短軸淬火電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃躍娟 程海博 賀朝陽(yáng)

【摘?要】淬火是將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性.利用可編程邏輯控制器控制淬火過(guò)程，使淬火工藝簡(jiǎn)單，系統(tǒng)價(jià)格低廉，穩(wěn)定可靠，操作方便.該淬火系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)，冷卻液與淬火液循環(huán)系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，淬火機(jī)電氣控制系統(tǒng)等組成。本文介紹的短軸淬火機(jī)控制系統(tǒng)，基本滿足當(dāng)今短軸淬火電氣系統(tǒng)控制的要求。

【關(guān)鍵詞】淬火;可編程邏輯控制器;電氣控制

1、引言

我國(guó)的淬火機(jī)床的研究相對(duì)落后。在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展后，淬火機(jī)才開始從國(guó)外引進(jìn)。但在我國(guó)很多企業(yè)都在進(jìn)行有關(guān)高端機(jī)床的研究。經(jīng)過(guò)幾年的辛勤勞動(dòng)后，開發(fā)了各種各樣的淬火機(jī)。目前，采用了由滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的可變頻率速度調(diào)整電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)馬達(dá)或伺服馬達(dá)。這種淬火裝置具有均勻準(zhǔn)確的移動(dòng)速度和支架重復(fù)定位的高精度優(yōu)點(diǎn)，機(jī)床的操作完全遵循計(jì)算機(jī)程序。是高自動(dòng)感應(yīng)加熱裝置?？删幊踢壿嬁刂破鲝V泛用于感應(yīng)加熱淬火機(jī)床的控制。

2、控制要求

系統(tǒng)有三種工作方式：手動(dòng)，自動(dòng)，試片。

（一）手動(dòng)工作方式的控制要求：

（1）選擇工作方式為“手動(dòng)”。

（2）系統(tǒng)加電，可編程邏輯控制器得電，按“運(yùn)行”按鈕油泵工作，指示等亮，系統(tǒng)開始初始化，1號(hào)油缸收回，松夾;2號(hào)油缸收回前擺，可裝料;3號(hào)油缸伸出，工作臺(tái)抬起;系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。

（3）按下SB3夾緊工件;按下SB4松夾。

（4）按下SB5前擺;按下SB6后擺。

（5）按下SB7工作臺(tái)落下;按下SB8工作臺(tái)抬起。在該狀態(tài)，按下任何按鈕動(dòng)作，松開按鈕保持。按“啟動(dòng)”不起作用。

（二）自動(dòng)（試片）控制要求系統(tǒng)加電，油泵工作。

（1）選擇工作方式為自動(dòng)或試片。

（2）初始化，1號(hào)油缸伸出，松夾;2號(hào)油缸伸出，可裝料;3號(hào)油缸收回，工作臺(tái)抬起。系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。

（3）把工件放在工作臺(tái)上。

（4）按下啟動(dòng)按鈕。

（5）夾緊工件1秒后，工作臺(tái)落下;同時(shí)擺動(dòng)（周期為1.5s），啟動(dòng)外部時(shí)間繼電器（擺動(dòng)總時(shí)間由外定時(shí)器控制）。

（6）外定時(shí)器延時(shí)結(jié)束，擺動(dòng)結(jié)束。

（7）前擺1秒，1號(hào)油缸收回松夾，2號(hào)油缸伸出，工件掉落;（試片無(wú)此步）

（8）系統(tǒng)回初始狀態(tài)。若在自動(dòng)狀態(tài)則可繼續(xù)工作;若試片則可人工取出試淬板簧進(jìn)行檢驗(yàn)。

3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

電氣控制系統(tǒng)由兩部分組成：控制面箱和控制箱。

控制面板的選擇開關(guān)用于選擇系統(tǒng)處于“手動(dòng)”、“自動(dòng)”或“試片”狀態(tài)，在任何狀態(tài)下操作選擇開關(guān)系統(tǒng)都會(huì)立即退出當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)入被選擇的狀態(tài);在任何狀態(tài)“運(yùn)行”和“停止”都用于控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，“指示”用于顯示電動(dòng)機(jī)的狀態(tài);僅在“手動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，按下“夾緊”、“松夾”、“前擺”、“后擺”、“抬起”、“落下”按鈕進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，松開按鈕處于保持狀態(tài);僅在“自動(dòng)”或“試片”狀態(tài)時(shí)，“啟動(dòng)”按鈕起作用，用于啟動(dòng)一個(gè)淬火周期。

