施耐德Quantum PLC在曲軸調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)線的應(yīng)用

曲軸調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)線采用了施耐德PLC、Unity Pro軟件及人機(jī)界面等，簡單的操作、精確的控制，滿足了生產(chǎn)工藝的要求。該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集、分析的處理快而準(zhǔn)，通過DCS自動控制系統(tǒng)主要起集中操作、監(jiān)控與管理作用，工業(yè)控制機(jī)和觸摸屏通過RS485和RS232通訊網(wǎng)絡(luò)分別與PLC控制器、變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)等實現(xiàn)自動控制。
關(guān)鍵詞：施耐德PLC 鍛造 調(diào)質(zhì)熱處理 Unity Pro軟件

概述

公司2000年從國外引進(jìn)一條鍛造自動化生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力10—15萬支曲軸，“鍛造”作為金屬加工的主要方法和手段之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，是裝備制造業(yè)，特別是機(jī)械、汽車行業(yè)，以及軍工、航空航天工業(yè)中的不可或缺的主要加工工藝,隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深化，作為支柱產(chǎn)業(yè)的汽車制造業(yè)的大發(fā)展，為我國的鍛造業(yè)營造了非常好的機(jī)會。近幾年在設(shè)備制造技術(shù)和加工技術(shù)上都取得很大的進(jìn)展，行業(yè)的競爭力得到提升。某些技術(shù)水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。這得益于技術(shù)研究的投入，尤其是共性、基礎(chǔ)性技術(shù)研究的成果發(fā)揮了不可逾越的作用。

年公司投資幾百萬興建了曲軸調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)線，年調(diào)質(zhì)熱處理曲軸15萬支。公司與山東大學(xué)、北京自動化研究所及杭州二院等技術(shù)合作，為我公司的熱處理線奠定了堅實的基礎(chǔ)。該生產(chǎn)線采用了先進(jìn)的施耐德PLC、觸摸屏、Unity Pro軟件、人機(jī)界面等產(chǎn)品，為控制系統(tǒng)提供可靠的保證。

金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的，為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。

調(diào)質(zhì)處理quenching and tempering：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在HB200—350之間。

配置圖

工藝描述及控制系統(tǒng)

1、淬火加熱工藝曲線

淬火冷卻工藝要求：
淬火轉(zhuǎn)移時間：≤35秒
曲軸垂直進(jìn)入淬火液內(nèi)時間：≤3秒
淬火液使用溫度范圍：35-45℃（短時間內(nèi)溫升≤5℃）

2、回火加熱工藝曲線

回火后冷卻工藝要求：
工件起始溫度：620℃，終止溫度：50℃
冷卻方式：采用吹風(fēng)噴霧雙結(jié)合快速冷卻

鍛鋼曲軸調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)線整套自控系統(tǒng)由于采用了先進(jìn)的DCS自動控制系統(tǒng)和施耐德PLC、觸摸屏、變頻器及各種檢測元器件后，使整條鍛鋼曲軸調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)線的工藝流程、熱處理精度、自控操作水平都達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，確保了產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量和系統(tǒng)的可靠性。

采用Unity Pro軟件的多媒體動態(tài)技術(shù)，把通訊、動態(tài)圖象、語音、文字表格和各種控制技術(shù)融合在一起，采用全中文顯示和引導(dǎo)以及語音提示，具有良好的人機(jī)互交、參數(shù)采集、動畫顯示、語音報警等功能。該系統(tǒng)流程圖畫面如圖1

按操作畫面按扭時出現(xiàn)如圖2的畫面

這些操作都是通過工業(yè)控制機(jī)來對設(shè)備進(jìn)行操作的，簡單的操作大大的提高了生產(chǎn)的效率。

在工藝參數(shù)設(shè)置畫面上，可以進(jìn)行淬火和回火爐的溫度設(shè)定、手自動切換、手動時輸入開度、溫度上下偏差值、工藝節(jié)拍、噴霧冷卻時間、入淬時間、瀝水時間都可以進(jìn)行修改。也就是畫面中的顏色為紫色標(biāo)題的不可以進(jìn)行數(shù)據(jù)修改。如圖3

當(dāng)打開觸膜屏電源時，觸膜屏監(jiān)控系統(tǒng)自動進(jìn)入開始畫面。和一些參數(shù)的設(shè)置如下圖

自動采集分析溫度的曲線如下圖

應(yīng)用總結(jié)

該生產(chǎn)線采用技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定的施耐德工控產(chǎn)品外，還得到了施耐德工程技術(shù)人員的大力支持和配合。系統(tǒng)在開放式控制、數(shù)據(jù)的采集和分析、可編程控制器、軟件編程等方面得到了最大的體現(xiàn)。各項參數(shù)和性能都滿足生產(chǎn)要求，在運行一兩年里系統(tǒng)的穩(wěn)定、維護(hù)方便的特點得到了用戶的充分的肯定。

現(xiàn)場圖片

參考文獻(xiàn)

1、中國第一汽車集團(tuán)公司編寫 《機(jī)械工程材料手冊》第五版 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 12
2、機(jī)械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心編寫 《中級鍛造工技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社 1999 8