小型轧辊淬火机床控制系统设计

　　1 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1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。

　　液压站的工作过程分为以下几个阶段：

　　(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，液压站停止工作。

　　(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、旋转回路同时工作，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工控机，一台作为下位机进行实时控制，另一台管理和监控记录设备，并可管理多台下位执行设备。监控系统结构如图2所示。

　　3.1下位机系统

　　系统含有模拟量输入、输出等参量，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模块通信等指令内容，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，设置有本地手动启停控制按钮，其它均在监控计算机画面上进行操作与监视。