李鵬德，李 彬

（徐州鍛壓機(jī)床集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州221116）

0 前言

壓力機(jī)作為鍛件生產(chǎn)的主力軍，其性能直接影響鍛件品質(zhì)。而壓力機(jī)的性能發(fā)揮與其日常保養(yǎng)密切相關(guān)。其中，壓力機(jī)的集中潤滑系統(tǒng)便是確保壓力機(jī)正常工作的重要一環(huán)[1]。

現(xiàn)有的壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，常因關(guān)鍵點(diǎn)的潤滑不良或過度潤滑造成零部件損壞，導(dǎo)致維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響壓力機(jī)的生產(chǎn)效率。壓力機(jī)集中潤滑控制系統(tǒng)是改善壓力機(jī)潤滑現(xiàn)狀的必然趨勢，研制壓力機(jī)集中潤滑控制系統(tǒng)具有非常重要的意義。

1 壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)

壓力機(jī)只有在集中潤滑系統(tǒng)正常工作時(shí)才能正常運(yùn)行，一般采用高壓稀油進(jìn)行循環(huán)式潤滑，稀油由集中潤滑系統(tǒng)的供油裝置提供，經(jīng)過濾到達(dá)分配器，通過分配器分配至各個(gè)潤滑點(diǎn)，最后各潤滑點(diǎn)的潤滑油通過回油管道輸送至供油系統(tǒng)的儲(chǔ)油箱內(nèi)。壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)由儲(chǔ)油箱、潤滑油泵、過濾器、分配器、繼電器、油位檢測裝置、加熱裝置等部分組成，為各個(gè)潤滑點(diǎn)定時(shí)提供定量的潤滑油，如圖1 所示[2]。

圖1 壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)原理圖

2 壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)的控制機(jī)理

壓力機(jī)集中潤滑控制系統(tǒng)首先設(shè)定壓力機(jī)潤滑的定點(diǎn)時(shí)間和潤滑時(shí)間，通過該集中潤滑系統(tǒng)將稀油加入到壓力機(jī)的各個(gè)潤滑點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力機(jī)的潤滑部位的潤滑，如圖2 所示。

該集中潤滑控制系統(tǒng)的工作原理為：首先啟動(dòng)潤滑油泵，潤滑油通過換向閥換向，分別向兩條主油路供油，主油管將潤滑油輸送至雙線分配器，分配器的輸出口分別與壓力機(jī)的各個(gè)潤滑點(diǎn)相連。該集中潤滑系統(tǒng)向各個(gè)潤滑點(diǎn)的潤滑過程并沒有嚴(yán)格的先后順序，離該系統(tǒng)最近的潤滑點(diǎn)，先供油潤滑，供油管里面的油壓達(dá)到雙線分配器動(dòng)作所需的最低壓力后，雙線分配器就能動(dòng)作，而雙線分配器動(dòng)作完成又使供油管內(nèi)壓力繼續(xù)上升，當(dāng)供油管內(nèi)各處的壓力都超過雙線分配器動(dòng)作所需的壓力時(shí)，雙線分配器全部動(dòng)作，完成集中潤滑系統(tǒng)的供油過程。通過該集中潤滑控制系統(tǒng)能自動(dòng)定時(shí)定量向壓力機(jī)的各潤滑部位添加潤滑油，集中潤滑系統(tǒng)工作時(shí)無需停機(jī)，以提高壓力機(jī)的使用效率，從而保證壓力機(jī)的整機(jī)性能[3][4]。

圖2 壓力機(jī)集中潤滑裝置的總體設(shè)計(jì)

3 壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)控制研究

集中潤滑控制系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用計(jì)算機(jī)作為該集中潤滑控制系統(tǒng)的上位機(jī)，單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的下位機(jī)，上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，也可以給下位機(jī)發(fā)送指令。而下位機(jī)用于現(xiàn)場監(jiān)控集中潤滑系統(tǒng)。由于上位機(jī)直接采用計(jì)算機(jī)作為該控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，則集中潤滑控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要是針對(duì)下位機(jī)而言的。

3.1 壓力機(jī)集中潤滑系統(tǒng)下位機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)

集中潤滑系統(tǒng)中下位機(jī)是以單片機(jī)為核心，負(fù)責(zé)時(shí)間控制、數(shù)據(jù)采集及處理等工作。潤滑間隔時(shí)間和監(jiān)控時(shí)間通過下位機(jī)或上位機(jī)設(shè)定。所有潤滑點(diǎn)均采用相同的間隔時(shí)間，各個(gè)潤滑點(diǎn)在相同的間隔時(shí)間存在不同的加脂量。通過分配器對(duì)油脂精確定量，并將其自動(dòng)送至各潤滑點(diǎn)，以滿足不同的潤滑要求。集中潤滑系統(tǒng)在工作時(shí)間內(nèi)通過測量分油脂管的壓力差實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，并對(duì)集中潤滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，保證潤滑脂充滿整個(gè)油脂管路。

集中潤滑系統(tǒng)的下位機(jī)的硬件組成如圖3 所示，它是以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，外圍電路包括復(fù)位電路、通訊電路、壓力采集、報(bào)警/顯示電路以及電機(jī)和換向閥控制電路。

圖3 控制系統(tǒng)下位機(jī)硬件框圖

單片機(jī)通過壓力傳感器接受各個(gè)油脂管路的壓力信號(hào)，根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中設(shè)定的控制數(shù)據(jù)完成控制方案。通過顯示電路顯示壓力值，并通過電磁換向閥控制主管道的切換和通斷，實(shí)現(xiàn)定時(shí)加脂。當(dāng)潤滑結(jié)束時(shí)，由電磁換向閥切斷主管道，停止本子系統(tǒng)潤滑，當(dāng)所有潤滑子系統(tǒng)全部潤滑結(jié)束時(shí)，將停止?jié)櫥玫碾姍C(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

