СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ ЛИТЬЯ ПОД НИЗКИМ ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к литью под низким давлением и может быть использована как единое конструктивное, схемное и программное решение в качестве систем управления для новых машин литья под низким давлением, а также для модернизации систем управления старых машин.
Недостатком известных систем управления является то, что они, как правило, ориентированы на работу машины с конкретным набором ее составляющих или на конкретный метод литья. Учитывая, что предел изменения скорости подачи металла в кокиль практически всегда имеет ограниченный диапазон, ориентированный на конкретный спектр изделий, и ограниченные возможности по изменению скорости подачи металла, все предыдущие системы управления машинами литья под низким давлением создавались, как правило, под конкретную машину в рамках ее технологической специализации.
Известна система управления машиной литья под низким давлением, (см. патент RU на изобретение №2082549, МПК B22D 18/08, дата публикации 27.06.1997 г.), содержащая цилиндр раскрытия пресс-формы, цилиндры выталкивания отливки, электроуправляемые распределители, а также мультипликатор, полость высокого давления которого соединена с поршневыми полостями цилиндров выталкивания, а поршневая и штоковая полости соединены каждая через соответствующий электроуправляемый трехпозиционный трехлинейный распределитель с магистралями подвода и отвода рабочей среды, при этом мультипликатор выполнен с возможностью двукратного срабатывания для поочередного осуществления цилиндрами выталкивания подрыва пресс-формы, а затем выталкивания отливки.
Недостатком данной системы управления является то, она представляет собой часть системы управления машиной, а именно, только ее гидравлическую составляющую с указанным составом исполнительных элементов-цилиндров и прямым управлением распределителями рабочей среды без связи с другими узлами машины литья, а именно, блоками регулировки температуры и давления, положением печи, и блоком, отвечающим за режимы работы в целом.
Задачей разработки полезной модели является создание единой унифицированной системы управления машиной литья под низким давлением, позволяющей использовать все технологические возможности машины с любым конкретным набором ее составляющих элементов без изменения конструктивных, схемотехнических и программных решений.
Техническим результатом является унификация системы управления машиной литья под низким давлением и расширение ее функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что система управления машиной литья под низким давлением, включающая блок управления механизмами перемещения, гидросистемой, согласно полезной модели, блок управления выполнен с возможностью управления операциями сборки кокиля, заливки металла и разборки кокиля, выполняемых последовательно в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режимах, и включает программируемый контроллер со встроенными программируемыми таймерами включения и выключения разогрева печи и кокиля, блок управления регулятором давления воздуха, регулятор давления воздуха, блок связи с удаленными блоками, удаленные блоки ввода-вывода, удаленный блок контроля температуры, программируемые регуляторы мощности для разогрева металла и кокиля, а также панель оператора со встроенным графическим дисплеем, выносную клавиатуру и блок питания.
Наличие блока управления, включающего программируемый контроллер со встроенными программируемыми таймерами включения и выключения разогрева печи и кокиля, панели оператора со встроенным графическим дисплеем, выносной клавиатуры, в совокупности с другими существенными признаками, позволяет обеспечить работу оборудования в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах, а также позволяет создать алгоритм и режим полного технологического цикла на любое изделие применительно к любой машине в различных сочетаниях входящих узлов без схемных изменений и программных корректировок, что делает заявляемую систему управления унифицированной.
Наличие регулятора давления воздуха, подаваемого в тигель, и управляющего им блока управления позволяют обеспечить перепад давления на выходе регулятора с 0 до 1 бара за 0,2 секунды в ответ на максимальное входное воздействие сигнала блока управления, что позволяет обеспечить практически любую технологически оправданную скорость подачи металла в форму, что, в свою очередь, расширяет функциональные возможности системы управления.
Встроенные программируемые таймеры включения и выключения разогрева печи и кокиля и программируемые регуляторы мощности с контролем температуры и тока нагрузки обеспечивают необходимую скорость разогрева металла, поддержание его температуры и нагревателей в заданных пределах.
Использование удаленных блоков в системе управления машиной литья под низким давлением позволяет применить модульный принцип построения, что делает систему открытой в пользовательском смысле и удобной в применении.
Вышеуказанные преимущества полезной модели, вытекающие из решения поставленной задачи, позволяют избежать затрат на разработку системы управления при запуске новой литейной машины, быстро и просто провести наладку и запуск машины в производство, а также быстро производить переналадку машины с изделия на изделие за счет наличия у системы управления наработанного технологического архива изделий, что позволяет повысить качество продукции за счет полной автоматизации процесса заливки и стабильности заданных технологических параметров при полной визуализации технологического цикла, простоте и единообразии в управлении и отладке технологических циклов.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения полезной модели.
На фигуре 1 изображена схема системы управления машиной литья под низким давлением.
На фигуре 2 изображено окно режима автоматической сборки-разборки элементов машины.
На фигуре 3 изображено окно графика заливки металла.
Система управления машиной литья под низким давлением включает блок управления 1, включающий программируемый контроллер 2 со встроенными программируемыми таймерами включения и выключения разогрева печи и кокиля (не обозначены на схеме), блок управления регулятором давления воздуха 3 с унифицированными токовыми входом и выходом, соединенный с программируемым контроллером 2, регулятор давления воздуха 4, блок связи с удаленными блоками 5, удаленные блоки ввода-вывода 6, удаленный блок контроля температуры 7, программируемые регуляторы мощности 8, датчики 9, панель оператора 10 с встроенным дисплеем, выносную клавиатуру 11, а также блок питания 12. Регулятор давления воздуха 4 соединен с печью 13. Программируевый регулятор мощности 8 соединен с кокилем 14.
