某鑄造機械企業(yè)主要從事大型鑄機的研發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品包括造型設(shè)備、清理設(shè)備、砂處理設(shè)備、除塵設(shè)備以及拋丸機等配套，廣泛應(yīng)用于汽車零部件、工程機械鑄件等領(lǐng)域。

為提升造型機生產(chǎn)過程的自動化水平與控制精度，該公司在最新一代造型機生產(chǎn)線中引入明達技術(shù)MR30系列分布式I/O，通過分布式信號采集與控制，實現(xiàn)了造型機從部件加工到成品調(diào)試全流程的高效協(xié)同與精準管控。

本期案例使用的MR30系列分布式I/O產(chǎn)品：MR30-FBC-PN（Profinet耦合器）、MR30-16DI（16路數(shù)字量輸入模塊）、MR30-16DO（16路數(shù)字量輸出模塊）、MR30-08AI-I4W（8路模擬量輸入模塊）、MR30-08AO-U（8路模擬量輸出模塊）。

項目介紹

該企業(yè)造型機生產(chǎn)屬于典型的 "離散型精密裝配" 場景，涉及機械結(jié)構(gòu)焊接、精密部件加工、多系統(tǒng)集成裝配、動態(tài)調(diào)試等環(huán)節(jié)。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀包括：工位分散，信號傳輸易受車間電磁干擾；各環(huán)節(jié)需采集的信號類型多樣（模擬量、數(shù)字量混合），如焊接溫度、加工進給量、氣缸壓力等；調(diào)試階段需頻繁調(diào)整控制邏輯。基于此，該企業(yè)選擇明達技術(shù)MR30分布式IO模塊，利用其 “分布式部署、抗干擾強、多信號兼容”的特點，構(gòu)建覆蓋全生產(chǎn)流程的信號控制網(wǎng)絡(luò)。

該企業(yè)造型機產(chǎn)線的工藝流程分為：精密部件加工、機身焊接成型、整機裝配、成品調(diào)試等環(huán)節(jié)。

精密部件加工

采用數(shù)控加工中心對鋼材 、鑄鐵毛坯進行銑削、磨削、鉆孔等工序，通過程序預(yù)設(shè)加工路徑。

機身焊接成型

采用焊接機器人進行電弧焊或激光焊，按預(yù)設(shè)軌跡完成鋼板拼接，關(guān)鍵部位采用多層多道焊增強強度。

整機裝配

按 “機械基準→動力系統(tǒng)→控制系統(tǒng)” 順序裝配，先固定導(dǎo)軌與底座，再安裝氣缸、液壓缸，最后鋪設(shè)電纜并連接傳感器。

成品調(diào)試

空載調(diào)試，即不通入型砂，測試各機構(gòu)空載運行狀態(tài)；負載測試，使用標準型砂進行成型試驗。

明達I/O模塊應(yīng)用方式

設(shè)備采用Profinet總線協(xié)議，以西門子S7-1500系列PLC作為主站，通過明達技術(shù)MR30-FBC-PN耦合器連接各I/O模塊，構(gòu)建高可靠通訊網(wǎng)絡(luò)。

信號采集

開關(guān)量采集由MR30-16DI完成，通過采集加工中心急停信號、主軸運行狀態(tài)，實時反饋設(shè)備是否正常運行；采集焊接機器人到位信號、焊槍清潔完成信號，判斷焊接前準備狀態(tài)；檢測導(dǎo)軌滑塊安裝到位信號、傳動齒輪嚙合間隙合格信號；檢測砂箱夾緊到位、起模機構(gòu)復(fù)位、PLC 與觸摸屏通信狀態(tài)等信號。

模擬量采集由MR30-08AI-I4W完成，采集導(dǎo)軌加工進給量、主軸轉(zhuǎn)速、切削液溫度等，并傳輸至 PLC，確保加工參數(shù)符合要求；實時采集焊接電弧電壓、焊接電流、焊槍與工件距離，確保焊接強度；檢測砂型緊實度、起模速度、液壓系統(tǒng)油溫等。

設(shè)備控制

開關(guān)量控制由MR30-16DO執(zhí)行，當切削液溫度超過閾值時，PLC通過MR30-16DO觸發(fā)冷卻系統(tǒng)啟動信號，控制冷卻泵加大流量，避免部件因過熱變形；觸發(fā)焊接完成指示燈亮；輸出停止信號，避免某一工位未完成裝配，不合格品流入下一環(huán)節(jié)；控制氣缸伸縮，實現(xiàn)砂箱定位工裝的自動夾緊、松開；控制造型機在 "空載運行" 與 "負載測試" 模式間切換；當砂型緊實度偏差或油溫超過閾值時，立即觸發(fā)急停信號，并通過指示燈報警。

模擬量控制由MR30-08AO-U完成，如動態(tài)調(diào)節(jié)焊接機器人的行走速度。

應(yīng)用成效

客戶采用MR30系列分布式I/O產(chǎn)品后，在布線成本、信號響應(yīng)速度、柔性生產(chǎn)能力等方面得到顯著提升。

分布式部署減少車間跨區(qū)域電纜長度，布線成本降低40%；通過 Profinet 總線實時傳輸，模擬量信號傳輸速度快、精度高；MR30分布式I/O支持熱插拔，減少停機時間，新款造型機調(diào)試周期從 7 天縮短至 3 天，滿足客戶定制化需求。

審核編輯 黃宇