双工位感应淬火机床控制系统设计

1、双工位感应淬火机床控制系统设计摘 要感应热处理具有高效、节能、便于自动化等许多优点。50年代初,我国在机床制造及纺织机械工厂开始使用高频及中频电源进行感应淬火。30多年来,我国感应热处理技术有了很大发展,表现在感应热处理零件能够成倍增长,电源设备、淬火机床、感应器不断改进,新工艺陆续用于生产,感应热处理技术不断得到提高，但从客观角度来看，我国现有的热处理技术仍需改进。淬火机床的工作原理，利用PLC实现了感应淬火机床专用数控系统，并给出了系统的硬件设计，同时详细介绍了位置控制、手动操作、脉冲补偿、参数设置与显示、急停等程序设计。感应热处理是一种清洁热处理方式，符合现代化工业生产的3S标准(Sur

2、e可靠、Safe安全、Saving节约)，在国内外机械热处理行业已广泛应用。由于感应热处理机床控制系统设计与金属热处理工艺密切相关，传统的数控系统很难满足需要，因此本设计主要是基于台达PLC的双工位感应淬火机床控制系统。本文以感应加热原理为基础，主要介绍热处理的发展及基本原理，硬件的选型与设计，及HMI触摸屏的程序设计。关键词：感应热处理，感应淬火机床，台达PLC，HMI触摸屏，程序设计Dual induction hardening machine control system designABSTRACTInduction heat treatment has the advantages

3、 of high efficiency, energy saving, convenient automation and many other advantages. At the beginning of 50 time, our country is in machine manufacture and textile machinery factory started using high frequency and medium frequency power supply for induction hardening. Over the past 30 years, our co

4、untry of induction heat treatment technology has achieved great development, performance in induction heat treatment parts can grow exponentially, power equipment, quenching machine for continuous improvement, sensors, used in the production of new technology in succession, of induction heat treatme

5、nt technology is constantly improving, but from objective angle of view, Chinas existing heat treatment technique needs improvement. Quenching machine principle of work, the use of PLC realize the induction quenching machine tool NC system, and gives the hardware design of the system, and introduces

6、 in detail the position control, manual operation, pulse compensation, parameter setting and display, stop and program design.Induction heat treatment is a clean way of heat treatment, with the modernization of industrial production of3S standard ( Sure -, Safe -, Saving reliable safety - save ), As

7、 a result of induction heat treatment machine control system design and metal heat treatment process is closely related to, the traditional NC system is difficult to meet the need, so the design is mainly based on Delta PLC dual induction quenching machine tool control system. Based on the principle

8、 of induction heating as the basis, mainly introduces the development and basic principle of heat treatment, the selection of hardware and design, and HMI touch screen program design.KEY WORDS： induction heating, induction hardening machine, Delta PLC,HMI touch screen, programming design目录前言1第1章 概述2

9、1.1感应加热基本原理21.2 感应加热分类21.3 感应加热特点与应用31.3.1特点31.3.2应用31.4 淬火机床控制系统31.5设备61.6论文内容7第2章 硬件选型与设计82.1测控点分析82.2 PLC选型82.2.1 PLC目前的主要品牌及特点82.2.2 PLC的选型92.3 伺服电动机102.3.1 作用102.3.2 优点102.4 变频器112.4.1 基本原理112.4.2 变频器的选型112.5 台达HMI触摸屏122.5.1 HMI产品组成及原理122.5.2 HMI的选型132.6 PLC资源分配142.7系统框图21第3章 程序设计233.1 主画面设计233

10、.2 自动运行画面设计243.3 手动运行画面设计243.4 系统参数画面设计263.5 淬火参数画面设计273.6 工件型号选择画面设计28结论30谢 辞31参考文献32外文资料翻译33前言目前我国的热处理生产技术仍很落后，生产设备与世界先进水平有20-30年之差距，专业化热处理厂数目与世界发达国家如美国相比相差35倍，生产效率比美国低26倍，设备利用率仅为30%，电耗却高于美国40%，其电耗平均每吨比日本和欧美要多2-3倍。且由热处理带来的环境污染问题十分严重，据不完全统计我国热处理业每年约有5000吨淬火油因蒸发或局部燃烧造成CH化合物，CO及烟尘；有约9000吨废淬火油因排放不当而污染

