂工艺并对水玻璃罐进行搅拌和加热，以使其保持液态。

第二，设置运行方式。本系统运行方式分手动、自动和测试三种。

手动运行：手动运行是人为手动控制系统的启动、停止和工作，运行中遇故障时自动停机，且相应指示灯亮。

自动运行：自动运行是按下按钮后，系统按事先的设定运行。运行中按下停止按钮或出现故障时系统自动停机。

测试运行：测试运行是检测系统故障，根据工作现场的实际需要准确设置各种参数而控制运行。

第三，启动主电动机，以一定的工序控制各个部件的动作，进行混砂。

第四，混砂结束，以一定的工序关闭各个动作的部分，并关闭搅拌电动机，系统复位。

三、系统硬件设计

系统硬件设计采用的PLC是三菱公司出品的FX2N系列中的FX2N-64MR，该型号输入输出总点数为64，使用继电器输出（有接点，交直流两用）。FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都相当于FX系列中的最高档次的超小型程序装置。

变频器的应用可以使混砂机造出16种不同性能的型砂，满足不同的铸造要求。所谓性能不同，是指在同一质量的型砂中由于水玻璃和固化剂的加入量不同，而要使硬度黏度等物理性质不同，就要使水玻璃和固化剂的加入量不同，办法就是通过控制水玻璃泵电动机和固化剂泵电动机的转速，使其注入量不同，而系统设计采用PLC控制液料变频器，就可以通过改变频率控制水玻璃泵电动机和固化剂泵电动机的转速。

参考文献：

[1]杜水根.PLC在混砂线上的应用[J].铸造设备研究，1997（2）.

[2]刘健萍，齐世长.控制混砂机物料定时定量加入的方法[J].湖北工业学院学报，1996（3）.

（作者单位：秦皇岛技师学院）