智能模块化润滑脂寿命试验机设计分析

韩笑

摘要：润滑脂寿命试验机为实现智能化运行，需要借助编程控制器并将触摸屏作为系统的人机交互界面，有效收集、控制各功能模块的具体参数。本文将对润滑脂寿命试验机的系统结构设计、控制系统、设计方案、软件设计、硬件设计进行分析，以期实现润滑脂寿命试验机的智能化运行。

关键词：润滑脂;试验机;功能模块

引言：智能模塊化润滑脂寿命试验机能够在特定参数条件下进行自动运转，增强机械运转效率，提高工作效率，降低人员成本。基于此，探究智能模块化润滑脂寿命试验机的设计与实现有着重要意义。

1 系统结构设计

在机械制造业，润滑脂寿命试验机是最为常见、运用最为广泛的测量仪器。技术人员将润滑纸样品放入寿命试验机的专用轴承装，在特定的转速、轴向压力、温度条件下，由电动机拖动样品依照给定的周期、时间循环，对润滑脂样品进行。若电动机的扭矩处于特定数值时，表明寿命试验装置中的润滑脂样品的品质变差;通过计算电动机的运行时间，能够得到润滑脂样品的具体寿命数据。在设计润滑脂寿命试验机时，需要结合国家有关标准收集相应数据，控制电动机的运行;在设置人机交互界面时，需要采用触摸屏技术，提升系统工作状态、数据设置的显示力度。同时，技术人员还可以借助微型打印机将润滑脂试验过程中的各项数据参数、测量结果进行实时打印，确保在加入润滑脂样品后，润滑脂寿命试验机能够在特定参数条件下进行自动运转，增强机械效率，提高工作效率，降低人员成本。

润滑脂寿命试验装置结构包括轴温传感器、轴承加载装置、控制器、温度传感器、加热腔、直流电动机、试验轴承总成基座、试验轴承总成、石英加热管。在具体的设备运行过程中，当润滑纸样品加入仪器后，会同试验轴承同时进入试验机的轴承总成中。在试验机运行过程中，试验机的轴承加载装置会产生轴向压力。直流电动机在转动过程中，会持续旋转轴承总成，通过加热腔、轴承总成、试验轴承的相互作用，模拟实际工况。试验机的控制器会对系统的运行过程进行实时监控，收集电动机转速、电流、轴承温度、加热腔温度的数据参数，保障试验机运行过程中的加热腔始终处于恒定的温度状态，根据用户的实际设定情况，把控试验机的运行状况。在试验过程中，将各类数据信息、测量结果通过人机交互界面展现给技术操作人员并将各数据参数自动打印输出。

2 控制系统设计方案

寿命试验装置的直流电机是永磁性电机，其扭矩为工作电流;通过电气控制系统实现润滑脂寿命试验机的智能化运行，需要完善腔温、轴温的测温功能。通过测定试验装置的轴温，对系统的运行状况进行监视，确保系统加热腔内的温度始终恒定。技术人员可使用台达四通道的温控模块、热电偶、电压脉冲输出模块对试验机的石英加热器进行控制，进而确保温度恒定。台达四通道温控模块具有PID控制功能且支持modbus协议，能够直接连接plc，接入简化编程系统。与此同时，技术人员还可以借助DA模块，控制试验机直流电机转动速度，进而实现实时调整电动机转速的智能需求。在选用电动机转速测量装置时，技术人员应优先考虑支持RS458接口与modbus协议的智能变送转速器。

3 硬件设计

3.1触摸屏

在设计智能模块化润滑脂寿命试验机时，将plc、com2接口与触摸屏RS485接口连接，由于com2通信接口使用默认设置模式;因此，系统的触摸屏设置需要与其默认设置保持一致。同时，使用昆仑通态MCGS嵌入板设置触摸屏的通讯接口，确保相应的指令能够完成plc通讯口设置。

润滑脂寿命试验装置的触摸屏与打印机通过集成RS232接口相连，微型打印机通过串口设备连接在触摸屏下方;用户在使用试验装置时，需要借助昆仑通态组态驱动程序驱动打印机。此外，由于微型打印机需要使用默认设置处理通信接口，在设置通用串口设备时，仍需确保其与打印机串口保持一致。

3.2PLC

控制系统的编程控制器借助四通道扩展转换器，对从直流电流输送变送器传出的试验机电动机的工作电流进行测量，并将具体的测量结果存储于系统数据寄存器当中。台达四通道温控模块具有PID控制功能且支持modbus协议，能够直接连接plc，接入简化编程系统;技术人员还可以借助DA模块，控制试验机直流电机转动速度。操作人员在操作仪器测量设备时，不需要依靠专门的指令，只需借助move指令便可获取测量结果，这也进一步使得电气控制系统的编程方案简化。

