劉承漢，孫祥祺

（賽博底盤(pán)制動(dòng)（大連）有限公司，遼寧大連 116600）

砂處理沸騰床自動(dòng)加水功能的防錯(cuò)改造

劉承漢，孫祥祺

（賽博底盤(pán)制動(dòng)（大連）有限公司，遼寧大連 116600）

振動(dòng)沸騰冷卻床在砂處理的舊砂冷卻系統(tǒng)中是一種常用的設(shè)備。由于加砂、加水的控制不總是盡如人意，經(jīng)常出現(xiàn)電腦上顯示已經(jīng)加水，實(shí)際上并沒(méi)有真正加水；發(fā)生水管泄露情況；電腦顯示雖無(wú)加水信號(hào)，但實(shí)際加水量已經(jīng)大大超過(guò)需求量。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例，介紹對(duì)自動(dòng)加水功能的防錯(cuò)改造經(jīng)驗(yàn)。

砂處理；沸騰冷卻床；電氣控制；技術(shù)改造

我公司鑄造廠建廠時(shí)與Hansberg水平造型機(jī)配套的砂處理設(shè)備選用的是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，使用功能可以達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的要求，但在一些機(jī)械、電氣的細(xì)節(jié)上總有些不盡人意的地方，特別是振動(dòng)沸騰冷卻床的使用狀況不容樂(lè)觀。

振動(dòng)沸騰冷卻床示意圖見(jiàn)圖1。舊砂由加砂口落到沸騰板上,鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流使通過(guò)沸騰床底板上的舊砂沸騰起來(lái)，同時(shí)沸騰床加水系統(tǒng)在舊砂上方噴水霧，與流態(tài)化的舊砂在沸騰板上進(jìn)行換熱冷卻，舊砂從進(jìn)口向出口方向運(yùn)動(dòng)，冷卻后的舊砂從冷卻床出口卸出。舊砂冷卻處理工藝流程圖見(jiàn)圖2。

圖1　沸騰冷卻床示意圖

圖2　 舊砂冷卻處理工藝流程圖。

1　加水系統(tǒng)工作原理

為了有效地控制沸騰床的加水量，公司引進(jìn)了德國(guó)博世公司的LIPPKE 加水控制系統(tǒng),系統(tǒng)由 中央控制器、溫濕度傳感器 、加水執(zhí)行和檢測(cè)機(jī)構(gòu)（智能水表、4組加水角閥噴嘴、電磁閥）組成。將溫濕度信號(hào)接入CPU板上，水壓、氣壓、開(kāi)始測(cè)量以及準(zhǔn)許加水信號(hào)開(kāi)關(guān)信號(hào)接入輸入板上，三組角閥輸出接到輸出板上。系統(tǒng)控制加水，以10 s為一個(gè)加水周期，設(shè)M為砂流量（kg/s）,X%為濕度的目標(biāo)百分比值,XT%為實(shí)際測(cè)量的濕度值，X補(bǔ)%為因溫度不同而需要的濕度的補(bǔ)償值,QT為水表的流量值（L/s），Q為加水量(L),T為加水時(shí)間,則加水量計(jì)算：

Q為批量砂的總加水量，當(dāng)我們把前2組加水閥開(kāi)啟后，如果在10 s內(nèi)沒(méi)有加完水，將在下一個(gè)加水周期內(nèi)繼續(xù)加水，直到加夠水為止，加水時(shí)間T=Q/QT(s)。加水角閥每隔一秒依次開(kāi)啟，我們根據(jù)實(shí)際加水效果把1#、2#閥合為一組。同理，第四組閥加水時(shí)間是由出口溫濕度值的測(cè)量根據(jù)前面的加水量計(jì)算得出。

