浅析PLC触摸屏在压铸模中的应用

邹宁

摘 要：在压铸模温度控制中，最难控制的温度就是压铸模细小型芯针的温度。针对压铸模型芯针容易断裂、粘模、变形及压铸件形成的小尺寸孔质量差等缺陷，将PLC触摸屏技术应用到型芯针冷却控制系统中，取得了良好的效果。主要是利用吹压缩空气和高压冷却水相结合的冷却方式进行对型芯针温度的控制，且冷却水是在单独封闭的空间内形成循环使用。其主要是采用PLC触摸屏控制方案作为系统硬件设计，其系统核心的组成为触摸屏、PLC、A/D转换模块；采用PLC控制程序结合触摸屏组态界面组成了系统软件设计。从实际生产中可以得出，通过此系统的控制使型芯针温度能够在很小的范围内波动，进而延长了其使用寿命。并提高了铸件的质量，大大降低了废品率。此应用系统的特点为：控制动作可靠、稳定；参数显示、查询、输入方便；系统界面简洁、直观等。

关键词：压铸模；型芯针温度；冷却系统；PLC触摸屏

压铸件的内部质量和外观质量及压铸模使用寿命的长短都受压铸模温度及控制技术的影响，只有在控制好模具温度的前提下，才实现既经济又高效地生产出高质量的压铸件。针对压铸模而言，当温度过低时，因压铸模的型芯针处在内外温差大的环境下，液态金属就会对其产生强烈的冲击，受到冲击后的型芯针很容易变形、开裂受损。当有高温的金属液注入时，型芯针的温度会迅速上升，在进行冷却时，此处金属液冷却速度缓慢，导致铸件会有缩孔、缩松等缺陷出现，使铸件质量受到严重的影响。也会因温度的关系，极易使金属液粘在模型上，在脱模时会拉伤铸件或型芯针。

若想保证压铸件正常生产，必须有效地控制模具中细小型芯针部位的温度。因压铸件的生产具有高效特点，目前大多数采用水冷方法进行控制压铸模温控制，如铝合金压铸模等。由于冷却水很难通过型芯针内部直径很小的冷却通道，导致此方法的冷却效果不好。为了实现预想的冷却效果，只有在借助外力的作用下使冷却水达到一定的压力值，才能使冷却水顺利地通过型芯针的冷却通道，达到冷却效果。若冷却水的洁净度达不到一定的要求，冷却水中的水垢在流经型芯针的冷却通道时极易将冷却通道堵塞。

国内针对型芯针的冷却系统进行了一定的研究，并取得了突破性成果。上述采用机电控制方式的传统冷却系统具有以下几点缺陷：数据不能保存，接触器和继电器的体积大、连线多而复杂，灵活性差，参数的设置、调整困难，因而在实际操作中很不方便，在大型而复杂的压铸件的生产上，无法满足实际需求。针对以上问题，在PLC触摸屏技术基础上，研制了一种以高压循环水冷却的压铸模型芯针冷却控制系统。

1 简介型芯针冷却控制系统的工作原理

压铸模型芯针冷却控制系统的工作原理就是通过对冷却水的温度、压力及冷却时间等参数的控制，能够保持模具型芯针部位的温度在一定允许范围内精确地波动，进而减少粘模拉伤和变形，尽量避免铸件出现缩松、缩孔、裂纹等缺陷。型芯针冷却控制系统具有吹气冷却、自动补水、高压水冷却和自动制冷力调整等功能，其主要由制冷压缩机、冷媒高压表、冷凝器、制冷剂接收器、膨胀阀、过滤器、冷媒低压表、热交换器、水箱、电磁阀、手动截止阀、高压泵、水压表、水压传感器、单向阀、压铸模具、热电偶、水位传感器、风压传感器、风压表等部件组成。下面我们介绍一下此系统的各项功能。

1.1 型芯针冷却控制系统的吹气冷却功能

吹气冷却回路主要组成部件有：出气电磁阀、水箱、截止阀、压铸模、单向阀等。空压机利用出气电磁阀、截止阀等将压缩空气送入压铸模型芯针冷却通道，其主要作用有两方面：一方面就是实现冷却作用，使冷却效果达到理想的状态；另一方面就是将通道中残留的水蒸气（冷却水气化形成的）吹出模具之外，防止吹起受阻，影响冷却效果。

