自动控制双频淬火机床的研究及发展

【摘 要】本文介绍1000KW工频、800KW中频双频淬火机床控制系统，着重阐述中频电源、工频电源工作原理、调试方法、调试中遇到问题及解决方法；上位机采集、显示各种双频淬火工作参数与设定参数比较，通过MPI网络连接S7-200实现PID自动控制，实现双频淬火机床自动控制。

【关键词】双频淬火机床；晶闸管中频电源；工频磁性调压电源；淬火机床上位机

0 引言

20世纪70年代后期，我国一些钢铁企业从比利时OSB轧辊制造公司配套引进用于冷轧辊双频（50HZ/250HZ）感应加热淬火机组后，风靡中国。而今，随着国内自主设计制造自动控制双频淬火机床技术的改进、成熟已满足国内生产所需。大型冷轧辊淬火设备由淬火机床、加热电源、设备冷却系统、喷淬系统四大系统组成。淬火机床控制系统组成包括：上位机、PLC、交流伺服系统、数字检测仪表组成。通过计算机自动闭环控制淬火，自动化程度，操作方便，工作效率成倍提高。下面通过对系统的具体阐述来研究淬火机床电气控制特性。

1 双频淬火机床电气系统

双频淬火机床电气系统包括上感应器工频供电系统、下感应器中频系统和操作台。

上感应器工频供电系统包括高压开关柜、磁性调压变压器、动力柜、补偿柜、自耦调压变压器、工频淬火变压器、感应器等组成。其中磁性调压变压器，实现10KV三相高去供电转换成200V～800V三相低压供电。磁性调压变压器以改变励磁电流的方式进行调压，可以实现付边额定电压200V～800V连续可调，快速响应，有利于温度闭环控制时的快速响应，可明显提高温度控制精度。但也存在输出特性软，输出电压非线性等缺点。工频三相平衡调整需要增加三相平衡电抗器及平衡电容等设备。从现在发展趋势来看逆变工频设备应用是发展方向，控制调整方便，且响应时间更短。

下感应器中频供电系统包括高压开关柜、整流变压器、中频电源柜、补偿电容柜、淬火变压器等组成。整个控制电路，从功能分为整流触发电路、调节器、逆变电路。整流触发电路包括三相同步、数字触发、未级驱动等电路。触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高、精度高、调试容易等特点。逆变触发电路，采用的是扫频式零压软起动，由于自动调频的需要，虽然逆变电路采用的是自励工作方式，控制信号也是取自负载端，但是主回路上不需要附加的起动电路，主回路得以简化，但控制电路较为复杂。

手动控制操作台包括检测、手动调节和操作、保护等环节、上位机与S7一200组成电气控系统等构成。

2 双频淬火机床控制系统、网络组成及人机操作界面

双频淬火机床控制系统由上位机（研华工控机）及四个S7一200 PLC组成。四个PLC分别控制操作台、工频控动力控制柜、双频淬火机床运动控制柜、水泵操作控制柜。四个PLC由485通信接口屏蔽双绞线组成并执行Uss通信协议。上位机通过S7一200适配器同操作台PLC由MPI网络连。从现在发展趋势来看应采用S7一300异地采用ET200扩展，通信采用Profibus通信网络，响应时间短、运算速度快、抗干扰能力强，提高控温精度。

人机操作界面采用“北京亚拉科技发展有公司"开发的工业自动化通用组态软件《组态王6.53》编写。能实现机床工作状态的模似显示、机床实时工作参数显示、工艺的录入、存储功能、工作处理温度历史记录功能、现场信息记录功。

3 结论

该系统能基本满足φ1000x6000mm大型冷轧辊生产要求，但也存在网络通信响应时间长，S7一200系统运算速度慢；工频供电系统磁性调压器工作特性偏软；淬火变压器匝比调整为手动；光杠锁紧为手动与下横梁无互锁等不足。在今后设备升级改造中逐步完善。

【参考文献】

[1]华陈亮，沈伟芳，等.晶闸管在国产双频淬火机床上的应用[J].中国冶金，2007（5）.

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[3]林渭勋.可控硅中频电源[M].北京：北京理工大学出版社，1990.