體現(xiàn)在輸入輸出板的動(dòng)作信號(hào)原理如下。首先輸入板的No1燈亮表示設(shè)備處于自動(dòng)加水狀態(tài)；No2亮?xí)r表示測(cè)量開(kāi)始；No3燈亮?xí)r，加水控制器加水開(kāi)始；No7、No8燈亮是表示水壓和氣壓正常；輸出板No2亮是系統(tǒng)故障；No3燈亮表示工作正常；No4燈亮是1#、2#閥加水；No5燈亮是3#閥加水；No6燈亮是4#閥加水。

2　加水系統(tǒng)現(xiàn)有可能發(fā)生的幾個(gè)極端問(wèn)題

目前這套系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)如下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)系統(tǒng)已啟動(dòng)加水，但因輸出中間繼電器觸點(diǎn)未接觸或現(xiàn)場(chǎng)電磁閥或角閥無(wú)法打開(kāi)，造成加水量不夠，影響混砂機(jī)加水量不穩(wěn)定，最后造成砂子干燥。

(2)系統(tǒng)沒(méi)有啟動(dòng)加水，但因輸出中間繼電器觸點(diǎn)粘連故障而造成始終加水，造成沸騰床內(nèi)型砂加水過(guò)量。

以上事故的發(fā)生說(shuō)明系統(tǒng)控制中沒(méi)有加水動(dòng)作信號(hào)與管道實(shí)際流量情況的反饋比較判斷，操作人員又無(wú)法得知現(xiàn)場(chǎng)的加水動(dòng)作情況，只能在發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題后才發(fā)現(xiàn)，此時(shí)為時(shí)已晚。為了實(shí)現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)能夠預(yù)警，我們對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

3　改造項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容

為了改善這種狀況，我們?cè)陔姎饪刂频挠布蚉LC軟件上進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，增加了預(yù)警功能。

(1)改進(jìn)后的電氣原理圖見(jiàn)圖3。

圖3　改進(jìn)后的電氣原理圖

電氣改進(jìn)中的控制思路。首先，濕度控制器輸出的1#、2#閥信號(hào)（輸出4#燈），3#（輸出5#燈）、4#閥（輸出6#燈）改為通過(guò)固態(tài)繼電器輸出控制相應(yīng)的閥。取消采用物理觸點(diǎn)控制的中間繼電器，因?yàn)槲锢碛|點(diǎn)使用壽命短，容易出現(xiàn)粘連或接觸不上問(wèn)題的發(fā)生；然后再增加部分電路，將上述的輸出信號(hào)通過(guò)端子式光電耦合器，將信號(hào)反饋到AB-PLC輸入模塊中。現(xiàn)場(chǎng)的加水管道增加安裝流量開(kāi)關(guān)，也將此信號(hào)送到AB-PLC 的輸入模塊。程序的編寫(xiě)。在砂處理控制系統(tǒng)AB-PLC（SLC-5/05）的程序中增加程序,將四個(gè)信號(hào)進(jìn)行了邏輯判斷，故障時(shí)輸出聲光報(bào)警信號(hào) 。

(2)關(guān)鍵元件的選取

作為流量檢測(cè)中的流量開(kāi)關(guān)，采用上海優(yōu)聞冷暖設(shè)備有限公司產(chǎn)的微流量開(kāi)關(guān)，由于給PLC提供一個(gè)微弱的開(kāi)關(guān)信號(hào)，開(kāi)關(guān)電流很小，所以開(kāi)關(guān)壽命長(zhǎng)。驅(qū)動(dòng)加水電磁閥的中繼元件以前采用的是Binder牌中間繼電器，雖然是質(zhì)量很好，但是由于加水動(dòng)作相當(dāng)頻繁，關(guān)斷電流較大，所以時(shí)常會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)粘連或接觸不好的情況。為了改善物理觸點(diǎn)的不足，我們采用了無(wú)物理觸點(diǎn)的固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)。加水信號(hào)的反饋采用端子式光電耦合器進(jìn)行電氣隔離，保證了加水控制系統(tǒng)和砂處理系統(tǒng)之間的電隔離。

(3)程序設(shè)計(jì)

