基于工控PC機(jī)實(shí)現(xiàn)貨車輪對(duì)軸承磨合機(jī)自動(dòng)化控制的改造

蔡穗敏 袁善欣

（中國中車山東機(jī)車車輛有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

一、改造背景

我公司轉(zhuǎn)向架車間1臺(tái)軸承磨合機(jī)，為1997年本公司自制設(shè)備。原設(shè)備主要由底座、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、液壓頂升、制動(dòng)和電氣控制組成，其工作原理為：輪對(duì)上升—摩擦輪夾緊-開啟磨合電機(jī)磨合-停止磨合-磨合輪放松-制動(dòng)閘下降制動(dòng)-制動(dòng)閘放松-輪對(duì)下降，磨合完成。整個(gè)磨合過程中數(shù)據(jù)的采集（手持測(cè)溫儀）、分析、填寫全部由人工完成。依據(jù)工藝技術(shù)部下達(dá)的設(shè)備改造要求，改造后要求磨合機(jī)實(shí)現(xiàn)輪對(duì)轉(zhuǎn)速變頻調(diào)速（200-300r/min），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)采集磨合試驗(yàn)數(shù)據(jù)、生成磨合曲線圖表、試驗(yàn)結(jié)果、記錄打印輸出紙質(zhì)報(bào)表并預(yù)留HMS網(wǎng)絡(luò)接口的要求。

二、改造方案

本次改造以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能為目的，以加裝工控PC機(jī)控制為主要手段。改造后由于維持原設(shè)備的主要機(jī)械動(dòng)力設(shè)計(jì)不變,且試驗(yàn)輪對(duì)型號(hào)不變,因此不涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理重新設(shè)計(jì)的問題,只對(duì)操作控制系統(tǒng)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行更新改造就可達(dá)到改造要求。改造方案的主要內(nèi)容如下：

（一）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

由（圖一）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以看出，改造后的控制系統(tǒng)主要由輸入裝置（鍵盤、鼠標(biāo)、紅外溫度傳感器、I/O板、控制按鈕）、工控PC機(jī)（含A/D板）、輸出裝置（顯示器、打印機(jī)）、執(zhí)行元件（控制繼電器板、氣動(dòng)元件、變頻器）和系統(tǒng)電源模塊組成，其中新增導(dǎo)向風(fēng)缸用于驅(qū)動(dòng)紅外測(cè)溫傳感器的掃描動(dòng)作。

（二）硬件設(shè)計(jì)

本次改造是以加裝研華工控PC機(jī)控制，32路12位光電隔離A/D板并配有CMB5419-1B32路I/V變換板，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的輸入。紅外溫度傳感器1、2采集到的溫度信號(hào)，轉(zhuǎn)變成電壓（DC）信號(hào)，最后送至A/D板，實(shí)現(xiàn)溫度的數(shù)據(jù)采集。加裝外部I/O接線板實(shí)現(xiàn)變頻控制、控制繼電器板、外部操作按鈕

等的信號(hào)輸入輸出功能。外接顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和激光打印機(jī)實(shí)現(xiàn)終端操作和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)打印。加裝變頻控制器實(shí)現(xiàn)輪對(duì)的變頻調(diào)速。

（三）軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的程序是在Windows環(huán)境下，利用Visual basic開發(fā)控制和數(shù)據(jù)采集程序。Visual Basic是可視化面向?qū)ο蟮牟捎檬录?qū)動(dòng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言,其事件應(yīng)用程序中的典型事件順序如下：①啟動(dòng)應(yīng)用程序，加載和顯示窗體；②窗體或窗體上的控件接收事件，事件的產(chǎn)生可以由用戶操作、系統(tǒng)引發(fā)或代碼間接引發(fā)；③調(diào)用事件處理過程代碼④等待下一次事件。

本程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想，設(shè)置了若干個(gè)窗體模塊，以主程序窗體界面為核心編制功能模塊子程序，使大量的功能在子程序中實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行過程中通過主程序調(diào)用各功能模塊子程序，包括：主操作界面；變頻器、儀表校準(zhǔn)界面；實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置界面；實(shí)驗(yàn)報(bào)表查詢、打印界面及頁面設(shè)置等功能。

主程序部分設(shè)計(jì)代碼如下：

結(jié)束語

設(shè)備改造后，通過IPC5488數(shù)據(jù)量采集卡采集溫度、轉(zhuǎn)速信號(hào)，并由主程序調(diào)用 VB子程序進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)軸承磨合全過程的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)主要特點(diǎn)：

（一）工控機(jī)控制顯示，具有良好的人機(jī)界面，操作方便；

（二）實(shí)時(shí)采集兩端軸承溫度，可顯示時(shí)間——溫度曲線；

（三）準(zhǔn)確計(jì)算軸承最高溫升，智能判定軸承磨合是否合格；

（四）數(shù)據(jù)庫存貯、查詢和打印功能；

（五）系統(tǒng)預(yù)留有HMIS數(shù)據(jù)接口，可自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)。

設(shè)備啟動(dòng)后，操作人員將待磨合輪對(duì)推入該系統(tǒng)機(jī)械裝置，鼠標(biāo)點(diǎn)擊“開始”，系統(tǒng)自動(dòng)完成頂輪、旋轉(zhuǎn) 、采樣、剎車、落輪等磨合步驟，為便于維修，也可手動(dòng)單步運(yùn)行各步驟。磨合結(jié)束后可即時(shí)打印結(jié)果，系統(tǒng)投入使用后，性能穩(wěn)定，故障率極低，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)和設(shè)備維護(hù)方便。