刘承汉，孙祥祺

（赛博底盘制动（大连）有限公司，辽宁大连 116600）

砂处理沸腾床自动加水功能的防错改造

刘承汉，孙祥祺

（赛博底盘制动（大连）有限公司，辽宁大连 116600）

振动沸腾冷却床在砂处理的旧砂冷却系统中是一种常用的设备。由于加砂、加水的控制不总是尽如人意，经常出现电脑上显示已经加水，实际上并没有真正加水；发生水管泄露情况；电脑显示虽无加水信号，但实际加水量已经大大超过需求量。本文结合生产实例，介绍对自动加水功能的防错改造经验。

砂处理；沸腾冷却床；电气控制；技术改造

我公司铸造厂建厂时与Hansberg水平造型机配套的砂处理设备选用的是国产设备，使用功能可以达到实际生产的要求，但在一些机械、电气的细节上总有些不尽人意的地方，特别是振动沸腾冷却床的使用状况不容乐观。

振动沸腾冷却床示意图见图1。旧砂由加砂口落到沸腾板上,鼓风机产生的气流使通过沸腾床底板上的旧砂沸腾起来，同时沸腾床加水系统在旧砂上方喷水雾，与流态化的旧砂在沸腾板上进行换热冷却，旧砂从进口向出口方向运动，冷却后的旧砂从冷却床出口卸出。旧砂冷却处理工艺流程图见图2。

图1　沸腾冷却床示意图

图2　 旧砂冷却处理工艺流程图。

1　加水系统工作原理

为了有效地控制沸腾床的加水量，公司引进了德国博世公司的LIPPKE 加水控制系统,系统由 中央控制器、温湿度传感器 、加水执行和检测机构（智能水表、4组加水角阀喷嘴、电磁阀）组成。将温湿度信号接入CPU板上，水压、气压、开始测量以及准许加水信号开关信号接入输入板上，三组角阀输出接到输出板上。系统控制加水，以10 s为一个加水周期，设M为砂流量（kg/s）,X%为湿度的目标百分比值,XT%为实际测量的湿度值，X补%为因温度不同而需要的湿度的补偿值,QT为水表的流量值（L/s），Q为加水量(L),T为加水时间,则加水量计算：

Q为批量砂的总加水量，当我们把前2组加水阀开启后，如果在10 s内没有加完水，将在下一个加水周期内继续加水，直到加够水为止，加水时间T=Q/QT(s)。加水角阀每隔一秒依次开启，我们根据实际加水效果把1#、2#阀合为一组。同理，第四组阀加水时间是由出口温湿度值的测量根据前面的加水量计算得出。

体现在输入输出板的动作信号原理如下。首先输入板的No1灯亮表示设备处于自动加水状态；No2亮时表示测量开始；No3灯亮时，加水控制器加水开始；No7、No8灯亮是表示水压和气压正常；输出板No2亮是系统故障；No3灯亮表示工作正常；No4灯亮是1#、2#阀加水；No5灯亮是3#阀加水；No6灯亮是4#阀加水。

2　加水系统现有可能发生的几个极端问题

目前这套系统在运行中出现如下几个问题：

(1)系统已启动加水，但因输出中间继电器触点未接触或现场电磁阀或角阀无法打开，造成加水量不够，影响混砂机加水量不稳定，最后造成砂子干燥。

(2)系统没有启动加水，但因输出中间继电器触点粘连故障而造成始终加水，造成沸腾床内型砂加水过量。

以上事故的发生说明系统控制中没有加水动作信号与管道实际流量情况的反馈比较判断，操作人员又无法得知现场的加水动作情况，只能在发生严重质量问题后才发现，此时为时已晚。为了实现故障发生时能够预警，我们对控制系统进行了改进设计。

3　改造项目实施内容

为了改善这种状况，我们在电气控制的硬件和PLC软件上进行了改进设计，增加了预警功能。

(1)改进后的电气原理图见图3。

图3　改进后的电气原理图

电气改进中的控制思路。首先，湿度控制器输出的1#、2#阀信号（输出4#灯），3#（输出5#灯）、4#阀（输出6#灯）改为通过固态继电器输出控制相应的阀。取消采用物理触点控制的中间继电器，因为物理触点使用寿命短，容易出现粘连或接触不上问题的发生；然后再增加部分电路，将上述的输出信号通过端子式光电耦合器，将信号反馈到AB-PLC输入模块中。现场的加水管道增加安装流量开关，也将此信号送到AB-PLC 的输入模块。程序的编写。在砂处理控制系统AB-PLC（SLC-5/05）的程序中增加程序,将四个信号进行了逻辑判断，故障时输出声光报警信号 。