為了有效地對(duì)加水信號(hào)的發(fā)出和實(shí)際加水情況的比較判斷，需要在砂處理PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，程序原理如圖4所示。

圖4　程序原理

4　改造結(jié)果

按照上述設(shè)計(jì)方案實(shí)施，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的控制線路進(jìn)行了重新配線安裝。線路連接完畢后，首先對(duì)流量開(kāi)關(guān)進(jìn)行了測(cè)試。在不生產(chǎn)的情況下，在現(xiàn)場(chǎng)分別手動(dòng)每個(gè)電磁閥，用萬(wàn)用表測(cè)量流量開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況，以保證流量開(kāi)關(guān)可靠準(zhǔn)確。生產(chǎn)啟動(dòng)以后，通過(guò)已編好的PLC程序來(lái)查看信號(hào)的采集情況，上面程序中可以看到許多延時(shí)功能，是為了準(zhǔn)確判斷故障情況和非故障情況的界限。程序里的延時(shí)時(shí)間值都是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工況情況摸索出來(lái)的。出現(xiàn)故障時(shí)程序輸出聲光報(bào)警告知操作者。目前通過(guò)6個(gè)多月的生產(chǎn)情況觀察，沒(méi)有異常情況發(fā)生，對(duì)舊砂冷卻系統(tǒng)程序和硬件的設(shè)計(jì)改進(jìn)是成功的。

［1］ 蔡少剛，吳慧雅，張榮秀.沸騰冷卻床加水系統(tǒng)的自動(dòng)控制［J］.中國(guó)鑄造裝備與技術(shù) ,2012（3）.

［2］ 孔慶雨. 振動(dòng)沸騰冷卻床在砂處理系統(tǒng)改造中的應(yīng)用［J］.中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2001（5）.

2015'廣州國(guó)際模具展覽會(huì)圓滿閉幕

第九屆廣州國(guó)際模具展覽會(huì)于2015年9月15至17日在廣州中國(guó)進(jìn)出口商品交易會(huì)展館成功舉行，全面呈獻(xiàn)先進(jìn)模具、壓鑄和3D打印技術(shù)和解決方案，為制造業(yè)帶來(lái)一站式采購(gòu)平臺(tái)。

本屆展會(huì)云集來(lái)自比利時(shí)、德國(guó)、香港、印度、日本、韓國(guó)、臺(tái)灣、土耳其和美國(guó)等地的320家參展商。三天展期吸引了來(lái)自48國(guó)家和地區(qū)共21,776名買(mǎi)家，較去年上升14.5%；當(dāng)中包括65個(gè)專(zhuān)業(yè)買(mǎi)家團(tuán)，來(lái)自高露潔、愛(ài)普生、一汽大眾、歐司朗、艾默生、富士康、廣汽本田、比亞迪汽車(chē)、珠海格力電器、優(yōu)尼沖壓、美的集團(tuán)、溢達(dá)紡織等知名品牌。觀眾人數(shù)的上升彰顯本展會(huì)的重要性，及未來(lái)模具和3D打印行業(yè)的樂(lè)觀發(fā)展趨勢(shì)。

專(zhuān)業(yè)從事精密模具開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的易模塑公司市場(chǎng)總監(jiān)周天白先生認(rèn)同本展會(huì)有助品牌拓展海外市場(chǎng)。他說(shuō):這個(gè)展會(huì)對(duì)我們公司的業(yè)務(wù)很有幫助，尤其在開(kāi)拓海外市場(chǎng)方面，我們每年都在展會(huì)遇到國(guó)內(nèi)外的大客戶，今年除了國(guó)內(nèi)觀眾，也遇到了來(lái)自俄羅斯、美國(guó)、巴西、伊朗等的買(mǎi)家，觀眾質(zhì)量很好，明年一定再參展。

