壓力機集中潤滑控制系統的研究

李鵬德，李 彬

（徐州鍛壓機床集團有限公司，江蘇 徐州221116）

0 前言

壓力機作為鍛件生產的主力軍，其性能直接影響鍛件品質。而壓力機的性能發揮與其日常保養密切相關。其中，壓力機的集中潤滑系統便是確保壓力機正常工作的重要一環[1]。

現有的壓力機集中潤滑系統未實現全自動控制，常因關鍵點的潤滑不良或過度潤滑造成零部件損壞，導致維護勞動強度大，嚴重影響壓力機的生產效率。壓力機集中潤滑控制系統是改善壓力機潤滑現狀的必然趨勢，研制壓力機集中潤滑控制系統具有非常重要的意義。

1 壓力機集中潤滑系統

壓力機只有在集中潤滑系統正常工作時才能正常運行，一般采用高壓稀油進行循環式潤滑，稀油由集中潤滑系統的供油裝置提供，經過濾到達分配器，通過分配器分配至各個潤滑點，最后各潤滑點的潤滑油通過回油管道輸送至供油系統的儲油箱內。壓力機集中潤滑系統由儲油箱、潤滑油泵、過濾器、分配器、繼電器、油位檢測裝置、加熱裝置等部分組成，為各個潤滑點定時提供定量的潤滑油，如圖1 所示[2]。

圖1 壓力機集中潤滑系統原理圖

2 壓力機集中潤滑系統的控制機理

壓力機集中潤滑控制系統首先設定壓力機潤滑的定點時間和潤滑時間，通過該集中潤滑系統將稀油加入到壓力機的各個潤滑點，實現對壓力機的潤滑部位的潤滑，如圖2 所示。

該集中潤滑控制系統的工作原理為：首先啟動潤滑油泵，潤滑油通過換向閥換向，分別向兩條主油路供油，主油管將潤滑油輸送至雙線分配器，分配器的輸出口分別與壓力機的各個潤滑點相連。該集中潤滑系統向各個潤滑點的潤滑過程并沒有嚴格的先后順序，離該系統最近的潤滑點，先供油潤滑，供油管里面的油壓達到雙線分配器動作所需的最低壓力后，雙線分配器就能動作，而雙線分配器動作完成又使供油管內壓力繼續上升，當供油管內各處的壓力都超過雙線分配器動作所需的壓力時，雙線分配器全部動作，完成集中潤滑系統的供油過程。通過該集中潤滑控制系統能自動定時定量向壓力機的各潤滑部位添加潤滑油，集中潤滑系統工作時無需停機，以提高壓力機的使用效率，從而保證壓力機的整機性能[3][4]。

圖2 壓力機集中潤滑裝置的總體設計

3 壓力機集中潤滑系統控制研究

集中潤滑控制系統包括上位機和下位機系統的設計。采用計算機作為該集中潤滑控制系統的上位機，單片機作為控制系統的下位機，上位機進行遠程監控壓力機集中潤滑系統的運行狀況，也可以給下位機發送指令。而下位機用于現場監控集中潤滑系統。由于上位機直接采用計算機作為該控制系統的硬件平臺，則集中潤滑控制系統的硬件設計主要是針對下位機而言的。

3.1 壓力機集中潤滑系統下位機軟硬件設計

集中潤滑系統中下位機是以單片機為核心，負責時間控制、數據采集及處理等工作。潤滑間隔時間和監控時間通過下位機或上位機設定。所有潤滑點均采用相同的間隔時間，各個潤滑點在相同的間隔時間存在不同的加脂量。通過分配器對油脂精確定量，并將其自動送至各潤滑點，以滿足不同的潤滑要求。集中潤滑系統在工作時間內通過測量分油脂管的壓力差實現自動調節，并對集中潤滑系統的工作狀態進行檢測，保證潤滑脂充滿整個油脂管路。

集中潤滑系統的下位機的硬件組成如圖3 所示，它是以單片機為核心的控制系統，外圍電路包括復位電路、通訊電路、壓力采集、報警/顯示電路以及電機和換向閥控制電路。

圖3 控制系統下位機硬件框圖

單片機通過壓力傳感器接受各個油脂管路的壓力信號，根據數據存儲器中設定的控制數據完成控制方案。通過顯示電路顯示壓力值，并通過電磁換向閥控制主管道的切換和通斷，實現定時加脂。當潤滑結束時，由電磁換向閥切斷主管道，停止本子系統潤滑，當所有潤滑子系統全部潤滑結束時，將停止潤滑脂泵的電機繼續運轉。

