近年来，随着计算机网络的发展，企业资源计划(ERP)的应用已日渐普及，制 造执行系统(MES)的研究和应用也得到业界的高度重视。感应热处理机床是一种清洁热处理 设备，符合现代化工业生产的3S标准(Sure—可靠，Safe—安全，Saving—节约)，又可以安 装在生产线上进行在线金属热处理，在国内外机械热处理行业已广泛应用，在制造多功能回 转式淬火机床时，笔者研制了支持现场总线的数控系统使机床支持工业以太网，进而可以与 车间级网络进行信息交换，并进行远程淬火参数设置。

1多功能回转式淬火机床简介

感应加热是利用电磁感应的方法对导体材料进行加热。其主要优点是 “效率 高、成本低、节能、易于实现自动控制。金属热处理的感应加热设备主要包括：加热电源、 感应热处理机床、感应器和淬火变压器。

多功能回转式淬火机床是一条具有完善保护功能的自动加工线，采用回转式结构，使上、下 料在同一个工位位置完成，操作方便；该机床可以同时加工同一种零件上的3个不同表面， 做到一个工件在一台淬火机床上一次完成淬火，且每个加工工位参数设置有一定的柔性冗余 ，可以实现各种淬火方式，如同时、连续、连续同时以及多段淬火等，主要应用在汽车、摩 托车制造行业，以满足其多品种、小零件的淬火处理。

1.1一体化设计

为了减少占地面积和安装周期，采用一体化设计，即将机床与淬火液循环系统、冷 却液循系统、加热电源和淬火变压器集成于一体，其层次结构如图1所示。

从图1可以看出，在高度方向上该机床结构分为3层，上支板以上为转盘、夹 具、淬火液回收槽等，上支板①与中支板②之间为运动部件，中支板②与底座③之间为执 行部 件(电机)和减速机。这种结构形式能有效地防止淬火剂对某些机(电)部件的不良影响，同时 便于部件的拆装维修。

1.2生产线化

多功能感应淬火机床采用9工位回转式结构，其中3个工位为加工工位，图2为工位 分布及流程示意图，图中A、B、C为3个上下料工位，A′、B′、C′ 为3个加工工位，可以对同一个工件的3个不同部位进行淬火(回火)，也可以对3个 不同的工件或3个相同的工件进行独立淬火(相当于3台机床)，转盘可以分度40°、80°、12 0°以适应不同工件的淬火要求。

2数控系统设计

多功能回转式感应淬火机床要求：

①3个加工工位同时独立运行；

②连续淬火 时速度连续变化不停顿；

③具有3个工位下降不到位和转台不到位自纠正功能。常规的数控 系统无法满足这些功能，现自行研制的基于工控PC的数控系统，在Windows 2000下利用线程 技术实现了上述功能。

2.1硬件总体设计

图3给出了系统总体设计框图，3个工位的工件升降定位由步进电机控制，3个 工位的旋转由变频器控制，转台分度及定位由步进电机控制。

工控PC是系统的核心，一方面对机床各运动部件进行检测与控制，另一方面通过网卡与车间 级网络相连，使系统可以利用远程计算机输入淬火参数，也可以显示机床工作情况；PCI-1 240用于步进电机速度和定位控制，同时检测步进电机各种异常信号；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，3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，3个工位工件快 速上升下降、慢速上升下降等；16路设置 为输出，用于转台及3个工位步进电机使能控制。PCL-724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 为24 V，所以使用PCLD－782作为输入电平转换和信号隔离电路；PCLD－885为16路高功率 继电器输出板，具有极强的输出驱动能力，触点容量为交流220V 5A；PCL720为64路开关量 输 入输出板，在这里主要与PCLD－885一起，控制各工位切换、加热、喷液、吹堵、回火。

PCI-1601为RS232转RS485接口板，主要用于与变频器FR-E500连接，控制工件旋转电机的 转速，并监视变频器的运行状态，其连接线路如图4所示。

图4中R为终端匹配电阻，阻值为100 Ω。由于传送速度和传送距离等原因， 有可能受到反射的影响，故设此电阻。

2.2软件设计

系统软件设计主要考虑软件的通用性、可靠性和易用性。为此着重考虑以下几个问 题：

①3个工位独自使用加热电源以及3个工位共享加热电源时切换功能；