(2)关键元件的选取

作为流量检测中的流量开关，采用上海优闻冷暖设备有限公司产的微流量开关，由于给PLC提供一个微弱的开关信号，开关电流很小，所以开关寿命长。驱动加水电磁阀的中继元件以前采用的是Binder牌中间继电器，虽然是质量很好，但是由于加水动作相当频繁，关断电流较大，所以时常会出现触点粘连或接触不好的情况。为了改善物理触点的不足，我们采用了无物理触点的固态继电器驱动。加水信号的反馈采用端子式光电耦合器进行电气隔离，保证了加水控制系统和砂处理系统之间的电隔离。

(3)程序设计

为了有效地对加水信号的发出和实际加水情况的比较判断，需要在砂处理PLC控制系统进行软件编程，程序原理如图4所示。

图4　程序原理

4　改造结果

按照上述设计方案实施，对现有设备的控制线路进行了重新配线安装。线路连接完毕后，首先对流量开关进行了测试。在不生产的情况下，在现场分别手动每个电磁阀，用万用表测量流量开关的动作情况，以保证流量开关可靠准确。生产启动以后，通过已编好的PLC程序来查看信号的采集情况，上面程序中可以看到许多延时功能，是为了准确判断故障情况和非故障情况的界限。程序里的延时时间值都是根据实际生产工况情况摸索出来的。出现故障时程序输出声光报警告知操作者。目前通过6个多月的生产情况观察，没有异常情况发生，对旧砂冷却系统程序和硬件的设计改进是成功的。

［1］ 蔡少刚，吴慧雅，张荣秀.沸腾冷却床加水系统的自动控制［J］.中国铸造装备与技术 ,2012（3）.

［2］ 孔庆雨. 振动沸腾冷却床在砂处理系统改造中的应用［J］.中国铸造装备与技术,2001（5）.

2015'广州国际模具展览会圆满闭幕

第九届广州国际模具展览会于2015年9月15至17日在广州中国进出口商品交易会展馆成功举行，全面呈献先进模具、压铸和3D打印技术和解决方案，为制造业带来一站式采购平台。

本届展会云集来自比利时、德国、香港、印度、日本、韩国、台湾、土耳其和美国等地的320家参展商。三天展期吸引了来自48国家和地区共21,776名买家，较去年上升14.5%；当中包括65个专业买家团，来自高露洁、爱普生、一汽大众、欧司朗、艾默生、富士康、广汽本田、比亚迪汽车、珠海格力电器、优尼冲压、美的集团、溢达纺织等知名品牌。观众人数的上升彰显本展会的重要性，及未来模具和3D打印行业的乐观发展趋势。

专业从事精密模具开发、设计与制造的易模塑公司市场总监周天白先生认同本展会有助品牌拓展海外市场。他说:这个展会对我们公司的业务很有帮助，尤其在开拓海外市场方面，我们每年都在展会遇到国内外的大客户，今年除了国内观众，也遇到了来自俄罗斯、美国、巴西、伊朗等的买家，观众质量很好，明年一定再参展。

对于观众而言，2015年展会则全面呈献了优质品牌和行业前沿产品和解决方案。来自TCL王牌电器（惠州）有限公司的工程部工程师孔令超先生表示:我们每年都来这个展会，这次我们公司来了好几十人，有塑胶、注塑等部门，今年在展会上我找到了部分很不错的模具供应商，包括五金模具、塑胶模具等，产品的外型很不错，部分公司会考虑进一步联系合作。今年展会3D打印是一个重点展示的领域，我也有特别留意，未来可以考虑有关技术的引入，很高兴可以通过展会学习到别的技术的长处。

亚洲3D打印专区继续成为今年展会亮点，受益于制造业对高精度产品、以及降低研发时间和成本的更高需求，3D打印技术获得行业愈来愈多的青睐，也令本专区在今年展会取得显着成效。

首度参展的3D Systems Inc在今年展会上推广其一系列创新产品，并致力于拓展更多业务，该公司市场经理朱荣健先生评价:广州国际模具展的内容涵盖了模具和3D打印技术，大大增强了展会的协同效应，令我们公司的参展成效更佳。

比利时展商Materialise总经理琴恩女士有类似评语，她说:展会参展的3D打印品牌愈来愈多，足见展会推广3D打印技术的有效性。同期的研讨活动亦令展会锦上添花，不仅有助展商强化品牌效应，亦有助观众获取更多的行业资讯。

除了打造独一无二的商贸采购平台，今年广州国际模具展览会亦为业界带来了一系列高端研讨活动，令参展商和观众可以获得最新市场资讯。本届展会同期举办超过30场研讨活动，探讨模具制造、压铸、3D打印及金属加工等领域的热门议题。

来届广州国际模具展览会将于2016年9月20至22 日举行。查询更多有关展览会详情，请浏览网站：www.asiamold-china. com或电邮至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

稿件编号:1507-987

刘承汉（1967—），男，工程师，主要从事砂处理设计工作.