該控制系統由單片機AT89C51、ADC0809、CH451、MAX232、X25045 等芯片構成，完成數據采集、處理、通訊等所有的功能，是整個系統的核心控制模塊。

壓力機集中潤滑控制系統的下位機軟件時，首先上電復位后，單片機先進行系統初始化，之后軟件查詢按鍵狀態執行相應的程序。“開始”鍵若按下，則軟件延時10ms 以消除鍵抖動，然后繼續檢測“開始”鍵是否按下，若無鍵按下，則表明檢測到干擾信號并繼續等待按鍵；若“開始”鍵再次按下，表明鍵被可靠按下，則退出檢測“開始”按鍵的循環，循環執行控制程序。

數據采集部分是將傳感器輸出的靜態模擬信號通過A/D 轉換而轉換為數字信號。控制系統通過檢測潤滑油管的壓力值確定換向閥的動作和檢測系統的工作狀態，同時，可通過管內壓力分析故障類型。

將設定的加油間隔時間和監控時間儲存于單片機中，單片機控制系統通過開關的通斷來累計壓力機的運行時間，當達到控制系統設定的加油間隔時間值時，控制器通知換向閥進行加油工作，同時開始累計監控時間，并不斷地檢測每個油管的壓力。若發生加脂故障，例如電機因故障停止工作，油箱中油位低于油泵進油口、主油管因損壞出現漏油或油管堵塞等，則發出報警信號，并控制換向閥處于中位，停止加油或使電機停止運轉，準備維修。同時下位機控制器設定了手動控制鍵，用于系統調試及檢測。

3.2 集中潤滑控制系統上位機設計及與下位機的通訊

本系統采用計算機作為上位機，上位機軟件采用Visual Basic 開發，Visual Basic 是一個所見即所得的快速開發軟件工具，在設計中，引用了大量的可視化組件，這些可視化組件可有效簡化設計工作。

在Visual Basic 6.0 中有兩種解決串口通訊問題的方法：一是調用Windows 的API 函數來完成，二是采用標準控件MSComm 來實現。由于采用API函數的難度大，需要相關的知識較多，因此在軟件設計中常常采用第二種方法。MSComm 控件不僅包括了API 函數中關于串行通訊的所有功能，提供了完善的串行數據發送和接收功能，并且開拓了方便用戶設計的多個對象屬性來滿足不同用戶的需要，使系統有更強的通用性和可移植性。

MSComm 控件提供了一系列標準通訊命令的使用界面。使用它可以建立與串行端口的連接，通過串行端口連接到微機自動準同期裝置，發出命令，交換數據，以及監視和響應串行連接中發生的事件和錯誤。

AT89C51 單片機的串行通道是一個全雙工的串行通信口，既可以實現雙機通信，又可以實現多機通信。當串行口工作在方式2 或方式3 時，若特殊功能寄存器SCON 的SM2 由軟件置為“1”，則為多機通信；若SM2 為“0”，則為9 位異步通信方式。

T89C51 單片機的數據通信由串行口完成，定時器T1 作為波特率發生器，其波特率要與PC 機一致。數據的傳送格式1 為起始位、8 為數據位、作為地址/數據控制位的第9 位和1 位停止位。采用中斷方式發送和接收數據，定時器T1 設置為工作模式2，串行口設置為工作方式3，由第9 位判斷地址碼或數據。當某臺單片機與PC 機發出的地址碼一致時，就發出應答信號給PC 機，而其他單片機則不發應答信號，這樣在某一時刻PC 機就只與一臺單片機傳輸信息。單片機的通信流程圖如圖4 所示。

4 結束語

通過對壓力機的現有潤滑系統進行改造，經過一段時間的運行表明，本集中潤滑系統完全適用于壓力機的潤滑需求，且能實現自動運行，提高了對壓力機的潤滑效果，降低了壓力機的故障頻率。且油溫較低時，可實現自動升溫，無需開機過程中人為調整。

圖4 通訊軟件流程

[1]陸克安.壓力機循環潤滑的供油品質控制系統[J].潤滑與密封，2005，（4）：196-198.

[2]吳進軍，于革剛，王德成，等.大型模鍛壓機電氣液壓控制系統研究[J].液壓與氣動，2012，（11）：50-53.

[3]趙恒國，劉旭東，何 偉.振動篩集中潤滑控制系統的研制[J].煤礦機械，2008，29（8）：99-101.

[4]謝南方.自動潤滑注油器及其系統控制回路的應用[J].機械研究與應用，2002，15（1）：18-19.

[5]蔡基樓.壓力機潤滑系統的選定[J].鍛壓裝備與制造技術，2000，35（5）.