双频淬火机床控制系统设计及应用.pdf

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1、双频淬火机床控制系统设计及应用冯毅(上海派克软件有限公司,上海200235)摘要：为提高双频淬火机床控制系统稳定性，基于双频淬火机床控制工艺，提出先进算法控制系统设计，本文详细介绍了控制系统硬件配置和软件设计内容，阐述了PLC程序结构，先进算法技术在过程控制中的应用。介绍了自动化集成思路，通过设备模拟画面进行程序的仿真测试，温度和功率曲线数据达到淬火的工艺指标要求。关键词：轧辊淬火算法控制PLCMATLABAbstract:Forimprovingthedouble-frequencyhardeningmachinecont

2、rolsystemstability,andbasedonthecontroltechnologyofdouble-frequencyhardeningmachine,theadvancedalgorithmtocontrolsystemdesign,hardwareconfigurationandsoftwaredesignofcontrolsystemwasintroducedindetail,thispaperexpoundsthestructureofPLCprogram,advancedtechnologyinth

3、eapplicationofprocesscontrolalgorithms.Introducedtheautomationintegratedwayofthinking,throughimagesdeviceemulationprogramofthesimulationtest,temperatureandpowercurvedatatofulfilltherequirementsofquenchingprocessindicators.Keywords:RollhardeningControlalgorithmPLCMA

4、TLAB的核心力。宝钢集团上海热处理厂双频淬火机床系统是多年前从1.引言比利时OSB公司引进的轧辊淬火专用设备，1999年上海派克软近年来，随着我国轧辊市场的迅猛发展，企业对轧辊淬火质件公司对淬火机算法控制计算机系统进行了改造。目前，该系统量的要求也越来越高，与之相应的淬火控制技术已成为企业竞争存在元器件老化，双系统切换繁杂，系统使用可靠性差、维护困2.轧辊淬火机床介绍难，基于上述原因，对该设备进行控制系统重新设计是当务之急。2.1轧辊淬火原理随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC已经具有逻辑

5、控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等多种功能，结合上位机监控界面和数据服务器，组成一个由操作、监控、管理为一体的智能控制系统，鉴于派克公司前期改造经验，对淬火机床设备情况及其控制工艺已经充分了解，选用西门子S7-300PLC系统和IFIX上位机系统构建成整个淬火控制系统，利用先进控制算法，并选用matlab算法进行模拟设备仿真测试，验证了系统的可行性。图1淬火机床示意图轧辊淬火机床机构如图1，其淬火原理基于电磁场理论，针对不同规格的轧辊，利用加载于50HZ工频和250HZ中频两种感应圈的交变电流而在其周围产生交变磁

6、场，产生感应电动势e，位移计数还未到达T1温度控制点时，50HZ感应圈的功率是按照金属轧辊通过交变磁场，在轧辊表面的一薄层内形成涡流，涡流50Hz感应圈功率预设定模型,计算功率值的起始值和上电时间，预e测控制T1的温度。强度，由焦耳定律可知，产生的热量Q＝0.24I²Rt当轧辊起始端的位移计数到达T1温度测量位置后,根据T1式中：R为轧辊阻抗的实测温度值，按照T1升温控制的调节模型，进行T1温度的升温调节控制。同时预测控制T2的温度。t为加载时间当轧辊位移计数到达T2温度测量位置后,T1升温的调节控制由于轧辊的阻抗z很

7、小，热量大而使轧辊表面加热，达到所退出，开始进行T2温度的调节控制，根据T2的实测温度值，按需的淬火温度(相变温度以上)。利用两种感应圈的不同频率使感应照T2温度控制的调节模型，进行T2温度的调节控制。热渗透到不同的深度，用水进行急剧冷却淬火，在轧辊表面形成当轧辊起始端位移计数还未到达T3温度控制点时，250HZ感一定厚度的马氏体组织和过渡组织，即形成一定厚度的淬硬层，应圈的功率是按照250Hz感应圈功率预设定模型，因此经双频淬火后的淬硬层有较缓和的过渡区和均匀的残余应力计算的功率值的起始值和上电时间，预测控制T3的温度。分

8、布，提高了轧辊的韧性和抗疲劳强度，增加了轧辊尺寸的稳定当轧辊起始端的位移计数到达T3温度测量点后,性，从而获得高质量的成品辊。根据T3的实测温度值，按照T3升温控制的调节模型，进行T3温2.2淬火控制工艺度的升温调节控制。同时预测控制T4的温度。淬火启动后，轧辊按给定的速度旋转并高速下降，