某鑄造機(jī)械企業(yè)主要從事大型鑄機(jī)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(jī)等配套，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)零部件、工程機(jī)械鑄件等領(lǐng)域。

為提升造型機(jī)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平與控制精度，該公司在最新一代造型機(jī)生產(chǎn)線中引入明達(dá)技術(shù)MR30系列分布式I/O，通過(guò)分布式信號(hào)采集與控制，實(shí)現(xiàn)了造型機(jī)從部件加工到成品調(diào)試全流程的高效協(xié)同與精準(zhǔn)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(xiàng)目介紹

該企業(yè)造型機(jī)生產(chǎn)屬于典型的 "離散型精密裝配" 場(chǎng)景，涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)焊接、精密部件加工、多系統(tǒng)集成裝配、動(dòng)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(hào)傳輸易受車(chē)間電磁干擾；各環(huán)節(jié)需采集的信號(hào)類(lèi)型多樣（模擬量、數(shù)字量混合），如焊接溫度、加工進(jìn)給量、氣缸壓力等；調(diào)試階段需頻繁調(diào)整控制邏輯?；诖?，該企業(yè)選擇明達(dá)技術(shù)MR30分布式IO模塊，利用其 “分布式部署、抗干擾強(qiáng)、多信號(hào)兼容”的特點(diǎn)，構(gòu)建覆蓋全生產(chǎn)流程的信號(hào)控制網(wǎng)絡(luò)。

該企業(yè)造型機(jī)產(chǎn)線的工藝流程分為：精密部件加工、機(jī)身焊接成型、整機(jī)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(duì)鋼材 、鑄鐵毛坯進(jìn)行銑削、磨削、鉆孔等工序，通過(guò)程序預(yù)設(shè)加工路徑。

機(jī)身焊接成型

采用焊接機(jī)器人進(jìn)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(qiáng)強(qiáng)度。

整機(jī)裝配

按 “機(jī)械基準(zhǔn)→動(dòng)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(cè)試各機(jī)構(gòu)空載運(yùn)行狀態(tài)；負(fù)載測(cè)試，使用標(biāo)準(zhǔn)型砂進(jìn)行成型試驗(yàn)。

明達(dá)I/O模塊應(yīng)用方式

設(shè)備采用Profinet總線協(xié)議，以西門(mén)子S7-1500系列PLC作為主站，通過(guò)明達(dá)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(hào)采集

開(kāi)關(guān)量采集由MR30-16DI完成，通過(guò)采集加工中心急停信號(hào)、主軸運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)反饋設(shè)備是否正常運(yùn)行；采集焊接機(jī)器人到位信號(hào)、焊槍清潔完成信號(hào)，判斷焊接前準(zhǔn)備狀態(tài)；檢測(cè)導(dǎo)軌滑塊安裝到位信號(hào)、傳動(dòng)齒輪嚙合間隙合格信號(hào)；檢測(cè)砂箱夾緊到位、起模機(jī)構(gòu)復(fù)位、PLC 與觸摸屏通信狀態(tài)等信號(hào)。

模擬量采集由MR30-08AI-I4W完成，采集導(dǎo)軌加工進(jìn)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(shí)時(shí)采集焊接電弧電壓、焊接電流、焊槍與工件距離，確保焊接強(qiáng)度；檢測(cè)砂型緊實(shí)度、起模速度、液壓系統(tǒng)油溫等。

設(shè)備控制

開(kāi)關(guān)量控制由MR30-16DO執(zhí)行，當(dāng)切削液溫度超過(guò)閾值時(shí)，PLC通過(guò)MR30-16DO觸發(fā)冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)，控制冷卻泵加大流量，避免部件因過(guò)熱變形；觸發(fā)焊接完成指示燈亮；輸出停止信號(hào)，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(shí)現(xiàn)砂箱定位工裝的自動(dòng)夾緊、松開(kāi)；控制造型機(jī)在 "空載運(yùn)行" 與 "負(fù)載測(cè)試" 模式間切換；當(dāng)砂型緊實(shí)度偏差或油溫超過(guò)閾值時(shí)，立即觸發(fā)急停信號(hào)，并通過(guò)指示燈報(bào)警。

模擬量控制由MR30-08AO-U完成，如動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)焊接機(jī)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(hào)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(chē)間跨區(qū)域電纜長(zhǎng)度，布線成本降低40%；通過(guò) Profinet 總線實(shí)時(shí)傳輸，模擬量信號(hào)傳輸速度快、精度高；MR30分布式I/O支持熱插拔，減少停機(jī)時(shí)間，新款造型機(jī)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