汽車變截面板簧軋機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究

變截面軋機(jī)是生產(chǎn)汽車變截面板簧的關(guān)鍵設(shè)備。它將加熱到950℃的等截面彈簧鋼板通過轉(zhuǎn)動的軋輥壓縮及拉拔機(jī)構(gòu)拉拔，使其橫斷面按照設(shè)計(jì)的變形曲線改變。目前國內(nèi)鋼板彈簧生產(chǎn)企業(yè)或者采用進(jìn)口軋機(jī)如英國西爾公司、德國波克公司的某些產(chǎn)品，或者采用國產(chǎn)的仿西爾公司的三輥軋機(jī)及一些簡易軋機(jī)。簡易軋機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品精度低、展寬大，國產(chǎn)三輥軋機(jī)能耗、設(shè)備的體積較大。
　　兩輥式變截面軋機(jī)是目前國內(nèi)開發(fā)出的技術(shù)含量較高的軋機(jī)產(chǎn)品。該軋機(jī)機(jī)械液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，能耗低，機(jī)械結(jié)構(gòu)中無側(cè)輥限制板簧在軋制過程中的寬展，通過計(jì)算機(jī)控制軋制中的壓下量和拉力及軋輥磨擦力的平衡及壓下拉拔裝置的位置伺服控制，保證軋制后板簧的展寬在1%以內(nèi)。
　　本文介紹兩輥式軋機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該軋機(jī)由液壓伺服系統(tǒng)驅(qū)動，采用IBM－PC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及可編程控制器控制。
1 軋機(jī)結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)指標(biāo)
1.1軋機(jī)結(jié)構(gòu)
　　圖1為兩輥式變截面軋機(jī)示意圖。軋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)由一個鋼制構(gòu)架支撐和軋輥驅(qū)動機(jī)構(gòu)及拉拔機(jī)構(gòu)組成，軋輥由液壓馬達(dá)驅(qū)動，上軋輥由伺服油缸控制上下運(yùn)動，拉拔機(jī)構(gòu)由導(dǎo)柱和液壓夾緊裝置構(gòu)成，由水平伺服油缸控制做水平方向運(yùn)動。由液壓蓄能器穩(wěn)定壓下的壓力，液壓馬達(dá)輸出的扭矩由一比例減壓閥控制。由兩個旋轉(zhuǎn)編碼器檢測X、Y方向的位移和速度。

1.2軋機(jī)的主要性能指標(biāo)
　　? 最大軋制長度：1200mm
　　? 最小軋制長度：300mm
　　? 板坯最大厚度：50mm
　　? 板坯最大寬度：160mm
　　? 最大軋制力：760kN
　　? 最大拉拔力：200kN
　　? 最大軋制速度：30m/min
　　? 產(chǎn)品厚度公差：±0.1mm
　　? 產(chǎn)品寬度公差：板寬≤100mm ±1mm，板寬＞100mm ±1%
2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1總體設(shè)計(jì)
　　軋機(jī)控制系統(tǒng)的被控量可分為模擬量部分和開關(guān)量部分。模擬量部分由四路組成，分別控制液壓系統(tǒng)的輸出流量、液壓馬達(dá)的輸出扭矩、拉拔油缸運(yùn)動速度、壓下油缸的運(yùn)動速度。模擬量部分由一臺IBM－PC 486DX2－66工控機(jī)控制。開關(guān)量部分由一臺MASTER K200可編程控制器(PLC)控制，這些控制包括液壓站的油溫控制、軋輥的冷卻、操作按鈕站、拉拔方向的制動限位、軋輥及液壓系統(tǒng)的潤滑控制、軋機(jī)的狀態(tài)檢測及故障報(bào)警、各相關(guān)部分間的互鎖控制等。工控機(jī)與PLC間通過開關(guān)量接口進(jìn)行通訊。這樣即減輕IBM－PC的運(yùn)算量，縮短了控制周期；避免控制集中造成的控制風(fēng)險(xiǎn)集中，提高了系統(tǒng)的可靠性。無論IBM－PC或PLC那一部分出現(xiàn)異常，系統(tǒng)均能采取必要的保護(hù)措施。
2.2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
　　軋機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，由計(jì)算機(jī)、四路12位光隔D/A接口、64路光隔開關(guān)量輸入輸出接口(DI/DO)、可編程控制器(PLC)組成。計(jì)算機(jī)通過DI/DO接口及RS232接口與PLC進(jìn)行通訊。采用兩個12位絕對式光電編碼器檢測X、Y方向的位置和速度。油溫控制部分的作用是控制液壓站的油溫在允許范圍內(nèi)；軋輥冷卻部分控制軋輥的冷卻；按扭站用來輸入控制命令；制動限位部分在軋機(jī)的拉拔機(jī)構(gòu)超過停車范圍時自動停車；潤滑控制部分根據(jù)拉拔機(jī)構(gòu)的運(yùn)行次數(shù)控制潤滑油缸自動向各潤滑點(diǎn)加注潤滑油；狀態(tài)指示部分顯示軋機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；故障報(bào)警部分在軋機(jī)出現(xiàn)異常時進(jìn)行聲光報(bào)警。