11、水质，为促进我国热处理技术的发展，我们应大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化生产”，目前来说，我国应大力发展感应热处理，感应热处理是一种清洁、高效、环保、低能耗的热处理方式，是用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺，它体现着今热处理行业的发展趋势。感应淬火加热装备包含感应淬火机床，感应加热电源，淬火变压器，感应线圈，水循环系统等。本设计主要是基于台达PLC的双工位感应淬火机床控制系统。本文主要介绍热处理的发展及基本原理，硬件的选型与设计，和基于HMI触摸屏的程序设计。 第1章 概述1.1感应加

12、热基本原理用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。 基本原理: 将工件放入感应器(线圈)内,当感应器中通入一定频率的交变电流时，周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小（沿工件截面的电流密度分布）,这种现象成为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。1.

13、2 感应加热分类根据交变电流的频率高低，可将感应加热热处理分为超高频、高频、超音频、中频、工频5类。（1）超高频感应加热热处理所用的电流频率高达27兆赫，加热层极薄，仅约0.15毫米，可用于圆盘锯等形状复杂工件的薄层表面淬火。（2）高频感应加热热处理所用的电流频率通常为200300千赫,加热层深度为0.52毫米,可用于齿轮、汽缸套、凸轮、轴等零件的表面淬火。（3）超音频感应加热热处理所用的电流频率一般为2030千赫，用超音频感应电流对小模数齿轮加热，加热层大致沿齿廓分布，粹火后使用性能较好。（4）中频感应加热热处理所用的电流频率一般为2.510千赫,加热层深度为28毫米，多用于大模数齿轮、直径

14、较大的轴类和冷轧辊等工件的表面淬火。（5）工频感应加热热处理所用的电流频率为5060赫，加热层深度为1015毫米，可用于大型工件的表面淬火。1.3 感应加热特点与应用1.3.1特点感应加热的主要优点是：（1）不必整体加热，工件变形小，电能消耗小。（2）无公害。（3）加热速度快，工件表面氧化脱碳较轻。（4）表面淬硬层可根据需要进行调整，易于控制。（5）加热设备可以安装在机械加工生产线上，易于实现机械化和自动化，便于管理，且可减少运输，节约人力，提高生产效率。（6）淬硬层马氏体组织较细，硬度、强度、韧性都较高。（7）表面淬火后工件表层有较大压缩内应力，工件抗疲劳破断能力较高。同时，感应热处理也存在

15、一些不足：与火焰淬火相比，感应加热设备较复杂，而且适应性较差，对某些形状复杂的工件难以保证质量。1.3.2应用感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。感应加热表面淬火的工件材料一般为中碳钢。为适应某些工件的特殊需要，已研制出供感应加热表面淬火专用的低淬透性钢。高碳钢和铸铁制造的工件也可采用感应加热表面淬火。淬冷介质常用水或高分子聚合物水溶液。1.4 淬火机床控制系统构成淬火机床数控系统的方案可以有多种：以单片机为核心构成简易数控系统、以PC-Bas

16、ed计算机（如一体化工作站）为核心构成数控系统以及以PLC为核心构成的数控系统等。以PC-Based计算机为核心构成的数控系统更容易实现智能化和网络化；以PLC为核心构成的数控系统可靠性更高，若与HMI配合，也可以实现智能化和网络化。因此，本数控系统由HMI和PLC构成。（1）可编程序控制器（PLC）PLC 英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器。定义是：一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制

17、各种类型的机械设备或生产过程。 可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。 （2）数控系统（CNC）CNC英文全称Computer numerical control，中文全称为计算机数字控制系统。它是采用微处理器或专

