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                谭秋云 Mb:15873146116

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                基于IPC的感应淬火机床数控系统设计  2007/3/3 
                 
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                背景介绍:

                    近年来,随着计算机网络的发展,企业资源计划(ERP)的应用已日渐普及,制造执◢行系统(MES)的研究和应用也得到业界的高度重视。感应热处↘理机床是一种清洁亚博在线设备,符合现代化工业生产的3S标准(Sure—可靠,Safe—安全,Saving—节约),又可以安装在生产线上进行在线金属亚博在线,在国内外机∞械亚博在线行业已广泛应用,我们在制造多功能回转式淬火机床时,研制了支持现场总线的数控系统使机床支持工业以太网,进而可以与车间级网络进行信息交换,并进行远程淬火参数设置。

                   

                    多功能回转式淬火机床简介:

                    感应加热是利用电磁感应的方法对导体材料进行加热。其主要优Ψ点是:效率高、成本低、节能、易于实现自动控制。金属亚博在线的感应加热设备主要包括:加热电源、感应亚博在线机床、感应器和淬火变压器。

                    多功能回转式淬火机床▓实际上是一条具有完善保护功能的自动加工线,采用回转式结构,使上、下料在同一个工位位置完成,操作方便;该机床可以「同时加工同一种零件上的三个不同表面,做到一个工件在一台淬火机床上一次完成淬火,也可以同时对三个相同或不同的零件进行淬火,且每个加工工位参数设置有一定的柔性冗余,可以实现各种淬火方式,如同时、连续、连续同时以及多段淬火等,主要应用在汽车、摩托车制造行业,以满足其多品种、小零件的淬∞火处理。

                   

                   

                    1、一体化设计

                    为了减少占地面积和安装ω 周期,采用一体化设计,即将机床与淬火液循环系统、冷却液循环系统、加热电源和淬火变压器集成于一体。

                   

                    2、数控系统设计

                    多功能回转式感应淬火机床要求:① 三个加↙工工位同时独立运行(相当于三台机床);② 连续淬火时速度连续变化不停顿;③ 具有三个工位下降不到位和转台不到位自纠正功能。常规的数控系统无法满足这些功能,因此我们自行研制了基于工控PC的数控系统,在 Windows 2000 下利用线程技术实现了上述功能。

                    工控PC主机是系统的核心,一方面对机床各运动部件进行检测与控制,另一方面通过网卡与车间级网络相连,使系统可以利用远程计算机输入淬火参数,也可以显示机床工作情况;PCI-1240用于步进电机速度和定位控制,同时检测步进电机各种异常信号;PCI-1751为48路TTL电平并行输入输出板,其中32路设置为输入,用于操作按钮输入,包括启动、暂停、急停按钮,三个工位手动加热、喷液、旋转、切换,转台快速正反转、慢速正反转,三个工位工件快速上升下降、慢速上◆升下降等;16路设置为输出,用于转台及三个工位步进电机使能控制。PCL-724为TTL电平输入板,用于对到位、缺料、缺水、顶尖¤异常等信号进行检测,由于板上无电平转换和信号隔离功能,而接近开关电平为24V,所以使用PCLD-785作为输入电平转换和信号隔离电路;PCLD-885为16路高功率继电器输出板,具有极强的输出驱动能力,触点容量为交流220V5A;PCL—720为64路开关量输入输出板,在这里主要与PCLD-885一起,控制各工位切换、加热、喷液、吹堵、回火。

                    3、抗干扰设计

                    由于淬火机床是特殊的机床设备,淬火机床采用的高频或中频电源由于采用调制波输出,其对电网和其它设备的辐射干扰特别严重,为此控制系统采用如下抗干扰措施。

                    4、软件设计

                    系统软件设计主要考虑软件的通用性、可靠性和易用性。为此着重考虑以下几个问题:①三个工位独自使用加热电源以及三个工位共享加热电源时切换功能;②三个工位同时独立运行软件设计,并具有同时、连续扫描、分段同时、分段连续扫描等多种淬火功能;③应可以存储百个以上的工件淬火程序,工件管理、查询方便;④参数输入○方便,无需编程,不懂计算机的人可以完成工件参数的输入;⑤在线帮助功能,随时操作提示;⑥故障自诊断、故障报警提〗示功能。

                    图6给出了系统软件设计总体框图,计算机上电后直接运行淬火程序,“系统初始化”包括各板卡初始化、调用上次运行的工⌒ 件的运行参数等,并判别操作面板【自动/手动】按钮位置,自动切换到相应主画面。

                    进入主程序后,系统定时检查操作面板【自动/手动】、【启动】、【急停】等按钮状态,并触发相应事件;自动状态下系统主要完成工件管理、淬火参数设置、转台参数设≡置、步进电机加速度设置以及自动淬火功能;手动方式下,系统主要完成各工位手动操作、转台手动操作、ABC三工位及转台零位设置、自动回零位功能和手动参数设置。工件选择在工件管理画面中完成,选定工件以后,系统首先检查各工位参数文件是否存在,若不存在,自动创建各工位参数文件名,并设置禁止运行标志同时给出提示。各工位淬火参数设置完后,系统自动取@消禁止运行标志。总体框图中没有画出程序退出部分,软件退出包括两种退出方式,一々种是返回WINDOWS2000桌面,一种是直接退出操作系统即关机。

                    5、线程技术

                    由于@ 三个工位同时运行,系统设置4个线程,三个线程用于A、B、C三个工位淬火,一个线程用于各工位运行状态指示,转台分度由主程序♀完成;在淬火过程中,出现异常情况,系统立即退出淬火程序,并进行报警,某个工位出现异常,不影响其它工位运行;若出现工位下降不到位或转盘分度不到位∮的情况,系统自动找位。

                    远程参数修改

                    考虑到成本的问题,程序没有采用C/S结构,也不支持远程ODBC,为了支持远程修改淬火参数,可以在远端计算机上安装本软件,对参数文件修改后将参数文件复制到机床控制计算机▲,而后在机床控制计算机上退出应用程序并重新运行。

                   

                    结论:

                    小型感应亚博在线中心是综合了国际上感应亚博在线机床』的紧凑化、柔性化、多轴化、生产线化、计算机化等方面的一些要点研制的九工位感应亚博在线中心,在国内已被洛阳等地数个厂家应用于摩托车曲柄的淬火与回火,2000年9月获科技部科技中小▓企业技术创新基金,立项代号:00C26224100631,于2001年9月通过了河南省科委主持的技术鉴定,经专家测试,机床升降重复定位精度≤±0.03mm,分度定位精度≤±0.02°,工件移动速度1~300mm/s。与某厂进口的类似机床(一台电源带三台淬火机床)相比,小型感应亚博在线加工中心在功能、价格、结构、占地面积、工人劳动强度、加工效率等方面明显优于进口同类机床,在故障诊断与保护方面与进口同类机床相当。该机床样机◥在2001年10月份北京国际亚博在线展览会上展出,得到了业内人士的一致好评

                 
                 
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