對(duì)于觀眾而言，2015年展會(huì)則全面呈獻(xiàn)了優(yōu)質(zhì)品牌和行業(yè)前沿產(chǎn)品和解決方案。來(lái)自TCL王牌電器（惠州）有限公司的工程部工程師孔令超先生表示:我們每年都來(lái)這個(gè)展會(huì)，這次我們公司來(lái)了好幾十人，有塑膠、注塑等部門(mén)，今年在展會(huì)上我找到了部分很不錯(cuò)的模具供應(yīng)商，包括五金模具、塑膠模具等，產(chǎn)品的外型很不錯(cuò)，部分公司會(huì)考慮進(jìn)一步聯(lián)系合作。今年展會(huì)3D打印是一個(gè)重點(diǎn)展示的領(lǐng)域，我也有特別留意，未來(lái)可以考慮有關(guān)技術(shù)的引入，很高興可以通過(guò)展會(huì)學(xué)習(xí)到別的技術(shù)的長(zhǎng)處。

亞洲3D打印專(zhuān)區(qū)繼續(xù)成為今年展會(huì)亮點(diǎn)，受益于制造業(yè)對(duì)高精度產(chǎn)品、以及降低研發(fā)時(shí)間和成本的更高需求，3D打印技術(shù)獲得行業(yè)愈來(lái)愈多的青睞，也令本專(zhuān)區(qū)在今年展會(huì)取得顯著成效。

首度參展的3D Systems Inc在今年展會(huì)上推廣其一系列創(chuàng)新產(chǎn)品，并致力于拓展更多業(yè)務(wù)，該公司市場(chǎng)經(jīng)理朱榮健先生評(píng)價(jià):廣州國(guó)際模具展的內(nèi)容涵蓋了模具和3D打印技術(shù)，大大增強(qiáng)了展會(huì)的協(xié)同效應(yīng)，令我們公司的參展成效更佳。

比利時(shí)展商Materialise總經(jīng)理琴恩女士有類(lèi)似評(píng)語(yǔ)，她說(shuō):展會(huì)參展的3D打印品牌愈來(lái)愈多，足見(jiàn)展會(huì)推廣3D打印技術(shù)的有效性。同期的研討活動(dòng)亦令展會(huì)錦上添花，不僅有助展商強(qiáng)化品牌效應(yīng)，亦有助觀眾獲取更多的行業(yè)資訊。

除了打造獨(dú)一無(wú)二的商貿(mào)采購(gòu)平臺(tái)，今年廣州國(guó)際模具展覽會(huì)亦為業(yè)界帶來(lái)了一系列高端研討活動(dòng)，令參展商和觀眾可以獲得最新市場(chǎng)資訊。本屆展會(huì)同期舉辦超過(guò)30場(chǎng)研討活動(dòng)，探討模具制造、壓鑄、3D打印及金屬加工等領(lǐng)域的熱門(mén)議題。

來(lái)屆廣州國(guó)際模具展覽會(huì)將于2016年9月20至22 日舉行。查詢更多有關(guān)展覽會(huì)詳情，請(qǐng)瀏覽網(wǎng)站：www.asiamold-china. com或電郵至asiamold@china. messefrankfurt.com。

Poka Yoke reform for the sand cooling machine automatic water adding function

LIU ChengHan, SUN XiangQi
(Chassis Brakes International (Dalian) Co., Ltd., Dalian 116600,Liaoning,China)

Vibration boiling sand cooling machine is a common equipment in sand cooling system. Due to the addition of sand and water control is not always Satisfactory. The monitor has displayed water be added, but, actually, there is no real water addition well. Also, sometimes those water pipe have leakage, PLC no water require signal, but excess amount of water had been added actually. In this article, we introduce the experience of Poka Yoke by combining with production examples.

Sand Plate; Sand Cooling Machine; Electrical Control; Technological Reform

TG231；

A；

1006-9658（2015）06-0037-03

10.3969/j.issn.1006-9658.2015.06.011

2015-07-07

稿件編號(hào):1507-987

劉承漢（1967—），男，工程師，主要從事砂處理設(shè)計(jì)工作.