短軸淬火電氣控制系統設計

黃躍娟 程海博 賀朝陽

【摘?要】淬火是將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，隨即浸入淬冷介質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程，使淬火工藝簡單，系統價格低廉，穩定可靠，操作方便.該淬火系統由加熱系統，冷卻液與淬火液循環系統，液壓系統，淬火機電氣控制系統等組成。本文介紹的短軸淬火機控制系統，基本滿足當今短軸淬火電氣系統控制的要求。

【關鍵詞】淬火;可編程邏輯控制器;電氣控制

1、引言

我國的淬火機床的研究相對落后。在汽車產業發展后，淬火機才開始從國外引進。但在我國很多企業都在進行有關高端機床的研究。經過幾年的辛勤勞動后，開發了各種各樣的淬火機。目前，采用了由滾珠絲杠驅動的可變頻率速度調整電動機、步進馬達或伺服馬達。這種淬火裝置具有均勻準確的移動速度和支架重復定位的高精度優點，機床的操作完全遵循計算機程序。是高自動感應加熱裝置。可編程邏輯控制器廣泛用于感應加熱淬火機床的控制。

2、控制要求

系統有三種工作方式：手動，自動，試片。

（一）手動工作方式的控制要求：

（1）選擇工作方式為“手動”。

（2）系統加電，可編程邏輯控制器得電，按“運行”按鈕油泵工作，指示等亮，系統開始初始化，1號油缸收回，松夾;2號油缸收回前擺，可裝料;3號油缸伸出，工作臺抬起;系統處于等待狀態。

（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工作臺落下;按下SB8工作臺抬起。在該狀態，按下任何按鈕動作，松開按鈕保持。按“啟動”不起作用。

（二）自動（試片）控制要求系統加電，油泵工作。

（1）選擇工作方式為自動或試片。

（2）初始化，1號油缸伸出，松夾;2號油缸伸出，可裝料;3號油缸收回，工作臺抬起。系統處于等待狀態。

（3）把工件放在工作臺上。

（4）按下啟動按鈕。

（5）夾緊工件1秒后，工作臺落下;同時擺動（周期為1.5s），啟動外部時間繼電器（擺動總時間由外定時器控制）。

（6）外定時器延時結束，擺動結束。

（7）前擺1秒，1號油缸收回松夾，2號油缸伸出，工件掉落;（試片無此步）

（8）系統回初始狀態。若在自動狀態則可繼續工作;若試片則可人工取出試淬板簧進行檢驗。

3、系統硬件設計

電氣控制系統由兩部分組成：控制面箱和控制箱。

控制面板的選擇開關用于選擇系統處于“手動”、“自動”或“試片”狀態，在任何狀態下操作選擇開關系統都會立即退出當前狀態進入被選擇的狀態;在任何狀態“運行”和“停止”都用于控制電動機的啟動和停止，“指示”用于顯示電動機的狀態;僅在“手動”狀態時，按下“夾緊”、“松夾”、“前擺”、“后擺”、“抬起”、“落下”按鈕進行相應的動作，松開按鈕處于保持狀態;僅在“自動”或“試片”狀態時，“啟動”按鈕起作用，用于啟動一個淬火周期。

控制箱內電路中TA為外時間繼電器的觸點，SQ為接近開關用于限制自動運行時抬起的高度，KA1～KA6為電磁閥線圈，KT為時間繼電器的線圈。

控制電路與淬火機機身良好接地以保證生產安全;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、系統軟件設計

可編程邏輯控制器的輸入節點共有11處，輸出節點共有7處，共18處，選用20點的歐姆龍CPM1A便可滿足要求，余2點備用。

程序由3個部分構成：第一部分是決定系統在哪個狀態下動作的狀態選擇，第二部分是程序的主體，控制作為程序核心的程序的流程。第三部分為動力驅動部分，僅與能量和信號的輸出有關。電磁閥的驅動與電磁閥的裝配必須擁有較高的配合度，任何一個動作都會影響到油路總開關。而且，線圈不需要接通電源，以防止發生燒毀的現象。

程序利用觸點0.01、0.02進行狀態選擇，當0.01有信號時選擇手動狀態，當0.02有信號時選擇自動狀態，當0.01、0.02都沒有信號時選擇試片狀態。

系統用觸點0.00啟動，當0.00有信號時系統處于啟動狀態，短軸在觸點200.05的控制下被夾緊，并用定時器進行時間控制。

程序的振蕩狀態用觸點200.09控制，振蕩狀態的啟動可以用定時器TIM003觸發，程序需要加上自鎖。

程序的夾緊驅動是用觸點10.01控制的，觸點10.01是可以用200.06、200.08、200.09和200.00分別進行啟動，用10.00和0.04控制其停止振蕩。

程序后擺驅動是用觸點10.03控制的，觸點10.03可以用TIM005、200.12、200.00控制其啟動，用10.02和0.05控制其停止。

觸摸屏系統有兩個部分：包括檢測裝置和控制器。觸摸屏檢測設備的功能是檢測用戶的觸摸位置，并將觸摸位置信息傳輸到經由相關組件分析和處理的控制器。一般設置在顯示畫面的顯示面上。控制器在接收用戶的觸摸位置信息的同時將位置信息轉換為接觸坐標，并最終將坐標信息發送給可編程邏輯控制器系統。同時，控制器可以從可編程邏輯控制器接收命令，并執行它們，諸如開關值和模擬量等的動態顯示。

5、結論

為了有效的對我國關于企業在實際生產中對機械零件、大型齒輪和采煤機鏈輪等工件的火焰加熱表面淬火處理技術進行有效的改善，對于目前使用的“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行升級，同時也為了打破國外公司在國際上對淬火自動控制技術的壟斷，提出了自己的設計程序。

參考文獻：

[1]王兆義.可編程序控制器教程[M].第三版.機械工業出版社，2014

[2]易傳祿.可編程序控制器應用[M].第三版.上海科普出版社，2011

（作者單位：黑龍江省哈爾濱華德學院?機器人工程學院）