控制箱內(nèi)電路中TA為外時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)，SQ為接近開關(guān)用于限制自動(dòng)運(yùn)行時(shí)抬起的高度，KA1～KA6為電磁閥線圈，KT為時(shí)間繼電器的線圈。

控制電路與淬火機(jī)機(jī)身良好接地以保證生產(chǎn)安全;控制線均采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地以增加抗干擾能力。

4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

可編程邏輯控制器的輸入節(jié)點(diǎn)共有11處，輸出節(jié)點(diǎn)共有7處，共18處，選用20點(diǎn)的歐姆龍CPM1A便可滿足要求，余2點(diǎn)備用。

程序由3個(gè)部分構(gòu)成：第一部分是決定系統(tǒng)在哪個(gè)狀態(tài)下動(dòng)作的狀態(tài)選擇，第二部分是程序的主體，控制作為程序核心的程序的流程。第三部分為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分，僅與能量和信號(hào)的輸出有關(guān)。電磁閥的驅(qū)動(dòng)與電磁閥的裝配必須擁有較高的配合度，任何一個(gè)動(dòng)作都會(huì)影響到油路總開關(guān)。而且，線圈不需要接通電源，以防止發(fā)生燒毀的現(xiàn)象。

程序利用觸點(diǎn)0.01、0.02進(jìn)行狀態(tài)選擇，當(dāng)0.01有信號(hào)時(shí)選擇手動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)0.02有信號(hào)時(shí)選擇自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)0.01、0.02都沒(méi)有信號(hào)時(shí)選擇試片狀態(tài)。

系統(tǒng)用觸點(diǎn)0.00啟動(dòng)，當(dāng)0.00有信號(hào)時(shí)系統(tǒng)處于啟動(dòng)狀態(tài)，短軸在觸點(diǎn)200.05的控制下被夾緊，并用定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間控制。

程序的振蕩狀態(tài)用觸點(diǎn)200.09控制，振蕩狀態(tài)的啟動(dòng)可以用定時(shí)器TIM003觸發(fā)，程序需要加上自鎖。

程序的夾緊驅(qū)動(dòng)是用觸點(diǎn)10.01控制的，觸點(diǎn)10.01是可以用200.06、200.08、200.09和200.00分別進(jìn)行啟動(dòng)，用10.00和0.04控制其停止振蕩。

程序后擺驅(qū)動(dòng)是用觸點(diǎn)10.03控制的，觸點(diǎn)10.03可以用TIM005、200.12、200.00控制其啟動(dòng)，用10.02和0.05控制其停止。

觸摸屏系統(tǒng)有兩個(gè)部分：包括檢測(cè)裝置和控制器。觸摸屏檢測(cè)設(shè)備的功能是檢測(cè)用戶的觸摸位置，并將觸摸位置信息傳輸?shù)浇?jīng)由相關(guān)組件分析和處理的控制器。一般設(shè)置在顯示畫面的顯示面上?？刂破髟诮邮沼脩舻挠|摸位置信息的同時(shí)將位置信息轉(zhuǎn)換為接觸坐標(biāo)，并最終將坐標(biāo)信息發(fā)送給可編程邏輯控制器系統(tǒng)。同時(shí)，控制器可以從可編程邏輯控制器接收命令，并執(zhí)行它們，諸如開關(guān)值和模擬量等的動(dòng)態(tài)顯示。

5、結(jié)論

為了有效的對(duì)我國(guó)關(guān)于企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)機(jī)械零件、大型齒輪和采煤機(jī)鏈輪等工件的火焰加熱表面淬火處理技術(shù)進(jìn)行有效的改善，對(duì)于目前使用的“窖爐式加熱工藝”和“手工火焰加熱工藝”等落后的熱處理工藝進(jìn)行升級(jí)，同時(shí)也為了打破國(guó)外公司在國(guó)際上對(duì)淬火自動(dòng)控制技術(shù)的壟斷，提出了自己的設(shè)計(jì)程序。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆義.可編程序控制器教程[M].第三版.機(jī)械工業(yè)出版社，2014

[2]易傳祿.可編程序控制器應(yīng)用[M].第三版.上?？破粘霭嫔?，2011

（作者單位：黑龍江省哈爾濱華德學(xué)院?機(jī)器人工程學(xué)院）