18、用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。 数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品；其技术范围覆盖很多领域：机械制造技术；信息处理、加工、传输技术；自动控制技术；伺服驱动技术；传感器技术；软件技术等。（3）工控PC主机是系统的核心图1-1是PCI-1751为48路TTL电平并行输入输出板，其中32路设置为输入，用于操作按钮输入，包括启动、暂停、急停按钮，三个工位手动加热、喷液、旋转、切换，转台快速正反转、慢速正反转，三个工位工件快速上升下降、

19、慢速上升下降等；16路设置为输出，用于转台及三个工位步进电机控制。PCL724为TTL电平输入板，用于对到位、缺料、缺水、顶尖异常等信号进行检测，由于板上无电平转换和信号隔离功能，而接近开关电平为24V，所以使用PCLD785作为输入电平转换和信号隔离电路；PCLD885为16路高功率继电器输出板，具有极强的输出驱动能力。图1-1 48路TTL电平并行输入输出板触点容量为交流220V5A；PCL720为64路开关量输入输出板，在这里主要与PCLD885一起，实现对旋转电机进行控制，同时控制各工位切换、加热、喷液、吹堵、回火（4）HMI和PLC 图1-2 中，GP477R为带触摸屏的显示操作终端

20、，用于系统参数、淬火过程工艺参数显示和输入；FX2N-128MR为三菱PLC，用于机床开关量输入输出控制、加热喷液定时控制等；FX2N-2AD用于加热电源实际输出电压和电流检测输入；FX2N-2DA用于工件转速和加热电源输出电压控制输出；FX2N-20GM用于工件或变压器等升降定位控制。因此，本数控系统由HMI和PLC构成。图1-2 数控系统1.5设备感应加热热处理的设备主要由电源设备、淬火机床和感应器组成。（1）电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。高频电流电源设备有电子管高频发生器和可控硅变频器两种8。中频电流电源设备是发电机组。一般电源设备只能输出一种频率的电流,有些设备可以改变电

21、流频率,也可以直接用50Hz的工频电流进行感应加热。电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积增大，需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使工件和感应器相对移动，前边加热，后边冷却。但最好还是对整个加热表面一次加热。这样可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工艺简化，还可节约电能。（2）感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并进行必要的运动。此外还应附有提供淬火介质的装置。淬火机床可分为标准机床和专用机床，

22、前者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复杂工件。（3）感应器进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热感应器等（图1-5 常用的高频感应器）。对于变截面轴类零件,可采用半圈形感应器,利用横向磁场加热9。根据加热方法，感应器又可分为同时加热用感应器和连续加热用感应器。为了提高生产效率，对小型工件还可以设计能对多个工件同时加热的感应器。为了提高小孔和平面加热感应器的热效率和获得理想的加热轮廓，可在感应器上安装导磁体，以使电流分布合理。1.6论文内容我本次毕业设计的主要内容如下:（

23、1）硬件的选型与设计:各种PLC的比较与选型;硬件图纸的设计,即包括伺服控制器的连接,I/O输入输出接口的连接,水循环系统,淬火液循环系统。（2）软件组态（HMI，组态）：主画面设计，参数输入画面设计，编程设计，零件管理画面设计，能量监控画面设计。（3）测试：定位测试，I/O输入输出测试。第2章 硬件选型与设计由于本次设计是基于个体小规模用户,综合考虑选择台达系列机型比较经济实用，即台达PLC，台达伺服电动机,台达HMI触摸屏,又考虑到变频器质量规格问题,我们选用三菱的变频器。2.1测控点分析我们本次设计需要用到的测控点如下表：表2-1 测控点点数各点名称开关量输入11个24 自动/手动；启动

24、，急停（带锁死）；零点（机械零点、电器零点）；伺服备妥、缺水信号、切换是否到位信号、切换允许；限位（正限位、负限位）；上升；下降；电源故障等。模拟量输入2个2能量监控(加热电源电压输入0-10v，电流输入0-10v)开关量输出9个18伺服上电，功率通道1,2,3,喷液（主喷液，辅助喷液）,加热信号,切换，旋转等模拟量输出2个2零件旋转速度，零件旋转由变频器控制，转速控制输出0-10v2.2 PLC选型2.2.1 PLC目前的主要品牌及特点美国AB，比利时ABB，松下，西门子，汇川，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷 创研等。西门子PLC：德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器

