铸造造型作为铸件成型的核心工序，其砂型紧实度、型腔尺寸精度及生产连续性直接决定铸件质量与产线效率。某重型机械铸造企业引入MR30分布式 IO 后，通过对造型环节关键设备的精准控制与数据采集，将砂型合格率提升12%，造型工序停机时间缩短30%，有效解决传统造型工艺中控制滞后、故障排查难、布线复杂等痛点，为铸造造型环节的自动化升级提供了可靠的硬件支撑。​

​项目背景​

该企业主营大型工程机械铸件（如挖掘机配重、变速箱壳体），造型环节采用全自动水平分型射压造型机，配套砂处理系统、模具定位装置及型砂输送线。此前，造型环节采用传统集中式 IO 控制方案，因车间粉尘浓度高、设备振动频繁，集中式 IO 柜内接线端子易氧化松动，每月平均因接线故障导致停机 4-5 次，每次维修需拆解柜体、排查线路，耗时长达 2-3 小时，严重影响生产进度。同时，传统方案无法实时采集型砂紧实度、射砂时间等关键工艺参数，仅能通过人工抽检判断砂型质量，导致不合格砂型流入浇注环节后，铸件废品率居高不下。​​

工艺介绍​​​

造型环节主要分为 “砂型制备 - 射砂紧实 - 模具开合 - 砂型转运” 四大步骤：​

砂型制备：砂处理系统将原砂、粘结剂、固化剂按比例混合，经输送皮带送至造型机砂斗；​射砂紧实：造型机射砂阀开启，压缩空气将型砂射入型腔，随后压实缸加压紧实型砂，保压15-20秒；​模具开合：模具定位油缸推动动模与定模合模，确保型腔对齐，砂型成型后开模，顶出机构将砂型顶至输送线；​砂型转运：输送线将砂型送至下芯工位，同时空砂箱返回造型机循环使用。​

造型环节对自动化控制具有核心需求，包括​抗恶劣环境能力、​高精度参数采集​、多设备协同控制等。​

MR30分布式 IO具体应用方案​​

根据造型环节设备分布与控制需求，采用 “1 个主站 + 4 个分布式从站” 架构，具体配置包括：​选用 MR30-PN耦合器，安装于造型机电气柜内，通过 Profinet 协议与 PLC（西门子 S7-1200）通信，负责数据汇总与指令下发。​

从站 1（砂处理系统）：部署MR30-08AI-I4W模拟量输入模块（采集砂斗料位、型砂混合比例）与 MR30-16DI 数字量输入模块（监测砂处理电机运行状态），安装于砂处理系统旁的防水防尘箱内；​从站 2（造型机射砂单元）：配置 MR30-08AI-I4W 模块（采集射砂压力、紧实度传感器信号）与 MR30-08DO 数字量输出模块（控制射砂阀、压实缸电磁阀），直接安装于造型机机身（通过减震支架固定，减少振动影响）；​从站 3（模具定位单元）：采用 MR30-TM-2CNT模块（采集模具定位油缸位移信号）与 MR30-08DO 模块（控制定位油缸伸缩），安装于模具侧面防护壳内；​从站 4（输送线单元）：配备 MR30-16DI 模块（监测砂型到位信号、输送线电机温度）与 MR30-08DO 模块（控制输送线启停、急停），沿输送线每隔 5 米部署 1个信号采集点。​​

应用成效

MR30 分布式 IO 在铸造造型环节的应用，成功解决了传统集中式 IO 方案在恶劣环境下可靠性低、控制精度不足、故障排查难等问题，通过模块化部署、高精度采集与快速协同控制，实现了造型环节 “质量提升、效率提高、成本降低” 的三重目标，验证了其在铸造行业复杂工况下的适配性与实用性。​​

通过 MR30 分布式 IO 对型砂紧实度、射砂压力的精准控制，砂型型腔尺寸偏差从 ±0.3mm 缩小至 ±0.15mm，不合格砂型率从 15% 降至 3%，下游浇注环节的铸件废品率从 8.5% 降至 2.3%。；造型环节停机时间从每月 4-5 次、每次 2-3 小时，降至每月 1-2 次、每次 25 分钟，月有效生产时间增加约 10 小时。​

另外，MR30 分布式 IO 采用模块化设计，故障时仅需更换单个模块，年维护成本降低 60%；另一方面，分布式布线减少车间电缆用量，布线成本节省 56%。