該控制系統(tǒng)由單片機(jī)AT89C51、ADC0809、CH451、MAX232、X25045 等芯片構(gòu)成，完成數(shù)據(jù)采集、處理、通訊等所有的功能，是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制模塊。

壓力機(jī)集中潤滑控制系統(tǒng)的下位機(jī)軟件時(shí)，首先上電復(fù)位后，單片機(jī)先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，之后軟件查詢按鍵狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的程序。“開始”鍵若按下，則軟件延時(shí)10ms 以消除鍵抖動(dòng)，然后繼續(xù)檢測“開始”鍵是否按下，若無鍵按下，則表明檢測到干擾信號(hào)并繼續(xù)等待按鍵；若“開始”鍵再次按下，表明鍵被可靠按下，則退出檢測“開始”按鍵的循環(huán)，循環(huán)執(zhí)行控制程序。

數(shù)據(jù)采集部分是將傳感器輸出的靜態(tài)模擬信號(hào)通過A/D 轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)通過檢測潤滑油管的壓力值確定換向閥的動(dòng)作和檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時(shí)，可通過管內(nèi)壓力分析故障類型。

將設(shè)定的加油間隔時(shí)間和監(jiān)控時(shí)間儲(chǔ)存于單片機(jī)中，單片機(jī)控制系統(tǒng)通過開關(guān)的通斷來累計(jì)壓力機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)達(dá)到控制系統(tǒng)設(shè)定的加油間隔時(shí)間值時(shí)，控制器通知換向閥進(jìn)行加油工作，同時(shí)開始累計(jì)監(jiān)控時(shí)間，并不斷地檢測每個(gè)油管的壓力。若發(fā)生加脂故障，例如電機(jī)因故障停止工作，油箱中油位低于油泵進(jìn)油口、主油管因損壞出現(xiàn)漏油或油管堵塞等，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并控制換向閥處于中位，停止加油或使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，準(zhǔn)備維修。同時(shí)下位機(jī)控制器設(shè)定了手動(dòng)控制鍵，用于系統(tǒng)調(diào)試及檢測。

3.2 集中潤滑控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)及與下位機(jī)的通訊

本系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，上位機(jī)軟件采用Visual Basic 開發(fā)，Visual Basic 是一個(gè)所見即所得的快速開發(fā)軟件工具，在設(shè)計(jì)中，引用了大量的可視化組件，這些可視化組件可有效簡化設(shè)計(jì)工作。

在Visual Basic 6.0 中有兩種解決串口通訊問題的方法：一是調(diào)用Windows 的API 函數(shù)來完成，二是采用標(biāo)準(zhǔn)控件MSComm 來實(shí)現(xiàn)。由于采用API函數(shù)的難度大，需要相關(guān)的知識(shí)較多，因此在軟件設(shè)計(jì)中常常采用第二種方法。MSComm 控件不僅包括了API 函數(shù)中關(guān)于串行通訊的所有功能，提供了完善的串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能，并且開拓了方便用戶設(shè)計(jì)的多個(gè)對(duì)象屬性來滿足不同用戶的需要，使系統(tǒng)有更強(qiáng)的通用性和可移植性。

MSComm 控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通訊命令的使用界面。使用它可以建立與串行端口的連接，通過串行端口連接到微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，發(fā)出命令，交換數(shù)據(jù)，以及監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯(cuò)誤。

AT89C51 單片機(jī)的串行通道是一個(gè)全雙工的串行通信口，既可以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信，又可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信。當(dāng)串行口工作在方式2 或方式3 時(shí)，若特殊功能寄存器SCON 的SM2 由軟件置為“1”，則為多機(jī)通信；若SM2 為“0”，則為9 位異步通信方式。

T89C51 單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串行口完成，定時(shí)器T1 作為波特率發(fā)生器，其波特率要與PC 機(jī)一致。數(shù)據(jù)的傳送格式1 為起始位、8 為數(shù)據(jù)位、作為地址/數(shù)據(jù)控制位的第9 位和1 位停止位。采用中斷方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，定時(shí)器T1 設(shè)置為工作模式2，串行口設(shè)置為工作方式3，由第9 位判斷地址碼或數(shù)據(jù)。當(dāng)某臺(tái)單片機(jī)與PC 機(jī)發(fā)出的地址碼一致時(shí)，就發(fā)出應(yīng)答信號(hào)給PC 機(jī)，而其他單片機(jī)則不發(fā)應(yīng)答信號(hào)，這樣在某一時(shí)刻PC 機(jī)就只與一臺(tái)單片機(jī)傳輸信息。單片機(jī)的通信流程圖如圖4 所示。

4 結(jié)束語

通過對(duì)壓力機(jī)的現(xiàn)有潤滑系統(tǒng)進(jìn)行改造，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行表明，本集中潤滑系統(tǒng)完全適用于壓力機(jī)的潤滑需求，且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，提高了對(duì)壓力機(jī)的潤滑效果，降低了壓力機(jī)的故障頻率。且油溫較低時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升溫，無需開機(jī)過程中人為調(diào)整。

圖4 通訊軟件流程

[1]陸克安.壓力機(jī)循環(huán)潤滑的供油品質(zhì)控制系統(tǒng)[J].潤滑與密封，2005，（4）：196-198.

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