25、在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。三菱PLC：结构灵活，不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与WLAN媲美；传输质量高、速度快、带宽稳定；范围广；低成本；适用面广。台达PLC：、可靠性高，抗干扰能力强：、平均故障间隔时间长，故障修复时间（平均修复时间）短；、通用性强，控制程序可变，使

26、用方便；、功能强，适用面广；、编程简单，容易掌握；、减少了控制系统的设计及施工的工作量；、体积小，重量轻，功耗低，维护方便，成本低。因每种品牌配置不一样，所以它的选型方式也有所差异。一般来说，我们可以根据生产工艺要求，确定I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等），并列出I/O点清单。进行内存容量的估计，适当留有余量。根据经验，对于一般开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I/O总数乘以8；对于只有模拟量输入的控制系统，每路模拟量需要100个存储器字；对于既有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统，每路模拟量需要200个存储器字10。确定机型时，还要结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品

27、及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定性能价格比好一些的PLC机型。前面提到综合考虑多方面因素，我们选择台达PLC来进行本次设计。 2.2.2 PLC的选型我们本次设计是面向中小企业，基于对价格，经济多方面的考虑，我们最终选择实用台达(DVP-EH2)PLC,其原因如下：有两轴输出；两轴独立运行，不需要插补11；价格低廉。又本模块主要用于带伺服电机，用作脉冲输出，32足够，所以我们选用DVP-EH2型PLC，DVP06XA-H2模拟输入/输出混合模块包含可接受外部4点模拟信号输入（电压或电流皆可），将其转换成12位的数字信号。及模拟信号输出部分接受来自PLC主机的2组12位数字数据，

28、再将数字数据转换为2点模拟信号输出（电压或电流皆可）模块内具有49个CR(Controlled Register)寄存器12，每个寄存器有16 bits。通过DVP-EH2系列主机程式以指令FROM/TO来读写模块内的数据。又根据点数和实现要求，台达PLC分经济型(DVP-ES系列），DVP-SS超小型，（当然也是很便宜的），DVP-EH，三大系列13。一般应用选DVP-ES 或者SS就行了。如果模拟量多，或者热电阻、电偶，要选DVP-SS系列，如果功能强，选择DVP-EH系列。EH作浮点运算，PID运算，时钟功能，高速计数和脉冲输出，定位控制很不错的。台达还有仿MODICON的中大型PLC。

29、替代西门子S7300 ，或者三菱Qns，ANS，都是不错的选择。2.3 伺服电动机根据工艺要求，本次设计我们选择电动机只需满足定位精度高，运行速度快，低速运行平稳的基本要求，而这些要求伺服电动机都能达到，所以我们选择伺服电机进行本次设计。另外，考虑转速要达到2000r，功率2000W，扭矩等因素，最终我们选定A系列伺服电机。2.3.1 作用伺服电机在封闭的环里面使用，就是说它随时把信号传给系统，同时把系统给出的信号来修正自己的运转14。伺服电机也可用单片机控制。2.3.2 优点首先我们了解到伺服电机和其他电机（如步进电机）相比的优点：（1）精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机

30、失步的问题；（2）转速：高速性能好，一般额定转速能达到20003000转；（3）适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；（4）稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合；（5）及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内；（6）舒适性：发热和噪音明显降低。 简单点说就是，平常我们用的那种普通的电机，断电后它还会因为自身的惯性再转一会儿，然后停下。而伺服电机和步进电机是说停就停，说走就走，反应极快。但步进电机存在失步现象。2.4 变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电

31、源变换为另一频率的电能控制装置，在本次设计中零件旋转设计我们用变频器控制，变频器控制需要满足010V。 2.4.1 基本原理我们现在使用的变频器主要采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。2.4.2 变频器的选型变频器选型时要确定以下几点： （1）采用变频的目的，恒压控制或恒流控制等。 （2）变

32、频器的负载类型，如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 （3）变频器与负载的匹配问题：电压匹配，变频器的额定电压与负载的额定电压相符；电流匹配，普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符，对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力；转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。（4）在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 （5）变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响

