覆膜砂生产线电气控制.docx

1、覆膜砂生产线电气控制覆膜砂生产线电气控制系统设计作者姓名：专业名称：电气工程及其自动化指导教师：摘要覆膜砂是铸造生产中制造砂芯（型）的原料，由于其性能良好，已被广泛的应用。随着覆膜砂产品多样化以及技术要求不断提高，自动化，系列化，规模化生产发展迅速。本设计介绍了覆膜砂的定义和作用，以及我国覆膜砂的生产现状，基本生产工艺流程，典型生产设备，并对覆膜砂生产线主要设备混砂机的自动控制系统进行设计，选择了PLC控制系统来控制各个电机的运行，文中详细的介绍了PLC的选择，PLC的硬件设计方法以及软件程序，在介绍PLC控制系统同时，还对生产线中各种信号采集处理方法进行了选择，特别对红外测温传感器和重量传感

2、器的工作原理和选择进行了详细说明。关键词 ：覆膜砂生产线 PLC控制 红外线传感器 重量传感器AbstractResin Coated Sand is in the manufacture of foundry sand core production (type) of raw materials, because of its good performance has been widely used. Resin Coated Sand as product diversification, as well as continuously improve the technical re

3、quirements,automation, serialization, the rapid development of large-scale production.The design introduced the film and the role of the definition of sand, as well as the production of Resin Coated Sand in our country the status quo, the basic production process, the typical production equipment, a

4、nd Resin Coated Sand Production Line Mixer main equipment of the automatic control system design, select the PLC control system to control the operation of various motors, the text describes in detail the PLC option, PLC hardware and software design process, introducing at the same time PLC control

5、system, but also on the production line in a variety of signal acquisition and processing method of choice, especially of infrared temperature sensors and the weight of the sensor working principle and selection of detail.Keywords: Coated sand production Line, PLC control, Infrared sensors, Weight s

6、ensor目录摘要 IAbstract II目录 III前言 11.绪论 21.1覆膜砂介绍 21.1.1 覆膜砂的特点 21.1.2 我国覆膜砂生产能力同国外的差距 21.2 覆膜砂生产工艺介绍 31.2.1 覆膜砂的配方 31.2.2 覆膜砂（RCS）的生产方法 41.3 XS2125热法树脂覆膜砂生产线介绍 61.4 生产线工作原理 61.5 控制方式的选择 82.覆膜砂生产线主电路设计 92.1主电路图 92.2 电动机的选择 102.2.1 主混砂电动机 102.2.2 螺旋给料器 112.2.3 离心机 113.控制电路设计 123.1 检测显示元件选择 123.1.1 红外线传感

7、器 123.1.2 电阻应变式称重传感器 153.1.3 WP显示器 173.2 PLC硬件设计 173.2.1 PLC工作原理介绍 183.2.2 PLC型号选择 193.2.3 PLC电源选择 203.2.4 可靠性设计 213.3 控制电路图设计 213.3.1 主电机控制及电源 213.3.2 PLC接线设计 223.3.3 指示电路设计 243.4 电路元件选择 254.PLC编程 294.1 控制过程分析 294.2 I/O分配 304.3 状态流程图 314.4 梯形图 33总结 36致谢 37参考文献 38前言很多产品都需要将若干种物料按一定比例和顺序，在一定的生产条件下混合后

8、加工而成。覆膜砂就是将硅砂、锆砂、铬铁矿砂等原砂通过冷法或热法在其表面覆上一层酚醛树脂膜的树脂粘结剂砂。热法覆膜砂造型技术是从国外引进的先进技术。覆膜砂的质量是决定覆膜砂壳型壳芯的关键 ，亦即影响铸件合格率的重要一环。在对国内生产厂家调查后发现，绝大多数厂家在砂子加热温度的测量、树脂加入量的严格定量等方面不能很好控制，造成设备能耗高以及树脂浪费大，并且混出的型砂容易结团，以至成品砂各项性能指标达不到合格要求等问题。为此，采用在PLC(可编程控制器)的控制下各物料准确定量，严格控制加料时间，并且这种控制系统能根据工艺要求灵活调整参数。本设计详细介绍了生产线的怎个设计过程，先是对覆膜砂的生产工艺，

9、生产线的主要设备进行了阐述，然后对生产线的主电路和电动机进行了设计和选择，接着就开始比较详细的介绍控制电路的设计，包括控制电机的控制要求和原理，生产线控制面板及指示灯的选择和设计，PLC控制系统的控制原理及型号选择原则，并对在控制系统中用到了两种传感器，红外线温度传感器和应变式称重传感器做了原理介绍，在完成硬件设计后，又进行了PLC软件的设计，并最终完成了整个生产线的电气控制。1.绪论本章先介绍了覆膜砂的特点，生产工艺和现状，然后结合工艺要求说明了本覆膜砂生产线的工作原理以及控制方式是如何选择的。1.1覆膜砂介绍覆膜砂是将硅砂、锆砂、铬铁矿砂等原砂通过冷法或热法在其表面覆上一层酚醛树脂膜的树脂

