數控火焰淬火機控制系統(tǒng)的設計與應用研究.pdf

1、長期運轉的機械零件由于早期失效使能源與材料的消耗十分驚人。許多機械零件的損壞發(fā)生在表面，或者從表面開始。例如，磨損所引起的損壞都是發(fā)生在零件表面，疲勞引起的損壞也是從零件表面開始，逐漸向內部擴展，最后導致斷裂而浪費。采用表面加熱淬火工藝能夠解決上述的問題，一方面能夠增強零件的耐磨性與硬度；另一方面能夠保持零件心部很好的韌性與塑性，所以，零件經過此工藝處理能夠很大程度的延長其使用壽命，滿足生產技術的要求。
　　 目前我國絕大部分企

2、業(yè)還是采用“窯爐式加熱工藝”或“手工火焰加熱工藝”對產品進行最后的熱處理，使用該方式有許多缺點：能源消耗高、加熱速度慢、工人勞動強度大、加熱時間控制不精確、環(huán)境污染嚴重，導致了產品淬火硬度不一致，其具體表現為：淬火過硬產品容易斷裂，淬火不足則達不到設計使用壽命，容易出現極限損傷現象，以及引發(fā)產品過早報廢，這些都會對用戶造成極大的經濟損失，也對國家造成極大的能源和勞動力浪費。
　　 本論文依托山西育龍教學設備有限公司項目“數控火焰

3、旋轉升降淬火機床”，針對德國“貝丁豪斯”公司在國際上對火焰淬火自動控制技術的壟斷以及國內傳統(tǒng)的“窯爐式加熱工藝”或“手工火焰加熱工藝”的諸多弊病，研制開發(fā)了一套數控火焰淬火機的自動控制系統(tǒng)。
　　 針對被控對象的特點，本文提出了采用觸摸屏和PLC兩級計算機控制系統(tǒng)方案，其中包括上位機控制系統(tǒng)和下位機控制系統(tǒng)。下位機控制系統(tǒng)以SIEMENS S7-200PLC為核心控制單元，完成對數控火焰淬火機床的液壓系統(tǒng)、冷卻液循環(huán)系統(tǒng)、電氣控

4、制系統(tǒng)等的精確控制；上位機控制系統(tǒng)以北京昆侖通態(tài)公司的TPC7062K嵌入式觸摸屏為核心控制單元，利用配套的MCGS組態(tài)軟件對其進行組態(tài)，結合高性能的PLC，對工件的淬火溫度實行精確控制，實現數據采集、數據處理、數據存儲、數據表格記錄、數據圖形現場顯示等功能，完成對零件淬火過程的全自動控制和可視化智能操作。同時上位機完成對下位機的協(xié)調、組織、數據管理和控制運算等工作，上、下位機的數據傳輸通過PROFIBUS工業(yè)總線網絡進行。
　　

5、 最后針對淬火溫度控制系統(tǒng)的非線性、大慣性和大滯性的特點，我們采用了模糊自整定P/D控制算法對淬火溫度進行控制，起到了很好的控制效果，并和傳統(tǒng)PID控制用MATLAB進行實驗仿真比較，仿真結果表明，模糊自整定PID控制對溫度控制的魯棒性、動態(tài)性能和超調量要遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)PID的控制。
　　 本套數控火焰淬火機床控制系統(tǒng)已經投入工廠運行，實際工程運行結果表明：系統(tǒng)硬件設計合理、軟件功能完善、維護方便、運行可靠、控制精度高，完全滿足