33、，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。 （6）对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。2.5 台达HMI触摸屏2.5.1 HMI产品组成及原理 人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元等，其中处理器的性能决定了HMI 产品的性能高低，是HMI的核心单元。图2-1 人机界面软件构成根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于 HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows

34、操作系统下的画面组态软件（如JBHMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。图2-2 人机界面硬件构成 2.5.2 HMI的选型（1）基本功能：设备工作状态显示，指示灯、按钮、文字、图形、曲线等数据、文字输入操作，打印输出生产配方存储，设备生产数据记录简单的逻辑和数值运算，可连接多种工业控制设备组网（2）选型指标：显示屏尺寸（一般选用10寸屏）及色彩（彩色），分辨率 HMI的处理器速度性能 输入方式：触摸屏 画面存贮容量,单位(字节（byte）、或是位（bit）) 通讯口

35、种类及数量，是否支持打印功能。另外，本设计主要针对中小企业，除了以上这些用户因素，我们还必须考虑到成本问题，最终我们选定台达DOP-B10S615型屏。2.6 PLC资源分配PLC资源分配情况：（1）、寄存器D表2-2 寄存器D名称定义备注D0D19HMI控制命令D5调入参数，保存参数D114选定工件序号 D116工件型号D68程序起始序号D70运行方式D72工件旋转速度D74当前状态D76电源输出电压D78错误信息D80当前运行速度D82电源实际电压D84当前运行位移D86电源输出电流D88工件移动速度D90工件旋转速度D92D94工件当前位置D96X移动位移D98X回零速度D100X手动速

36、度D102X位移当量D104X最大速度D106Y回零速度D108Y手动速度D110Y位移当量D112Y最大速度D114选定工件序号D116输入工件型号D126修改工件名称D128D2000D2999工件序号及工件型号D3001方式D3002位置mmD3004速度cm/minD3006旋转D3007旋转速度HzD3008加热D3009加热延时sD3010主喷液D3011主喷液延时sD3012辅助喷液D3013辅助喷液延时sD3014功率通道D3015电源切换D3021D3035第2行D3041D3055第3行D3061D3075第4行D3081D3095第5行D3101D3115第6行D3121

37、D3135第7行D3141D3155第8行D3161D3175第9行D3181D3195第10行D3201D3215第11行D3221D3235第12行D3241D3255第13行D3261D3275第14行D3281D3295第15行D3301D3315第16行D3321D3335第17行D33413355第18行D3361D3375第19行D3381D3395第20行（2）、M定义表2-3 M点定义名称对应M点定义备注M30连续 M1继续M2终止M3上升M4下降M5加热M6旋转M7喷液M8辅助喷液M9X回零位M10设X零位M11M12Y回零位M13设Y零位M14功率通道1M15功率通道2M

38、16功率通道3M17切换AM18切换BM19M20M21M22M23参数写入M24M25M26选定工件M27M28M29存工件名M31M32M333I/O分配表表2-4 DVP32EH00M2 (I/O分配表)输出点名称地址备注输入点名称地址备注脉冲量输出Y0伺服零点X0Y2X10方向输出Y1正限位X1Y3X11负限位X2X12伺服备妥X3X13伺服上电X4X14X5X15X6X16表2-5 DVP-48HP(I/O分配表)输入点名称地址备注输出点名称地址备注自动/手动X20SB0功率通道1Y20X30SB10Y30启动X21SB1功率通道2Y21X31SB11Y31急停X22SB2功率通道3

39、Y22X32SB12Y32切换允许X23SB3主喷液Y23X33SB13Y33切换是否到位X24SB4辅助喷液Y24X34SB14Y34缺水信号X25SB5加热信号Y25电源故障X26SB6Y35切换Y26Y36旋转Y27Y37表2-6 DVP-06XA(I/O分配表)输入点名称地址备注输出点名称地址备注加热电源电压输入IN0零件旋转速度OUT0加热电源电流输入IN1OUT12.7系统框图（1） 系统总体框架图基于台达PLC的双工位感应淬火机床控制系统的总体结果框图如下，其中PLC和HMI通过RS-232通信线进行数据传输。RS-232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、