1.2 型芯针冷却控制系统的高压循环水冷却功能

高压循环水冷却回路主要组成部件有：出水电磁阀、压铸模、水箱、截止阀、高压泵、单向阀等。经高压泵增压后，由出水电磁阀将水箱中的冷却水送入压铸模中，在压铸模中进行与型芯针的热交换。完成热交换的水又流回到水箱中，完成系统循环。通过对通水时间的调整，可以将型芯针温度控制在适宜温度范围内。因冷却水在此系统中存在气化过程，导致水分出现损耗现象，截止阀和电磁阀系统可以完成整个冷却系统的自动补水，确保了型芯针冷却控制系统能够连续正常运转。

1.3 型芯针冷却控制系统的制冷功能

本系统制冷回路主要组成部件有：膨胀阀、冷凝器、热交换器、压缩机、过滤器和制冷剂接受器等，其冷却方式为蒸气压缩式制冷。其主要工作原理就是在压铸生产过程中，热电偶对水箱中的水温进行实时测量，并将测量结果通过温控表显示出来，一旦水温高于设定温度时，压缩机自动启动，开始制冷。压缩机经过升压将制冷剂R22变成高压过热蒸气，通过冷凝器液化为过冷液体或高压饱和液体，释放热量，在膨胀阀中经过降压变成液体部分饱和和低压饱和蒸气，其中的杂质和水分是在流经过滤器时被消除的；此时的制冷剂经过热交换器的作用，由液体气化为过热蒸气或低压饱和，制冷剂在气化过程中将水箱中水的热量吸走，降低了水箱中水的温度，进而实现制冷功能；此时已成为蒸气状态的制冷剂又被压缩机吸收，并送入下一制冷系统，继续制冷，直至水溫降至设定温度为止。

2 型芯针冷却控制系统的软件和硬件设计

2.1 型芯针冷却控制系统软件设计

为使PLC控制系统能够确保各电气元件、压缩机和高压泵的可靠运行，PLC程序必须具备以下几点主要功能：

（1）要具有智能报警功能。有一定的自诊断故障界面，出现故障时自动报警且自动弹出诊断界面，显示故障原因。

（2）要具有多种工作模式可供选择。根据压铸模型芯针的多样化，设计了两种工作方式：自动模式和人工模式，其中自动模式主要采用风冷加水冷，人工模式主要采用（连续水冷）。点动测试功能使部分系统参数的调整变得简单化、更方便调试。

（3）要具有实时监测功能。系统运行中通过传感器对风压、水压进行实时测量，并将测量结果显示在人机界面上，能够对压缩机、高压泵的运行情况进行监测。

（4）要具有参数可调的多回路独立系统。此控制系统最多能够同时冷却4个型芯针，而且冷却效果非常好；各冷却回路能够独立运行且相互不影响，可以人为设定各冷却参数。

2.2 型芯针冷却控制系统硬件设计

PLC触摸屏控制方案是型芯针冷却的控制系统，其控制器核心是三菱PLC。PLC具有可靠性高、体积小、无抖动问题出现、连线少、速度快（半导体电路控制触点）、扩展和灵活性性好等优点，传统的接触器控制是无法实现以上这些优点的。本系统主要是应用HITECHPWS6600S型触摸屏来传达控制命令，对运行过程进行控制，同时还能将现场的一些参数显示出来。在控制系统中，HITECHPWS6600S型触摸屏实现了人机界面，弥补了因缺少操作人员PLC控制而出现交流媒介的不足。

3 型芯针冷却控制系统运行效果

经过对没有采用本冷却系统的型芯针表面状态与采用本冷却系统的型芯针表面状态进行对比，我们可以发现采用本冷却系统的型芯针表面无粘铝、无烧伤并且光洁。型芯针冷却控制系统未问世之前，型芯针具有严重烧粘铝和伤现象，每次都要对其进行专门的表面披覆处理，因本系统的应用，使型芯针因缩孔、拉伤而引起的废品率降至2%以下。

4 结束语

型芯针冷却控制系统不但延长型芯针使用寿命，而且还提高了压铸件（利用型芯针成形的）表面及内部质量。改系统具有简洁、直观的界面，便于操作，深受客户的欢迎。

参考文献

[1]吴玉林，陈光庆，刘树红.通风机和压缩机[M].