铸造炉后自动加料系统设计

2020年第6期2020年12月!"设备与工艺FOUNDRY EQUIPMENT AND TECHNOLOGYDec.0020 N〇6

.铸造设备• doi: 10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2020.06.003

铸造炉后自动加料系统设计

马钊，靳泽聪

(共享能智铸造产业创新中心有限公司，宁夏银川750011)

摘要：本文对铸造熔炼炉后加料系统进行了自动化改造，将硬件更换为能够接收PLC控制的设备，利用 PLC程序设计能够满足软硬件逻辑控制的系统来实现铸造熔炼自动加料。本系统的实现减少了劳动力，提高了 生产效率，降低了成本。关键词：铸造熔炼；自动加料;工业自动化;PLC

中图分类号:TG23 文献标识码:A 文章编号％ 1674-6694( 2020 )06-0008-04

Automatic Feeding System Design of Casting Furnace

MA Zhao $JIN Ze-cong

(National Intelligent Foundry Industry Innovation Center Co . $ Ltd.，Yinchuan Ningxia 750011$ China)Abstract: The industrial automation reform of the feeding system of the casting melting furnace was carried out, and the hard­ware was replaced with the equipment that could receive PLC control. The PLC program was used to design the system that met the logic control of hardware and software to realize the automatic feeding of the casting melting.This system reduces the labor force $ im­proves the production efficiency, and reduces the cost.Key words： automatic feeding system, industrial automation, PLC

工业自动化在现代工业方面已经成为了主要

趋势，为了更好地解放和发展生产力，机器代替人

工或机器与人工共同作用成为了十分重要的方式。

所谓工业自动化，即使用自动设备、自动逻辑控制

完成一系列有规律可循且减少重复劳动力的机器

操作方式。目前在铸造企业，熔炼炉后加料大都是

人工操作，加料过程全程需要有人工加料且转运至

炉前，一些工厂炉后转运已经 ，是加料过程

是全程需要人工与。为了减少 的劳动

力，就需要完成自动加料系的设。目前 设

备方面已经有应用， 用已有的 设备，研究其PLC编程逻辑控制系。

1加料系统PLC需求

图1为加料系统整体框架图，需要设计PLC控

制的 有 方面。1 PLC 与 ， 发 和

。

自动加料触发条件就是能够获取数据下

收稿日期；2020-09-22作者简介:马钊（1996-) $男，IM工程师，主要从事智能设备设计与改造，及工业物联网底层系统集成工作。图1现场整体框架图发， 发的前 是 ，需要 机或其 控制机和 PLC ，

的。

2 PLC控制大、小车及起升变频器完成天

车转运。PLC的逻辑一是控制大、小

器自动且全运，控制 运的 是

控制 器的运转，在 前 ，可 过 的逻辑控制 现。

3 PLC逻辑控制 放料。

PLC的逻辑一是控制 在何时吸

料，放料。4)天车PLC

与转运车正常通讯进行相应信号2020年第6期马钊，靳泽聪:铸造炉后自动加料系统设计铸"设备与工艺

的数据传递。

转运车对加料小车进行转运至炉前加料，而在

加料小车离开加料位置时，天车PLC就需要暂停加

料，直到加料小车到达加料位置方可继续加料。这

个过程需要天车系统和转运车系统进行通讯和数

据交互，所以保证二者之间的正常通讯是该设计的

需求之一。5)天车PLC与吊钩秤通讯获取相应的重量数

据。

加料过程中，重量数据的实时获取是加料系统

误差和正常运行的前提，通过稳定的有线通讯是保

证重量获取的基础。

2系统设计

2.1总体控制系统状态机

图2为加料系统 程图。天车PLC在与

保正常通讯的前提下，获取到

的数据，在 运行 足下开始运行，磁盘开

始上升，上升至安运行位置；车与小车开始运

行，运行至相应的料上方，小车可以时运行；

磁盘 ， 到料 ，在 转运车在加料

位置磁盘上 料；磁盘上升至料位置，

是 需要 料， 需要 料进 料 ，

需要配料磁盘上升至运行 ；小车运行

至料位置；磁盘 至料位置料；时PLC是 加料 ， ， 到

一 数据 ， 有 ，

图2加料系统状态流程二步继续开。个 系统的实 在 进行

和 ，该 是实 天车 加料的

基础

2.2设备连锁

图3所，该系统中天车PLC需要和三个设

通讯， 是 吊钩秤 和转运车。与吊钩秤通过RS232 通讯方，与

单兀通过ModBus TCP/IP Ethernet通讯方式，与转运

车通过ModBus TCP通讯方式完成通讯。

| --------------1 PLC 1-----------------------1

|_7S2&2 | 丨_ ModBus T)P Ethernet] |_ModBus TCP_|W钩秤接收器] (Z智能单元D CZ转运车:

图3设备连锁示意图

1)智能单兀中Kep=are通过建立ModBus

TCP/IP Ethernet通道，在该通道下根据天车PLC具

体的 IP 进行， 数据取与写

人;天车系统与 通讯数据

重量数据，系统运行 ，炉 ，加料开始

号，系统 数据。2 转运车是 PLC 转运车 PLC 与

天车PLC 者之间实的是一 的 ，

天车系统在磁盘 至 料位置 到加料小车

离开加料位置，需暂停加料直到 到加料

小车到位 ，方可续进行加料；当转运车系统 天车系统磁盘 上 加料小车离开加

料位置时， 磁盘放料 且离开加料小车，方

可对加料小车进行转运 个 PLC之间

可以通过ModBus TCP通，在PLC编程中添加相

应的通讯程序段，并定义好二者之间的数据往

来。天车系统与转运车系统的变量主要 天车

系统与转运车系统心跳，加料小车到位，加料小车

离开， 加料小车离开2.3配料状态机磁盘料与料重量与压对应关系 是

一个相对线性关系，而是一个 规的料曲

线，这就需要通过测试来得到一定数据量的曲线拟

合，这样才更好实 料 对每种物料，通

过测试得到的料曲线也是尽相

配料 程图4所示，磁盘吸料之后到

配料位置， 在料的重量是 超过了剩余

重量的范围， 超出范围，开始执行料 ：

机，根据 的物料由之前 测好的料曲线

给Dec.2020 !6錡"设备与工艺2020年第6期

图4配料状态流程

定一定的电压，完成第一次调料;如果误差还是没

有到达范围之内，则需要逐步降低电压，每次都减

少电压直到重量误差在允许范围之内即可。

2.4编码器数值获取与校准

编码器，在本次系统中作为行车位置判断的计

量单位，起着至关重要的作用。硬件连接编码器至

PLC。PLC中的高速计数器通过数据取值和计算，以

此来确定行车位置。

通过两个输 接人，在 置 A、B相，定 计数 为 模，如此就能够

得到高速计数器的值。

本系统选用增量 码器，而高速 中， 码器 误 ， 就需要过 中 置一

位， 行车 行至 位 ， 的值

人编码器以此来作为 。

2.5数据分析与报警

数据 码器值判断位置料料

位置判断 料 车行 判断、

料 判断 重量 重量

位 车系统数据 。行车位置

料 重重量 码

器数据 误 车通

料 个料 ， 的

在一个 ， 在 一个料 的 一

个位置 完 个料 的料 一个 ，

就需要个 来，通过个的 ，以此

来 个料的物料都能取 本如图5 ，第一次 为第一个，第二次 为第二

个点，以此类推。

编码器位置判断:在行车行过程中，编码器

的作用十重要，行车是否到达目的地，是否需要(1)0

3

05

图5五点吸料法

进人减速区域，是否处于危险区域等都需要对编码

器的值进行判断后做 应的动作。

料败 前文述料步骤， 做到

每次都能够成功料，料实值 系统计算

给定的可接受的最值，本次料败，放料后

并重 料料步骤 料败 三次的情况

下，系统判断放弃料，并以 形式告知工人，本

料败，直到手动或自动位。

编码器 系统PLC 长时间断电、变频

器故障、连接不 等情况下增量型编码器往往

数值紊乱的象，如果 种情况，一旦自

动料始行，行车就 r失控”象，无

到达指定位置做指定动作，是一件十危险的事

情 以，判断编码器数据的 显得尤为重要。

编码器数值 ，在确数值校准之后，才能

通过手动 位

重量 重量数据是 料的重要参

数，数据 误、不准确或 都会使本次料

数据计算 误，为炉前料增不必要的调配

料的麻烦 以，系统判断重量数据 后需 通

知，待查明原因并 后可继续使用自动料。

车通 车通异导致数

据 ，意味着自动料系统 获取料车正

确的位置息。如料车经离 料位置，但

由于通异，系统得到的还是上次料车在加

料位置的 ，导致所加物料 在 。

2.6防摇摆功能实现为 行车在 行 的 定 ，减 和

动来的误，需要行车做一定的动控，

使能够最 地在行中减少 。

耐德电气在防 PLC及变频做了

一些必要的置，可以满足用 的需求。

3实现

3.1运行功能的实现

计算 位置 实 位置的 ， 值为前

进，反之值为后退，并且得到 值;判断离差

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