Система управления машиной литья под низким давлением работает следующим образом. Информация на программируемый контроллер 2 поступают с клавиатуры панели оператора 10 и выносной клавиатуры 11, регулятора давления воздуха 5 через блок управления регулятором давления 3, с расположенных на машине датчиков 9 через удаленные блоки ввода-вывода 6 и удаленный блок контроля температуры 7. Поступившая на вход программированного контроллера 2 информация обрабатывается в соответствии с установленной в нем программой. Команды с программируемого контроллера 2 выдаются через блок управления регулятором давления воздуха 3 на регулятор давления воздуха 4, благодаря чему поддерживается заданное давление воздуха, и через удаленные блоки 6 и 7 на программируемые регуляторы мощности 8 для поддержания заданной температуры металла и тигля и на электромагниты гидрораспределителей (не показаны), которые приводят в движение механизмы машины. Связь с датчиками 9 и электромагнитами гидравлических распределителей, расположенных непосредственно на машине, осуществляется с помощью удаленных блоков 6 и 7, объединенных в локальную сеть СС-Link через блок связи с удаленными блоками 5. В зависимости от состава элементов машины количество удаленных блоков будет меняться. Регулировка давления осуществляется с помощью регулятора давления воздуха 4. Задание на установку регулятора 4 и контроль осуществляется через блок управления регулятором давления 3. Регулировка осуществляется в пределах 0-100 КПА по заданному графику изменения давления. С помощью удаленного блока контроля температуры 7, перенастраиваемого на любой тип термопар, осуществляют контроль температуры расплава металла в печи 13, нагревателей (не показаны) и кокиля 14. Система управления обеспечивает автоматический, полуавтоматический и ручной режимы работы машины, а также режим программирования. Выбор режима работы машины производится из исходного окна (не показано), где имеются кнопки «Архив», «Создание программы», «Корректировка задания», «Режим наладки», «Автоматический режим».
Управление в автоматическом режиме осуществляется программируемым контроллером 2 в соответствии с заданным алгоритмом. Автоматический режим выбирается в качестве основного тогда, когда все технологические параметры для заданной отливки отработаны и нет необходимости в их дальнейшей корректировке в процессе дальнейшей работы. Цикл работы машины представляет собой три отдельных операции, выполняемых последовательно: «Сборка», «Заливка» и «Разборка» (см. Фиг.2). При сборке осуществляется процесс перемещения составляющих элементов машины из исходного положения в положение, обеспечивающее сборку кокиля 14. Положение каждого элемента в собранном состоянии конкретно задается в окне режима автоматической сборки-разборки элементов машины (Фиг.2). Порядок сборки кокиля 14 определяют и задают во время отладки технологии литья конкретного изделия. Алгоритм сборки после его создания может храниться в памяти программируемого контроллера 2 под конкретным именем и при необходимости вызываться из памяти для повторного использования.
Режим заливки и заполнения кокиля 14 осуществляется по графику (Фиг.3) на шесть произвольно заданных временных интервалов в пределах пяти минут с дискретностью в одну секунду, которые характеризуются заданными начальным и конечным значением давления в килопаскалях (1 атм.=100 кпа.). После задания временных значений и соответствующих им по ходу заливки значений давления воздуха в окне выстраивается график зависимости давления от времени для визуального представления заданной характеристики. Такой способ задания параметров позволяет осуществить любой метод заливки. Значения параметров задают с помощью встроенной цифровой клавиатуры панели оператора 10 или вызывают из памяти контроллера вместе с вызванным из архива алгоритмом. В этом окне в режиме реального времени с дискретностью в одну секунду выстраиваются две кривые, наложенные друг на друга, одна из которых означает расчетные значения давления воздуха в тигле печи 13, а другая - реальное давление, выдаваемое регулятором давления воздуха 4 в тигель печи 13. Две строчки над графиками дают отчет времени цикла и каждому этапу заливки в отдельности.
По режиму разборки осуществляют процедуру разборки кокиля 14 с обеспечением изъятия отливки. Создание алгоритма этой процедуры идентично созданию режима сборки. Режим отслеживается в том же рабочем окне, что и режим автоматической сборки-разборки элементов машины (Фиг 2.), в таком же режиме динамических перемещений с указанием направлений движения и отображением последней исполняемой команды. При достижении механизмами заданного положения цикл работы машины заканчивается.
Полуавтоматический режим отличается от автоматического режима только тем, что позволяет каждую операцию запускать отдельно. Полуавтоматический режим является основным при отладке алгоритмов сборки-разборки и технологии отливки.
Ручной режим предназначен для проверки работоспособности механизмов машины для литья под низким давлением, приведения их в исходное положение и проведения наладочных работ. В данном режиме механизмами и агрегатами управляют при помощи клавиш, расположенных на панели оператора 10. Ручной режим осуществляют в соответствии с окном ручного режима (не показано). Работа в этом окне отличается от работы режима автоматической сборки-разборки элементов машины (Фиг.2) только назначением функциональных клавиш.
Окно контроля заливки (не показано) позволяет произвести процедуру заливки, не принимая во внимание блокировки по температуре металла и положению печи. Оно создано для отладки режимов процедуры заливки, калибровки измерительных каналов, обеспечивающих регулировку подачи воздуха в тигель, и для проверки работоспособности всей системы подачи воздуха.