冷却液水箱液位报警系统改进设计*

罗兴华

(成都飞机工业(集团)有限责任公司，四川成都 610092)

近年来，随着数控加工技术迅速发展，数控设备具有高精度、高智能化、高可靠性、高效率、操作简单等优势越来越明显，在机械制造行业的应用显得尤为突出。但是在工件加工过程的刀具冷却润滑方式绝大部分采用传统的大流量冷却液的冷却润滑，每天大量的冷却液都随着切屑不断地流失，而冷却箱容量有限，需要人工按照一定的浓度比例不断加入冷却液母液和水来满足工件的加工需求，不仅给操作人员带来了额外的工作量，降低了机床的生产效率，而且给还因为冷却液流量或水位导致的机床报警给工件加工增加了风险。

1 冷却液箱液位报警系统的工作原理［1］

如图1所示，冷却液箱的液位报警系统主要由液位检测元件、PLC逻辑控制单元、MMC报警显示组成，其中液位检测元件作用是检测水位，PLC逻辑控制单元根据监测到的信号作出判断并将信息发送MMC显示器上显示。

当冷却液水箱中的水位低于设定最低水位时，通过PLC逻辑判断，将检测到的信息发送并显示在MMC面板上，同时主轴和进给系统读停;当冷却液水箱中的水位高于设定最高水位时，通过PLC逻辑判断，将检测到的信息发送并显示在MMC面板上，主轴和进给系统继续运行。

2 目前冷却液水箱液位报警系统存在的问题

现场设备中冷却水液位报警系统以文字的形式显示在MMC面板上提示操作者，当冷却水液位低时，MMC面板上有报警提示，同时主轴和进给系统读停，给机床加工的工件质量增加了风险。另外，由于每次机床加工的工件不一样，加冷却液回流损失不一样，对冷却液的用量需求也不一样，所以往往需要不定时地补充冷却液，同时要密切地关注加水量，不仅给操作人员带来了额外的工作量而且降低了机床的生产效率。当人工加水液位过高时，MMC面板上只有报警提示，但是主轴和进给系统不会读停;当工人在工件加工过程中准备下一工序刀具或测量工件等没有看见报警提示，就会导致冷却水溢出水箱造成电气短路、机床意外报警等严重后果。

3 液位报警改进设计思路［2－4］

如何保证当出现水箱冷却液不足时，操作人员可及时得知并及时加入冷却液，保证机床的正常加工是设计的关键。现提出在其他相对条件不变的情况下，包括液位检测元件PLC逻辑控制器控制、MMC显示面板等硬件，通过增加简单的声光报警装置提示、液位检测元件和自动加水阀门确保合适的加水量。

3.1 液位系统硬件改进设计

3.1.1 增加液位声光报警装置

当冷却水箱出现液位报警的时候，声光报警装置发出声音和黄色闪光报警警示，提醒操作者在声光报警提示之后能及时地做出反应。

3.1.2 增加自动加水装置

自动加水装置由PLC控制，根据水箱液位状态实现加水功能。当液位低于设定值时，MMC上会提示添加冷却液母液，同时声光报警提示，直到添加冷却液母液完成并确认后，加水阀门自动打开加水。MMC显示屏上显示正在加水的信息提示。当加水液位到达设定水位后，阀门自动关闭，停止加水。如果阀门在长时间使用之后，阀门不能完全关断而有泄漏，会导致触发高液位报警，MMC面板上有相应的检修阀门文字提示，同时声光报警器也会报警。

根据上述液位报警系统的设计思路和硬件改进设计要求，其报警系统简图如图2所示。

3.2 液位系统软件改进设计

本软件中主要完成四方面功能:液位检测、阀门控制、声光报警、报警文本MMC显示。系统上电复位后，自动检测冷却液水箱中液位，执行控制，当检测到水位低于设定值时，产生报警提示，确认添加冷却液母液后，阀门自动打开往水箱中加水，当水位达到设定高度后，阀门自动关闭停止加水。当阀门在长时间使用之后，阀门不能完全关断有泄漏，就会触发高液位报警，提醒设备管理人员检修阀门。系统流程图如图3所示。

4 结语

改进前，由于机床在加工工件的过程中出现水位低报警产生工件质量问题和往水箱里加水忘记关水溢出的现象导致机床损坏等故障。改进后的液位报警系统能及时准确地补充冷却液，装置工作可靠，维护量较小，机床操作人员能随时知道水位的变化，及时地采取相应措施，有效地避免因冷却水液位报警导致的机床故障。同时大大地降低了操作人员的加水工作量，减少了设备不必要的停工，提高了生产效率，降低了设备维修成本，提高了经济效益。

［1］王宝库.多功能检测控制系统的设计［J］.微计算机信息，2006(10).

［2］李精华，李兴富，陈锡华.水箱液位检测与水泵控制装置的设计［J］.信息与电子工程，2007(1).

［3］樊昌元，母夏宇，朱云林.自动抽水控制系统设计［J］.电子测量与仪器学报，2007(增刊).

［4］徐爱钧.智能化测控制仪表原理与设计［M］.北京:北京航空航天大学出版社，1995.