摘要：本文首先对系统总体设计以及结构特点进行了简要分析，然后针对系统的硬件条件从电机的选择、测量仪器的选择及其特点与用途三个方面进行了阐述，最后对整体的系统软件设计进行了总结与概述，希望本文可以为基于PLC的混砂机电气控制系统的程序设计提供有效参考。
关键词：混砂机；PLC；电气控制系统；程序设计
引言
目前在砂型铸造的生产活动当中，混砂机是其中起到重要作用的核心设备。型砂的性能对于铸件内外的质量具有直接的影响，而混砂机的实际性能又会对型砂的质量产生重要的影响。然而目前由于铸造车间生产环境较差，设备在实际运行当中容易出现故障，并且普遍存在机动化程度较低的情况，由于使用传统继电器进行控制操作，因此只能进行繁琐的手动操作，导致设备容易出现故障，最终型砂的质量无法维持在较高水平。实际上这样的生产模式已经无法满足当前的生产需要，这是混砂工作中亟待解决的问题，针对这一问题可以使用可编程控制器来大幅提升工作内容的自动化发展，降低人工、削减劳动强度、有效提升设备在不同工作环境下的稳定性。
1系统总体设计与结构特点
对于混砂系统而言，使用两台连续式水玻璃混砂机构成，其中主要部分为防腐液料储存罐、电控系统、混砂机主机、砂比例调节器、加料以及液料供给系统等。为了提升整个系统的质量与性能，在电气液压元器件的选择方面，尽量使用进口产品以及合资产品，从而对电控系统的质量以及安全性提供更好的保证。对于混砂自动控制系统而言其具有几个基本的组成部分，分别为水玻璃加热与搅拌装置、物料定量给料装置、输送搅拌装置、液料定量集料装置以及电控与气控的部分等。
另外对混砂机在实际使用中的控制过程进行分析，首先需要对系统提供电力供给，对使用的混砂工艺进行设置，同时为了维持水玻璃的液态状态，需要对水玻璃料罐进行持续的加热与搅拌操作。然后对系统所需要使用的运行方式进行设置，本系统共提供三种运行方式，分别为手动控制、自动运行以及测试模式。手动控制模式是通过人工对系统中的各个按键进行精准的操作来完成系统的正确运行，在系统的运行过程中如果出现错误或者故障，系统会为了自我保护而自动停机，并且亮起相应的指示灯。自动运行模式的使用需要先行对系统进行一系列的自动化设置，使系统在运行自动运行模式时可以按照系统设定进行正确的运行，在运行过程中如果出现故障或人为按下停止运行的按钮，系统会执行停机操作。测试模式的应用则是为了有效的对系统进行故障检测，避免设备在实际应用中由于出现故障造成不必要损失，因此根据现场的实际情况进行参数的准确设置。在完成系统运行方式的选择后，需要启动系统的主电机，并且根据准确的工序完成各个部分的操作，进行混砂。而在混砂结束后也同样需要按照正确的工序关闭系统的各个部分，以及搅拌电机完成对系统的复位。
2系统的硬件设计
2.1电机的选择
首先对于本文的系统而言，系统中共存在两个电机，分别为主电机与搅拌电机，且其型号一致均为TY60-8-160，相关参数为50Hz的频率，220伏电压以及0.35的输出扭矩。另外其齿轮减速比为1比2.33.5、电容为0.6450（μF）、额定电流为0.08-0.10、电机转速为3.75r/min。在本次设计当中所使用的电机是一种可控制正反转的同步电动机，这种电动机在日常生活中常见使用于麻将机、电动广告等大量小功率低恒速型设备当中。原因在于：这一电机是由减速箱以及永磁同步电机共同组成的，在使用上具有力矩大、噪音小、功耗小以及使用方便等诸多优点。
另外对于水玻璃阀与固化剂阀的选择来说，本次选择的型号为HC100，这是一种电动球阀可使用的介质为气、油、水以及酸碱类，应用温度为零下40摄氏度到150摄氏度之间，电动AC24V、AC110V以及AC220V均可驱动。电动阀的工作原理实际上一种电磁的应用，即通过电磁线圈产生磁场来对阀体的通断进行控制，一旦线圈通电，阀芯就会在弹簧弹力的作用下退回。在气阀的选择上本文应用了LQ型电动通风蝶阀D941W-0.5型，其应用介质为空气、含尘气体以及煤气等，所使用的电压为380V或220V。本通风蝶阀的阀板以及阀体是使用同一种材料加工制作的，传动方式可分为手动传动、气动传动以及电动传动，一般来说其适用的温度环境与其所使用的制作材质相关，公称压力为0.01MPa到0.6MPa之间，往往适用于环保、工业等管道起到通风以及了解介质流量的作用。
2.2测量仪器选择
对于测量仪器选择方面，首先对于水玻璃温度的测量选择LM334，LM334是美国国家半导体公司生产的三端可调试集成恒流源，但它也可以做集成温度传感器使用。其工作温度的范围在0摄氏度与70摄氏度之间，具有两种封装形式，分别为金属壳封装以及塑料封装，以及其他相关的技术参数：输出恒定电流的调节范围为1NA到1mA之间，工作电压范围为1V-40V，以及0.02％/V的电流调整率。其次对于固化剂与水玻璃液位的测量选择SK-8C 06，这是一种磁性浮球式液位传感器，其测量范围为300-2000mm，同时具有优于1％的测量精度，可工作的环境温度为零下40摄氏度到80摄氏度之间，具有IP67的防护等级与IIBT5的防护等级，所使用的电源电压范围为15-36V DC，同时输出形式为4-20mA（二线制），重量为7千克。
2.3特点与用途
对于该传感器而言，其中的干簧管是选用国外生产的，所使用的材料为金属铑，这种新型材料的应用有效地避免了过去干簧管由于磁化导致无法复位的情况发生。并且这种干簧管在实际的使用过程中具有更强大的开关寿命，因此就大大提升了这一传感器的使用可靠性。另外传感器中所使用的机械结构在材料选择上也应用了不易被腐蚀的不锈钢材料，并且辅以极高可靠性的防水措施，拓展了传感器的应用场景，使其在恶劣环境中仍然可以有效完成工作。
测量管的应用可以将液位这一非电学物理量转变为具体的电阻值来体现，这样就已经可以保证输出量可以为电学仪器所使用，但是为了进一步强化数据的质量，以及考虑到现在一般传感器输出量用4-20mA的标准电流来传递，可以将电阻的变化转变为电流变化，而SK-8C 06的应用就可以有效的完成这一转化。
3系统软件设计
系统的主程序流程图如图1所示：
图1 主程序流程图
主程序流程图是对混砂机PLC工作内容的总结与概括，在初始化当中包括对水玻璃进行加热的内容，因此在初始化后加入了延时，从整体来看，混砂机控制分为手动控制、自动控制以及测试。
结语
综上所述，我们可以基本了解到该混砂机的各部分的主要结构以及其所实现的相关功能，并且基于混砂机的三种模式体现了可编程控制系统的工作逻辑。
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论文作者:唐忠辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
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