10、粘结剂砂，英文名称为Resin Coating Sand，简称RCS。在铸造生产中，最初将这种覆膜砂用来制造中空的具有数毫米或十几毫米的壳型或壳芯，因此也称这种造型制芯方法为壳法。至今，使用覆膜砂不仅可以制造壳型、壳芯，也可以制造实体砂芯。1.1.1 覆膜砂的特点覆膜砂流动性超群，卓越的高温强度，以及高的壳型密度，可制造出极高强度的壳型，同时其适用的铸造方法广，合金种类多（不仅可以用于重力铸造，也适于特种铸造，如低压铸造、金属型覆砂铸造、热法离心铸造等；不仅可生产钢铁铸件，还可以用于生产非金属铸件），显示出强劲的生命力。1.1.2 我国覆膜砂生产能力同国外的差距我国在覆膜砂的应用方面起步较国外

11、晚，在原材料及应用工艺方面的研究也较少壳型工艺的发展一直滞后，生产出的铸件的尺寸精度和铸件质量还未能达到壳型（芯）的工艺应达到的技术水平，与国外发达国家有较大的差距。主要表现在1) 酚醛树脂性能相对较差，如酚醛树脂的流变特性差，覆膜性能低，主要是树脂在热熔（覆膜）状态下的屈服值高，受剪切稀释能力低，存在软化点与强度之间的矛盾。2) 树脂在常温放置下发粘过去认为只有低软化点才发粘，事实上不论是低软化点还是高软化点均存在存放过程中的粘连的现象，特别是低软化点其粘连更为严重。3) 酚醛树脂的工艺性能差，如在适宜的软化点及强度下，树脂的聚合速度偏慢。如国内树脂聚合速度大多在50s90s而发达国家树脂的

12、聚合速度分别在30s40s和40s60s两个档次之间，比国内树脂的硬化速度快，存在聚合速度与软化点、聚合速度与强度的矛盾。4) 酚醛树脂的耐热性能差，这一点未引起国内同行的足够的重视。5) 覆膜砂总体技术水平较差，生产规模较小，品种少。6) 检测及质量控制水平低，检测仪器及其简单甚至没有检测设备，产品的技术性能差，质量波动大没有研究开发能力。1.2 覆膜砂生产工艺介绍1.2.1 覆膜砂的配方覆膜砂主要包含质量分数为95%99%的砂子和质量分数为1%5%的树脂，覆膜砂的配比因技术水平及不同的性能要求而异。一般配比范围见下表。表1.1 覆膜砂的配方原砂树脂粘结剂同化剂润滑剂添加剂1001.05.0

13、1015（相对树脂质量）57（相对树脂质量）0.15.0说明硅砂及其他原砂目前多为固体热塑性酚醛树脂和一部分液态热固性酚醛树脂多为乌洛托品水溶液（40%50%）多为硬脂酸钙，还有其他蜡状材料各种功能性助剂1.2.2 覆膜砂（RCS）的生产方法1) 冷覆膜法最初的冷覆膜法的工艺过程是：加砂或其他附加物加粉状树脂与乌洛托品（混制20min混合均匀）便混边加乙醇（混至呈粘块状）出砂（晾干让乙醇挥发）破碎（可在碾轮式混砂机内进行）过筛（40目或20目）。其覆膜工艺流程如图所示。2) 冷干混覆膜法冷干混法是将含有乌洛托品的粉状酚醛树脂与硅砂进行搅拌而混合的工艺。其覆膜工艺流程如图所示。3) 半干热覆膜法

14、半干热覆膜法是为改善冷覆膜法所导致的覆膜砂结块而开发的一种混制方法。半干热覆膜法又称温法。为使混制更加合理，须预先将液体树脂、乌洛托品及硬脂酸钙进行混合，然后将加热的硅砂加入。其树脂在液态中可调整到约60%（质量百分数）的含量。半干热覆膜法工艺流程如图所示。4) 干热覆膜法将固态树脂加入到加热的硅砂中，由热来使树脂融化，从而覆膜砂粒的一种方法。为克服热法的过高流动性的缺点及改善其内部硬化性，提出了双重覆膜法，其方法的实质是在添加乌洛托品的前后添加液态树脂的方法。1.3 XS2125热法树脂覆膜砂生产线介绍该生产线由翻斗加料器、加热器、混砂机、筛砂机等单机连线而成。关键设备是加热器和行星转子混砂

15、机。其中加热器的特点是原砂不受污染，降低了原砂粘土及粉尘的含量，对砂粒有整形作用。该加热器可适用各种热源和燃料，原砂加热均匀，加热速度快。其行星转子混砂机具有混合质量好、速度快、使用可靠、生产率高及能耗低等特点。可在150温度下运转。表1.2 XS2125热法树脂覆膜砂生产线主要技术参数生产率/（t/h）总功率/kw混砂量/kg循环周期/min耗焦量平均值/(kg/h)22.5341001202101.4 生产线工作原理本次设计以XS2125热法树脂覆膜砂生产线为参考进行设计，并主要对其主电动机的控制及硬件选择进行介绍。很多产品都需要将若干种物料按一定比例和顺序，在一定的生产条件下混合后加工而成。随着产品的推广应用，为适应不同用户的需要，往往要调整配方，改变某些工艺参数，逐步形成了系列化产品，下面以该自动生产线作为配料系统的电控线路设计实例。生产覆膜砂的主体材料是符合规定的细沙，辅助材料包括两种粒状树脂A和B，两种固体粉末材料C和D以及一种液体材料E。此生产线的主体设备是自动混砂机，辅助设备包括：前处理砂加热及输送设备；后处理圆盘振动筛，皮带运输机、冷却滚筒