西門子S7－200 PLC在樹脂自動定量裝置中的應用

廣西玉柴鑄造廠機體車間 （玉林 537000） 鄭海彪

在我廠機體車間制芯工段，生產(chǎn)工序是利用添加了一定量的不同樹脂的型砂，經(jīng)過混砂機系統(tǒng)進行混砂攪拌后，送入射芯機制作所需的各型號砂芯成品。型砂的質(zhì)量對后續(xù)生產(chǎn)至關(guān)重要，因此，在混砂前加入的樹脂量就尤為關(guān)鍵。

原來在該工序生產(chǎn)作業(yè)時，型砂混制所需的兩種不同樹脂（I號、II號樹脂，下同），均是采用人工方式加注，即使用量杯手工量取樹脂量，然后倒入混砂機系統(tǒng)中，樹脂加入量誤差大，操作時間長，導致型砂質(zhì)量不穩(wěn)定，一直處于不受控狀態(tài)。同時，人工加注樹脂勞動強度大，環(huán)境污染問題突出。因此，車間提出了樹脂自動定量加入型砂的要求，以達到型砂質(zhì)量穩(wěn)定可控的目的。

1.樹脂自動定量裝置的功能要求

樹脂自動定量裝置的功能有手動、自動兩種控制方式。其中手動方式控制過程分為I號、II號樹脂分別吸入至設(shè)定的定量位。至定量位停止吸入動作后，樹脂同時吹入混砂機型砂中，樹脂降至空位后停止吹入動作和多余樹脂的吸入定量筒等。I號、II號樹脂的吸入定量筒動作、吹入混砂機動作和樹脂回吹樹脂罐動作，均要求手工分別進行控制才能起動并完成相關(guān)功能。根據(jù)混砂工藝要求，該裝置還具備自動控制功能并采用單循環(huán)的控制方式，即在自動控制方式下，I號、II號樹脂分別自動吸入至各自定量位，等待起動吹入混砂機。在樹脂全部吹入混砂機工序完成后，系統(tǒng)馬上進行樹脂自動吸入定量筒工序，準備下一次混砂使用。這樣，減少了樹脂吹入混砂機系統(tǒng)的等待時間，符合混砂工藝要求。

2.裝置的系統(tǒng)構(gòu)成

樹脂自動定量裝置具體由樹脂定量筒、樹脂管路、氣閥組系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等組成。其中定量筒、樹脂管路、氣閥組系統(tǒng)安裝在樹脂柜中，電氣控制系統(tǒng)單獨安裝，由西門子S7－200 PLC及其外圍元件構(gòu)成。

（1）PLC控制系統(tǒng) 樹脂自動定量裝置的電氣控制系統(tǒng)由西門子S7－200 PLC及外圍元件（起動按鈕、開關(guān)電源、感應限位開關(guān)、電磁氣閥及故障報警指示燈等）和電纜線組成。

（2）I／O地址分配 根據(jù)樹脂自動定量裝置的功能要求，PLC所需I／O點數(shù)為14點輸入、10點輸出。各輸入、輸出地址定義見附表，其中輸入元件按鈕采用單態(tài)點動式，為了避免誤操作，在程序中設(shè)置了上升沿動作條件。

I／O地址分配及功能表

在輸出點中，通過DC24V繼電器的通斷來控制各氣閥電磁線圈的動作，提高了PLC的抗干擾能力。

（3）PLC程序設(shè)計 在程序設(shè)計中，主要是實現(xiàn)I號、II號樹脂自動吸入量筒至設(shè)定的定量位后，等待指令把兩種樹脂一起吹入混砂機系統(tǒng)中進入混砂過程。由于I號、II號樹脂的加入量不同，流動性不一致，在吸入量筒后不會同時到達各自的定量位，并且樹脂吸入時會產(chǎn)生大量氣泡，使定量值不夠準確。另外，I號、II號樹脂在吹入混砂機時，也不會同時到達各自的空位，再者當出現(xiàn)由于氣閥損壞或其他因素導致一種樹脂不能及時完成吹入動作時，混砂機已經(jīng)混砂，會導致型砂報廢的事故產(chǎn)生。因此，解決上述問題是程序設(shè)計過程中的重點和難點。

整個控制系統(tǒng)功能分為手動控制和自動控制兩種方式。首先是手動控制方式，通過把開關(guān)設(shè)置在手動位置，打開急停按鈕，按下手動吸入按鈕，PLC輸出信號，打開I號、II號樹脂相應的吸入氣閥，樹脂被自動吸入量筒，到達設(shè)定的定量位后，光電限位開關(guān)返回信號到PLC，PLC系統(tǒng)繼續(xù)保持若干秒的吸入輸出信號后關(guān)閉氣閥，以消除樹脂氣泡的影響。當按下手動吹入按鈕后，PLC輸出信號打開I號、II號樹脂相應的吹入氣閥，樹脂注入混砂機進行混砂，樹脂吹空至量筒空位后，感應開關(guān)返回信號到PLC即完成一個工序循環(huán)。其中，PLC控制系統(tǒng)在I號、II號樹脂吹出至量筒的各自空位過程中，若兩者完成動作的間隔時間超過設(shè)定時間，則報警提示故障，并停止繼續(xù)動作。

當在自動控制方式時，把開關(guān)設(shè)置在自動位置，打開急停按鈕，I號、II號樹脂自動吸入量筒至定量位后，等待指令把樹脂吹入混砂機，此時按下自動起動按鈕，樹脂自動吹入混砂機進行混砂。完成吹出樹脂動作后（即I號、II號樹脂到達各自的空位），PLC馬上輸出信號，使樹脂自動吸入至各自的定量位，完成一個工序循環(huán)。因此，在自動控制方式下，只要按一次自動起動按鈕即可完成樹脂吸入、吹出等循環(huán)動作。

（4）樹脂自動定量裝置應用效果 以西門子S7—200PLC為控制系統(tǒng)的樹脂自動定量裝置經(jīng)調(diào)試投入使用后，達到了快速吸入、吹出量可調(diào)的效果，定量數(shù)據(jù)準確，操作方便。

檢測結(jié)果顯示，使用樹脂自動定量裝置混制的型砂均合格，達到了產(chǎn)品質(zhì)量要求。

3.結(jié)語

應用西門子S7—200 PLC控制的樹脂自動定量裝置自投入使用以來，運行穩(wěn)定可靠，完全滿足了混砂的工藝要求，且提升了混砂系統(tǒng)的自動化程度，大大減少了環(huán)境污染，減輕了工人的勞動強度。同時在控制型砂質(zhì)量方面效果很好，取得了明顯的經(jīng)濟效益。