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混砂机自动配水系统的原理分析与替代 杨绍春 (昆明云内动力股份有限公司设备动力部) 摘要：以KW铸造生产线混砂机自动加水系统为例，介绍如何利用PLC这一应用普遍的控制单元来对一些面临淘汰停产，己无法购买备件，或者属于比较关键的设备，一但出故障后会对生产造成较大影响的专用控制系统进行代用改造。 关键词：混砂机、PLC、改造 1 引言 随着使用时间的增加，一些老控制系统的故障率逐渐增多，并且由于控制技术的快速发展，一些老控制系统己经被淘汰或停产，导致原有系统的一些备件己无法购买，这对系统出现故障后的恢复造成了很大的困难，同时也对企业生产的正常进行埋下了隐患。本文以德国KW 公司铸造生产线混砂机自动加水系统为例，结合混砂机自动加水控制仪micomp3的工作原理及特点，主要介绍了怎样用PLC这一比较普遍的控制设备来对一些面临淘汰停产，己无法购买备件，或者属于生产中比较关键的设备，一但出故障后会对生产的正常进行造成较大影响的专用控制系统进行代用改造。 2 混砂机自动加水控制仪micomp3的功用及基本工作原理 混砂控制过程分为两大部分，一是控制混砂机混砂的逻辑控制过程（这一功能由砂处理系统的总控制PLC实现）；二是根据型砂的工艺要求控制水的加入量及对偏差因素的修正，同时与控制逻辑过程的总PLC进行信号交换，从而协助总PLC完成逻辑控制过程（这一过程由专用加水控制系统完成）；为此，我公司KW线的混砂机的生产厂家德国KW公司专门开发了一套型砂处理全自动加水控制装置（micomp3系统）。该系统是一套智能化控制仪，它拥有自己独立的CPU，能通过安装在混砂机上的一个温度传感器和一个湿度传感器实时检测温度信号与湿度信号，根据检测到的实时信号进行比较及运算，并根据运算结果输出各种信号给混砂机控制总PLC，对水配量过程进行实时控制，从而控制型砂的最终湿度等级。 2.1 micomp3与逻辑控制总PLC的信号交换 混砂机在逻辑控制总PLC的控制下按程序进行混砂，这一过程需要micomp3输出相关的信号给总PLC作为顺序动作的条件，同时micomp3也需要逻辑控制总PLC给出相应的启动信号等条件，这是一个信号交换的过程，这一点将在下一节做详细介绍。 2.2 micomp3对型砂水份的控制 型砂水份的控制过程是一个复杂的过程，因为相同的原料、相同的水量，加入时间不同，对型砂性能会有非常大的影响，其中，特别是水的加入量及加入的时机，对型砂性能的影响尤其大 ， 经验证明铸造厂最佳备砂配水量的重点就是搅拌工艺的时间．大量的实验表明膨润土应被加到湿砂上，以便达到更快的有效溶解。因此，应尽早地加水，以便在理想的循环时间内达到长时间的湿搅拌。由配水量所引起的问题是明显的：即必须加水，而且应尽快地在程序的较早步骤上确定／控制湿度等级。 2.2.1加水过程的控制 我公司型砂全自动加水控制装置（micomp3系统）对型砂水份的控制分两步进行，第一步是加入预加水（满足膨润土的有效溶解需求），第二步加入精加水（对第一次加水进行修正，以保证型砂性能达到工艺要求） 为了控制湿度等级， micomp3控制每次加水量均按下式自动计算： Q=H*（A—B）/100 （1） Q=需加入水量 H=物料重量 A=目标湿度（根据工艺要求给定值） B=原砂湿度（湿度传感器实测值） 例如：目标湿度等级=3.5％H2O；允许的最大偏差=±0.1％H2O；所用的原砂湿度等级检测值= 1％H2O；物料重量=1500 kg；则每第一次加水（预加水）的量在1500kg×(3.4-1)％/100=36升 或 1500kg×(3.6-1)％/100=39升之间；随着混砂的进行，原砂湿度等级的检测值逐步上升，其与目标值的差值进一步减小，则第二步加水（精加水）的值根据实测值与目标值的差值计算加入，从而达到最终目标值完成混砂。 2.2.2温度修正 由于型砂温度的高低会导致型砂的水份从混砂机到主机的运输过程中挥发，为避免温度对型砂最终性能的影响，micomp3还有一个温度修正功能，可以根据型砂温度的高低线性修改确定的目标湿度。 3 micomp3的代用 3.1 逻辑功能的代用 3.1.1混砂机的混砂逻辑过程 3.1.2代用PLC的选型 从图1可知，加水控制只是整个混砂控制过程中的一部分，整个混砂过程的逻辑控制是由砂处理总控制PLC（西门子S5-135U CPU928B）进行控制，但其逻辑过程的条件必须由micomp3给出，同时，micomp3的启动信号也要由总控制PLC给出，也就是在二者的信号交换过程中，micomp3的输出/输入是总PLC的输入/输出，根据交换信号点的数量，选择西门子S7-200PLC CPU224代用micomp3，并对I/O点根据实际做如下定义： 总PLC