基于工控PC機實現貨車輪對軸承磨合機自動化控制的改造

蔡穗敏 袁善欣

（中國中車山東機車車輛有限公司，山東 濟南 250022）

一、改造背景

我公司轉向架車間1臺軸承磨合機，為1997年本公司自制設備。原設備主要由底座、動力驅動、液壓頂升、制動和電氣控制組成，其工作原理為：輪對上升—摩擦輪夾緊-開啟磨合電機磨合-停止磨合-磨合輪放松-制動閘下降制動-制動閘放松-輪對下降，磨合完成。整個磨合過程中數據的采集（手持測溫儀）、分析、填寫全部由人工完成。依據工藝技術部下達的設備改造要求，改造后要求磨合機實現輪對轉速變頻調速（200-300r/min），實現自動運行和自動采集磨合試驗數據、生成磨合曲線圖表、試驗結果、記錄打印輸出紙質報表并預留HMS網絡接口的要求。

二、改造方案

本次改造以實現自動控制功能為目的，以加裝工控PC機控制為主要手段。改造后由于維持原設備的主要機械動力設計不變,且試驗輪對型號不變,因此不涉及機械結構和工作原理重新設計的問題,只對操作控制系統和動力驅動系統進行更新改造就可達到改造要求。改造方案的主要內容如下：

（一）控制系統結構簡介

由（圖一）控制系統結構圖可以看出，改造后的控制系統主要由輸入裝置（鍵盤、鼠標、紅外溫度傳感器、I/O板、控制按鈕）、工控PC機（含A/D板）、輸出裝置（顯示器、打印機）、執行元件（控制繼電器板、氣動元件、變頻器）和系統電源模塊組成，其中新增導向風缸用于驅動紅外測溫傳感器的掃描動作。

（二）硬件設計

本次改造是以加裝研華工控PC機控制，32路12位光電隔離A/D板并配有CMB5419-1B32路I/V變換板，實現模擬信號的輸入。紅外溫度傳感器1、2采集到的溫度信號，轉變成電壓（DC）信號，最后送至A/D板，實現溫度的數據采集。加裝外部I/O接線板實現變頻控制、控制繼電器板、外部操作按鈕

等的信號輸入輸出功能。外接顯示器、鍵盤、鼠標和激光打印機實現終端操作和數據的實時打印。加裝變頻控制器實現輪對的變頻調速。

（三）軟件設計

本系統的程序是在Windows環境下，利用Visual basic開發控制和數據采集程序。Visual Basic是可視化面向對象的采用事件驅動技術的結構化程序設計語言,其事件應用程序中的典型事件順序如下：①啟動應用程序，加載和顯示窗體；②窗體或窗體上的控件接收事件，事件的產生可以由用戶操作、系統引發或代碼間接引發；③調用事件處理過程代碼④等待下一次事件。

本程序采用模塊化設計思想，設置了若干個窗體模塊，以主程序窗體界面為核心編制功能模塊子程序，使大量的功能在子程序中實現，運行過程中通過主程序調用各功能模塊子程序，包括：主操作界面；變頻器、儀表校準界面；實驗參數設置界面；實驗報表查詢、打印界面及頁面設置等功能。

主程序部分設計代碼如下：

結束語

設備改造后，通過IPC5488數據量采集卡采集溫度、轉速信號，并由主程序調用 VB子程序進行處理，實現軸承磨合全過程的自動控制。該系統主要特點：

（一）工控機控制顯示，具有良好的人機界面，操作方便；

（二）實時采集兩端軸承溫度，可顯示時間——溫度曲線；

（三）準確計算軸承最高溫升，智能判定軸承磨合是否合格；

（四）數據庫存貯、查詢和打印功能；

（五）系統預留有HMIS數據接口，可自動上傳數據。

設備啟動后，操作人員將待磨合輪對推入該系統機械裝置，鼠標點擊“開始”，系統自動完成頂輪、旋轉 、采樣、剎車、落輪等磨合步驟，為便于維修，也可手動單步運行各步驟。磨合結束后可即時打印結果，系統投入使用后，性能穩定，故障率極低，現場作業和設備維護方便。