40、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。RS-232全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。随着设备的不断改进，出现了代替DB25的DB9接口，现在都把RS232接口叫做DB9。并且RXD接收数据，TXD发送数据，SG信号地。图2-3 系统总体框架图（2） 设备外围接线图图2-4 设备外围接线图第3章 程序设计3.1 主画面设计本设计HMI屏部分共分为七个操作画面，其中一个主画面，六个子画面。如下对其详细介绍：

41、图3-1 主画面图3-1是本次设计HMI屏操作主画面，该画面中有自动运行画面，手动运行画面，系统参数设置画面，工件型号设置画面和淬火参数设置画面五个入口，由此我们可以进入这些子画面对该双工位加热淬火控制系统进行相应的操控。3.2 自动运行画面设计图3-2 自动运行画面图3-2为自动运行画面，由主画面进入该画面，通过连续，继续，终止三个按钮实现对工件淬火过程的自动控制。在运行过程中，我们从工件型号选择画面选定工件序号，系统的运行参数通过内部寄存器显示于屏幕上，自动运行控制方式减轻了人为的负担，在一定程度上还保证了加工过程的精确性。3.3 手动运行画面设计图3-3为手动运行画面，该画面上设有上升，

42、下降，加热，旋转，主喷液，辅助喷液，X回零位，设X零位，Y回零位，设Y零位，功率通道1，功率通道2，功率通道3，以及电源切换，自动/手动切换等按钮。系统运行过程中，屏中央有工件移动速度，工件旋转速度，工件当前位置等参数的监视。图3-3 手动运行画面在上图中，上升、下降、旋转、X回零位、Y回零位用来控制被加工工件的动态，其中X回零位运行后宏设置：BITOFF (1M9)，Y回零位运行后宏设置：BITOFF (1M12)；加热，主喷液，辅助喷液同样用于控制对工件进行一定程度的处理，已达到工业的标准；设X零位，设Y零位用于事先对加工起始位的设置，其运行后宏分别设置为：BITOFF (1M10)，BI

43、TOFF (1M13);功率通道1,2,3分属不同的加热功率，我们可以根据具体的加工要求选择一个合适的功率通道，其中功率通道1运行前宏设置:BITOFF (1M15)BITOFF (1M16),功率通道2运行前宏设置：BITOFF (1M14)BITOFF (1M16),功率通道3运行前宏设置：BITOFF (1M14)BITOFF (1M15);另外，电源切换按钮用于两个工位间的切换，已完成两个工位的加工任务，自动/手动切换是加工方式的切换。若一切正常则可返回主画面。3.4 系统参数画面设计图3-4 系统参数设置画面图3-4为系统参数设置画面，通过该画面我们可以对加工过程中涉及到的系统参数进

44、行设置，包括对X移动位移，X回零速度，X手动速度，X位移当量，X最大速度，Y回零速度，Y手动速度，Y位移当量，Y最大速度的设置，也就是，我们要通过参数写入来进行这些操作，所以我们还设有参数写入按钮，其运行后宏设置为：BITOFF (1M23)当所有参数设置完毕，通过换画面按钮返回主画面。3.5 淬火参数画面设计图3-5 淬火参数设置画面1图3-6 淬火参数设置画面2图3-5，3-6为淬火参数设置画面1和淬火参数设置画面2，包括淬火过程中涉及到的一系列参数：方式，即自动或手动方式；位置mm，即某一时刻工件所在的相对位置；速度cm/min，即加工过程中工件移动速度；旋转，类似于开关，即是否旋转工件

45、；旋转速度Hz，指工件需要旋转加工时设置的旋转速度，不同于之前工件的移动速度；加热，指开关即是否加热；加热延时s，即设置工件需要加热的时长；主喷液，是否喷液；主喷液延时s，即主喷液需要进行的时长；辅助喷液，即协助主喷液对工件进行淬火加工，以达到工件的加工效果更加精确；辅助喷液延时s，指辅助喷液需要进行的时长，设置时必须要参考工件的加工要求，以加工出符合工业标准的产品；功率通道，即对之前提到的三个功率通道的选择；电源切换，指两个工位间的转换。另外，设有上页，下页和返回三个换画面按钮，用于画面的转换。3.6 工件型号选择画面设计图3-7 工件型号选择画面图3-7为工件型号选择画面，该画面主要实现工

