摘 要

轴承是各类主机的重要基础件，而钢球又是球轴承的关键零件；钢球在球轴承中作为滚动体起承载和传递负荷的作用。滚动轴承应具有长寿命、低振动、低噪音、小的旋转力矩和可靠性等基本性能。要实现上述性能，必须保证轴承各零件的加工精度，钢球、套圈的加工质量对轴承振动都有影响，其中钢球的加工质量对轴承振动影响最明显。钢球在一些特殊条件下，常常需要特殊材质的钢球，同时采用相应的热处理生产工艺改变其钢件组织以增强钢球的硬度、强度、耐磨性等，来实现不同环境下所要求达到的性能。为此研究开发既能大批量处理、又有高温度均匀性和先进控制手段的全自动热处理生产线就很有必要了。而对生产线前端的进料口的输送系统的设计，就变得尤为重要了。

本次设计的上料系统是从储料仓中取出特定重量的钢球，并运送到滚筒炉中进行后续的热处理。整个上料系统包括：电磁振动给料、称重、运送到滚筒炉，三个过程；运送到滚筒炉具体步骤是将称重料斗中的钢球转移到提升料斗，然后由提升料斗送往滚筒炉中。整个过程利用可编程逻辑控制器PLC进行控制，针对不同型号的钢球，通过上位机设置相应的参数。同时本次设计采用的是MCGS所谓上位监控软件，实现了整个上料系统的可观，可控和自动化。

本文通过PLC控制整个系统，重点阐述了各个部分手动、自动控制的程序设计，以及上位机对整个系统的控制。通过上位机与PLC的配合，使得整个上料系统得以有效运行。

关键词：自动上料，控制系统，钢球，热处理，滚筒炉

Abstract

Bearing is an important base of all kinds of main parts,and steel ball is the key parts of ball bearings; ball in the ball bearings as a rolling body from the load and load the role of load. Rolling bearings should have a long life, low vibration, low noise, small rotating torque and reliability and other basic performance. To achieve the above performance, we must ensure that the bearing parts of the processing accuracy, steel, ferrule processing quality of the bearing vibration have an impact, in which the steel ball processing quality of the most obvious impact on bearing vibration. Steel ball in some special conditions, often require special material of the ball, while the use of the corresponding heat treatment process to change its steel structure to enhance the steel ball hardness, strength, wear resistance, etc., to achieve the requirements of different environments The performance. For this research and development both high-volume processing, but also high temperature uniformity and advanced control means of automatic heat treatment production line is necessary. And the design of the delivery system at the front end of the production line becomes particularly important.

The design of the feeding system is removed from the storage tank of a specific weight of the ball, and transported to the drum furnace for subsequent heat treatment. The whole feeding system comprises: electromagnetic vibration feeding, weighing, transportation to the drum furnace, three processes; transportation to the drum furnace specific step is to weigh the steel ball in the hopper to lift hopper, and then by the lifting hopper sent to the drum Furnace. The whole process of the use of programmable logic controller PLC control, for different types of steel ball, set the corresponding parameters through the host computer. At the same time this design is used MCGS so called the host monitoring software to achieve the entire feeding system of considerable, controllable and automated.

This paper through the PLC control the entire system, focusing on the various parts of the manual, automatic control of the program design, and the host computer control of the entire system. Through the host computer and PLC with, so that the entire feeding system can be effectively run.

Keywords: automatic feeding；control system；steel ball；heat treatment；roller furnace

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3课题的主要工作 1

第2章 上料系统方案设计 3

2.1 运动执行单元 3

2.1.1 电磁振动机 3

2.1.2 电动推杆 4

2.1.3 三相异步电机的选型 4

2.2 系统PLC选型 5

第3章 PLC 硬件设计 7

3.1 输入模块的原理图设计 7

3.2 输出模块原理图设计 8

3.3 指示灯原理图设计 9

3.4 电机主电路原理图设计 9

第4章 PLC控制程序设计 10

4.1 PLC的I/O分配表 10

4.2 手动运行控制程序 10

4.2.1 手动选择程序 11

4.2.2 振动给料机手动程序 11

4.2.3 推杆伸出与缩回 11

4.2.4 提升料斗上升与下降手动程序 12

4.3 自动运行控制程序 12

4.3.1 自动程序选择 14

4.3.2 自动状态下的振动给料机 15

4.3.3 自动状态下电动推杆伸出与缩回 16

4.3.4 自动状态下料斗上升与下降 17

4.4 控制信号输出程序 18

第5章 上位机监控软件设计 20

5.1 MCGS 组态软件介绍 20

5.2 上料部分上位机监控软件的设计 21

5.2.1 通信的建立 21

5.2.2 过程变量的建立 22

5.3 图形界面的设计 24

5.4 工作主窗口的脚本程序编写 25

第6章 总结 29

致 谢 30

参考文献 31

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

滚动轴承被称为“工业的关节”，广泛应用于国民经济和军事国防的各个领域，在机械设备中，起主要的支撑作用。轴承钢球是轴承里最关键的组成部件，轴承钢球质量的好坏直接影响着轴承的质量，可以说，没有好的钢球，就没有高寿命的轴承。据统计，在早年间，国内轴承的损坏有大部分是由于钢球所致，虽然近些年来有所下降，但轴承中最容易损坏的部件还是钢球。随着我国汽车工业的快速发展，轴承的质量直接影响了汽车的可靠性，因此对于轴承生产质量的提高是不容忽视的。

为了保证钢球的质量，钢球的生产从原材料，到各个生产环节，加工工艺，都有很高的要求。钢球的热处理决定了其最终的力学性能，因此，设计出能够大批量，高质量的钢球热处理生产线就变得很有必要。本课题就是为了设计出该条生产线前端的上料系统，以满足后续热处理加工的需求。