试验装置的智能模块借助RS485通信电缆、com3接口与plc相连，控制设备温度;在相同的通讯格式下，对模块转速进行测量;依照具体的校验参数设置试验装置各功能模块具体的通信格式时，需要借助模块功能以及标配软件功能。比如，使用标配软件CTS-DHS设置四通道温控模块[1]。

3.3电动机

润滑脂寿命试验装置的电动机配备了光电码盘，能够与转速测量模块直接相连并输出工作信号。试验装置的温度传感器借助k型热电偶、pt100实现温度传感功能，操作人员也可以借助温控模块对软件系统进行。设置。

4软件设计

4.1触摸屏组态

系统设备的触摸屏主要负责显示系统运行周期、电动机转速、工作电流、加热腔温度、打印机内容。触摸屏的主画面主要显示重点数据信息。功能模块故障、plc故障、轴温异常、腔温异常、通信状态会通过触摸屏系统的报警组态反映给技术人员。当润滑纸样品加入仪器后，会同试验轴承同时进入试验机的轴承总成中。在试验机运行过程中，试验机的轴承加载装置会产生轴向压力。直流电动机在转动过程中，通过加热腔、轴承总成、试验轴承的相互作用，模拟实际工况。触摸屏会对上述过程的参数进行显示，其各显示画面均有明确的帮助提示，指导用户正常进行操作。触摸屏能够结合润滑脂寿命试验装置的负载电流空载电流状态计算得到电动机的工作电流。在对空载电流进行测量时，需要断开试验轴承总成与电动机的连接装置;将试验轴承总成与电动机进行连接时，需要通过系统的轴承加载装置向润滑脂寿命试验装置的轴承施加轴向压力，技术人员可以在此时测量系统的运转电流得到负载电流。在计算电动机工作电流时，技术还需注意结合润滑脂样品的实际要求[2]。

4.2PLC组态

智能化控制系统中的plc编程需要借助泰达软件wplsoft进行调试;plc寄存器能够有效存儲系统运行状态下的各类重要参数，包括运行停止时间、周期、转速、工作电流、加热器温度等。若润滑脂寿命试验装置在停机后再次进入运行状态，不需要通过plc编程调试系统重新对各项运行参数进行设置。

操作人员可以借助主控程序设置各项运行参数，并根据用户的具体设定值，调节寿命试验装置的运行停、止参数。试验机的工作原理为：技术人员将润滑纸样品放入寿命试验机的专用轴承装，在特定的转速、轴向压力、温度条件下，由电动机拖动样品依照给定的周期、时间循环，对润滑脂样品进行。若电动机的扭矩处于特定数值时，表明寿命试验装置中的润滑脂样品的品质变差;通过计算电动机的运行时间，能够得到润滑脂样品的具体寿命数据。基于此，在具体的系统运行周期内，试验装置的电动机会根据操作人员给定的转速进行实时旋转，并确保加热腔温度在温控模块的控制下始终保持恒定。技术人员在借助plc对电动机工作电流进行实时测量时，若动作电流小于工作电流，系统会自动停运，并借助触摸屏向外界显示运行时间;一旦系统停止运转，各项功能模块也相继停运;此时，技术人员需要借助plc对各系统的时间数值进行监控，直到各功能模块儿再次投入正常运转。上述工序不断循环往复，直到出现动作为止，其具体流程为：系统启动，yes，读取电流温度参数，no，等待触摸屏命令;工作电流是否大于动作电流，yes，停止运行、输出结果，no，运行周期结束、重新读取温度电流参数;运行周期是否结束，yes，暂停系统运行;停止周期是否结束，yes，重新读取温度电流参数，no，再次暂停系统运行;如此即为运行停止的循环流程。

结论：综上所述，经过上述步骤得到的智能模块化润滑脂寿命试验样机具有较高的可靠性，能够安全稳定运转。该系统能够借助各类功能模块实现对各项系统参数的有效控制、收集，在一定程度上减轻系统控制器的运转负荷，有利于后续的维护工作，便于技术人员扩展系统功能。

参考文献：

[1]高宇航.风力发电机变桨距轴承润滑脂的研制[J].合成润滑材料，2020，47（1）：1-5.

[2]陈俊杰，秋雨豪.空气处理机组中风机轴承润滑脂寿命估算[J].制冷与空调，2017，17（1）：31-34.