46、件型号的保存和选择功能。如图上半部分选定工件序号，输入序号，然后输入工件型号，把已知的工件型号输入，修改工件名称用来对工件名称的修改；如图下部分，设有选定工件，调入参数，保存参数，存工件名，和参数设置五个按钮，选定工件运行后宏设置：BITOFF (1M26)；存工件名运行后宏设置：BITOFF (1M29)其中参数设置为换画面按钮。结论经过一段时间的钻研，我较圆满的完成了毕业设计的课题任务，实现了双工位感应淬火机床控制系统的设计要求及功能。该系统以感应加热基本原理为基础，以台达PLC为原型，应用HMI和PLC构成的数控系统，对双工位淬火机床的进行控制，理论上实现对工件的加热处理，进一步加工出符

47、合工业要求的产品。目前我们唯一遗憾的是我们没来的及将本设计应用于实践中去，如果有机会我们可以进行连调，并将本设计运用到大量的淬火机床设备中去。谢 辞三年的大学生活即将结束，三年中，在各科老师的精心指导下，我掌握了不少的专业知识和实践经验。毕业设计可以说是三年学习的一个总结和体现。在葛老师的悉心指导和大力帮助下，我得以顺利的完成了这篇毕业设计。葛老师热心的为我们提供出良好地学习环境，他循循善诱的指导深深地感动了我。这篇毕业设计和大学三年中所有教育过我的老师也是分不开的，没有他们传授的知识，我也不可能顺利的完成这个课题，还有就是我的辅导员杨新颖老师对我在学习和生活上的帮助，也让我深受感动！总之，无

48、论是在课程学习阶段，还是在论文的选题，资料查询和撰写的每一个环节，无不得到我的指导老师葛老师的照顾，我的组员陈静的默契配合，以及和我一起做设计的同伴的无私帮助。对于较好的完成毕业设计感到欣慰之余，我要感谢母校，向关心和支持我学习的所有老师和同学们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心和支持！最后祝愿电气工程与自动化系的明天越来越美好！参考文献1 沈庆通 周大振 国外金属热处理 1996 第4期2 葛运旺 宋书中 组合机床与自动化加工技术 2000 第4期3 郭均高 张爱萍 等 国外金属热处理 2002 第6期4 王盛军 热处理 2007 第1期5 葛运旺 白旭灿 张宗杰 热处理技术与装备 2007

49、 第1期6 廖常初，PLC的发展趋势，现代制造技术与装备，2008年，（4），80-827 张东明，文友先，PLC的发展历程及其在生产中的应用，现代农业装备，2007（9），60-648 台达公司，台达编程手册9 台达公司，系列产品说明书10 高钦和，可编程控制器应用技术与设计实例，北京：人民邮电出版社，200411 DVP-PLC应用技术手册【程序篇】12 DVP-PLC应用技术手册【特殊模块篇】上册13 DVP-B系列人机界面使用手册14 台达伺服系统特性说明书15 DVP-06XA-H2安装使用说明书外文资料翻译PLC technique discussion and future de

50、velopmentAlong with the development of the ages, the technique that is nowadays is also gradually perfect, the competition plays more and more strong; the operation that list depends the artificial has already cant satisfied with the current manufacturing industry foreground, also cant guarantee the

51、 request of the higher quantity and high new the image of the technique business enterprise.The people see in produce practice, automate brought the tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnels labor strength, reduce the establishment on the

52、 personnel. The target control of the hard realization in many complicated production lines, whole and excellent turn, the best decision etc., well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. The research target

53、of the artificial intelligence makes use of the calculator exactly to carry out, imitate these intelligences behavior, moderating the work through persons brain and calculators, with the mode that persons machine combine, for resolve the very complicated problem to look for the best pathWe come in sight of