小型轧辊淬火机床控制系统设计

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Design of Control System of Quenching Machine for Smal RolLI Yuan-hui .LI Yuan-zhe(1.Wuhan University ofScience and Technology，Hubei 430081，China；2.Wuhan Baode Electromechanical Co.，LTD，Wuhan 43008 1，China)Abstract：According to work requirement of quencher machine for smal rol，the loop of hydraulic system and monitordepament of hydraulic system are designed based on main movement of drive mechanism of hydraulic controled mil1.Thewhole design can satisfy the requirement of quencher machine。

Keywords：hydraulic system；monitoring system；quencher machine1设备概述小型轧辊淬火机床主要用于轧辊的热处理加工 机床的工作过程：轧辊首先放置在机床的加热炉中进行预热 .预热好后的轧辊旋转下降。离开预热炉，同时冷却水系统工作.对轧辊进行冷却淬火处理：整个轧辊在淬火过程中保持慢速旋转下降 当轧辊完全离开加热炉。淬火工序完成.轧辊停止旋转 、停止下降。轧辊淬火处理过程中机床机构的主要动作采用液压系统驱动2液压系统设计液压系统结构如图 i所示 该液压系统要完成机床机构的主要动作：升降、旋转。淬火过程中机构的旋转要求慢速 .对速度要求不高 .轧辊的旋转动作要求能够随时停止.因此采取电磁换向阀控制的锁紧回路实现该动作.回路中采用低速稳定性好的单 向节流阀18.实现对旋转动作的速度调整。升降机构的回路也采用锁紧回路 .以保证轧辊升降机构能可靠地停在任意位置 轧辊下降的速度低，且要求平稳 ，因此，采用低速稳定性好的低速马达 轧辊上升.实现将轧辊送入机床的预热炉 速度要求快。轧辊下降是对轧辊淬作者简介 ：李远慧(1975-)，硕 士 ，讲 师，研 究方向为机 电液-体化 系统设计与仿真、智能控制。

收稿 日期 ：2012.08.28火处理的过程 ，要求必须是缓慢平稳的，因此 ，在轧辊下降的回路中采用速度控制精度较高的小流量调速阀 15；并并联设置了换向阀 16，用于实现调试和检修时机构的快速下降。为保证系统的工作温度，系统配置了风冷机，用于工作油液降温。

1 液位计：2-空气滤清器；3 电接点温度计；4-液位控制器；5-泵；6 电机：7-电磁溢流阀：8-压力表开关；9 压力表；lO 单向阀；I1～管路过滤器；12-电磁换向阀：13-液控单向阀；l4-单向节流阀；15-调速阀；16-电磁换向阀；l7-高压球阀；l8-单向节流阀；19-单向阀；2 球阀；21-冷却器；22-回油过滤器；23-马达(轧辊升降)；24-马达(轧辊旋转)；25-吸油滤网图 1 液压系统原理图自动化应用 2013 1期 l6HMl及 PLC 控 制 系 统 蓦鬻 嘲 蓦 誊 誊 臻誓薯鬟 爱 善警鬻鬟曩叠 越液压站的T作过程分为以下JL个阶段 ：(1)轧辊安装在卡夹内，液压站启动，驱动升降机构，将轧辊送入预热炉中，液压站停止：r作。

(2)经过程序中设定的加热保温时间.轧辊在预热炉中完成加热 .液压站启动 .液压系统中的升降回路 、旋转回路同时T作 ，升降回路驱动升降机构使轧辊从预热炉中缓慢下降 、伸出，同时，旋转 回路驱动旋转机构 .使轧辊在下降过程中.不停旋转进行淬火处理 。

(3)当升降机构走到行程终点，轧辊淬火工序完成.升降机构停止下降.旋转机构停止旋转，液压系统停泵3监控系统设计整个机床的监控部分采用两台T控机。-台作为下位机进行实时控制.另-台管理和监控记录设备 。

图 2 机床监控系统框 图3.1下位机系统系统含有模拟量输入、输l叶I等参量 .选用性能可靠 、编程简单的西门子 S7-200CPU系列 PLC 用户程序中包括了位逻辑、计数器 、定时器、复杂数学运算以及与其它智能拈通信等指令内容.从而使它能够监视输入状态、改变输出状态以达到控制 目的 整个监控 系 统 的硬 件包 括 CPU266(AC/DC/Relay)、EM233(24V、DC数 字混 合 模 块/6输 出/6继 电器 输 入 )、EM231(模拟输入 、4输入 )、EM232(模拟输 出、2输出) 为使系统安装 、调试与检修方便 ，设置有本地手动启拓制按钮 .其它均在监控计算机画面上进行操作与监视3.2上位机系统上位机安装了 STEP7-micro/WIN编程软件 .用户可开发 、编辑和监控自己的应用程序，建立人机接口。

上位机通过通信卡与 PLC的多点接 口(MPI)通信.对现场生产过程监控3.3 PLC程序结构整个系统程序结构由主程序拈、功能拈和数据拈组成 其中.主程序块功能是调用其它数据块 、功能块实现控制任务 ：功能块用于对液位 、油温等多参数进行检测，判断液压系统是否具备工作条件、对本地及远程启停条件进行运算等功能实现：数据块用于为系统工作提供运行参数 、上位机和下位机的数据交换等3.4人机接口人机接 口包括操作监控主画面、计算机操作画面、淬火监视登录画面、三段预热炉温度曲线画面、历史数据查询画面、液压系统工作画面以及通信拈 、历史数据保存等功能拈 用户可以通过上述功能模块对机床系统进行远程操作与监视 工程技术人员可以通过管理员人 口对系统运行及参数进行设定 、修改和维护4结语该机床实际投入使用 .经现场使用测试 .淬火过程中，轧辊的下降、旋转速度平稳，淬火质量高 ，完全能够满足实际T况对机床动作的控制要求 整套机床系统 自动化程度 、设备可靠性高 .故障诊断和处理直观.便于维护和使用