壓力機集中潤滑控制系統(tǒng)的研究

李鵬德，李 彬

（徐州鍛壓機床集團有限公司，江蘇 徐州221116）

0 前言

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

現(xiàn)有的壓力機集中潤滑系統(tǒng)未實現(xiàn)全自動控制，常因關(guān)鍵點的潤滑不良或過度潤滑造成零部件損壞，導(dǎo)致維護勞動強度大，嚴重影響壓力機的生產(chǎn)效率。壓力機集中潤滑控制系統(tǒng)是改善壓力機潤滑現(xiàn)狀的必然趨勢，研制壓力機集中潤滑控制系統(tǒng)具有非常重要的意義。

1 壓力機集中潤滑系統(tǒng)

壓力機只有在集中潤滑系統(tǒng)正常工作時才能正常運行，一般采用高壓稀油進行循環(huán)式潤滑，稀油由集中潤滑系統(tǒng)的供油裝置提供，經(jīng)過濾到達分配器，通過分配器分配至各個潤滑點，最后各潤滑點的潤滑油通過回油管道輸送至供油系統(tǒng)的儲油箱內(nèi)。壓力機集中潤滑系統(tǒng)由儲油箱、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，為各個潤滑點定時提供定量的潤滑油，如圖1 所示[2]。

圖1 壓力機集中潤滑系統(tǒng)原理圖

2 壓力機集中潤滑系統(tǒng)的控制機理

壓力機集中潤滑控制系統(tǒng)首先設(shè)定壓力機潤滑的定點時間和潤滑時間，通過該集中潤滑系統(tǒng)將稀油加入到壓力機的各個潤滑點，實現(xiàn)對壓力機的潤滑部位的潤滑，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的各個潤滑點相連。該集中潤滑系統(tǒng)向各個潤滑點的潤滑過程并沒有嚴格的先后順序，離該系統(tǒng)最近的潤滑點，先供油潤滑，供油管里面的油壓達到雙線分配器動作所需的最低壓力后，雙線分配器就能動作，而雙線分配器動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作所需的壓力時，雙線分配器全部動作，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)能自動定時定量向壓力機的各潤滑部位添加潤滑油，集中潤滑系統(tǒng)工作時無需停機，以提高壓力機的使用效率，從而保證壓力機的整機性能[3][4]。

圖2 壓力機集中潤滑裝置的總體設(shè)計

3 壓力機集中潤滑系統(tǒng)控制研究

集中潤滑控制系統(tǒng)包括上位機和下位機系統(tǒng)的設(shè)計。采用計算機作為該集中潤滑控制系統(tǒng)的上位機，單片機作為控制系統(tǒng)的下位機，上位機進行遠程監(jiān)控壓力機集中潤滑系統(tǒng)的運行狀況，也可以給下位機發(fā)送指令。而下位機用于現(xiàn)場監(jiān)控集中潤滑系統(tǒng)。由于上位機直接采用計算機作為該控制系統(tǒng)的硬件平臺，則集中潤滑控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要是針對下位機而言的。

3.1 壓力機集中潤滑系統(tǒng)下位機軟硬件設(shè)計

集中潤滑系統(tǒng)中下位機是以單片機為核心，負責(zé)時間控制、數(shù)據(jù)采集及處理等工作。潤滑間隔時間和監(jiān)控時間通過下位機或上位機設(shè)定。所有潤滑點均采用相同的間隔時間，各個潤滑點在相同的間隔時間存在不同的加脂量。通過分配器對油脂精確定量，并將其自動送至各潤滑點，以滿足不同的潤滑要求。集中潤滑系統(tǒng)在工作時間內(nèi)通過測量分油脂管的壓力差實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，并對集中潤滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行檢測，保證潤滑脂充滿整個油脂管路。

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

圖3 控制系統(tǒng)下位機硬件框圖

單片機通過壓力傳感器接受各個油脂管路的壓力信號，根據(jù)數(shù)據(jù)存儲器中設(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，實現(xiàn)定時加脂。當(dāng)潤滑結(jié)束時，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，將停止?jié)櫥玫碾姍C繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

該控制系統(tǒng)由單片機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，是整個系統(tǒng)的核心控制模塊。

壓力機集中潤滑控制系統(tǒng)的下位機軟件時，首先上電復(fù)位后，單片機先進行系統(tǒng)初始化，之后軟件查詢按鍵狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的程序?！伴_始”鍵若按下，則軟件延時10ms 以消除鍵抖動，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)模擬信號通過A/D 轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。控制系統(tǒng)通過檢測潤滑油管的壓力值確定換向閥的動作和檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時，可通過管內(nèi)壓力分析故障類型。

將設(shè)定的加油間隔時間和監(jiān)控時間儲存于單片機中，單片機控制系統(tǒng)通過開關(guān)的通斷來累計壓力機的運行時間，當(dāng)達到控制系統(tǒng)設(shè)定的加油間隔時間值時，控制器通知換向閥進行加油工作，同時開始累計監(jiān)控時間，并不斷地檢測每個油管的壓力。若發(fā)生加脂故障，例如電機因故障停止工作，油箱中油位低于油泵進油口、主油管因損壞出現(xiàn)漏油或油管堵塞等，則發(fā)出報警信號，并控制換向閥處于中位，停止加油或使電機停止運轉(zhuǎn)，準備維修。同時下位機控制器設(shè)定了手動控制鍵，用于系統(tǒng)調(diào)試及檢測。

3.2 集中潤滑控制系統(tǒng)上位機設(shè)計及與下位機的通訊

本系統(tǒng)采用計算機作為上位機，上位機軟件采用Visual Basic 開發(fā)，Visual Basic 是一個所見即所得的快速開發(fā)軟件工具，在設(shè)計中，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，二是采用標準控件MSComm 來實現(xiàn)。由于采用API函數(shù)的難度大，需要相關(guān)的知識較多，因此在軟件設(shè)計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)計的多個對象屬性來滿足不同用戶的需要，使系統(tǒng)有更強的通用性和可移植性。

MSComm 控件提供了一系列標準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自動準同期裝置，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)生的事件和錯誤。

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

T89C51 單片機的數(shù)據(jù)通信由串行口完成，定時器T1 作為波特率發(fā)生器，其波特率要與PC 機一致。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)某臺單片機與PC 機發(fā)出的地址碼一致時，就發(fā)出應(yīng)答信號給PC 機，而其他單片機則不發(fā)應(yīng)答信號，這樣在某一時刻PC 機就只與一臺單片機傳輸信息。單片機的通信流程圖如圖4 所示。

4 結(jié)束語

通過對壓力機的現(xiàn)有潤滑系統(tǒng)進行改造，經(jīng)過一段時間的運行表明，本集中潤滑系統(tǒng)完全適用于壓力機的潤滑需求，且能實現(xiàn)自動運行，提高了對壓力機的潤滑效果，降低了壓力機的故障頻率。且油溫較低時，可實現(xiàn)自動升溫，無需開機過程中人為調(diào)整。

圖4 通訊軟件流程

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

[2]吳進軍，于革剛，王德成，等.大型模鍛壓機電氣液壓控制系統(tǒng)研究[J].液壓與氣動，2012，（11）：50-53.

[3]趙恒國，劉旭東，何 偉.振動篩集中潤滑控制系統(tǒng)的研制[J].煤礦機械，2008，29（8）：99-101.

[4]謝南方.自動潤滑注油器及其系統(tǒng)控制回路的應(yīng)用[J].機械研究與應(yīng)用，2002，15（1）：18-19.

[5]蔡基樓.壓力機潤滑系統(tǒng)的選定[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2000，35（5）.