1、引言

我公司在開發研制生產割草機變速器的過程中，為試驗割草機變速器的工況狀態，專為割草機變速器設計生產了試驗臺。試驗臺能夠模擬變速箱實際工作狀態，并測量和顯示出其轉速、扭矩、振動、徑向壓力和箱體溫度等性能參數，經系統后臺數據處理和綜合分析后生成測試報表。用戶可以方便地完成各種類型試驗，并得到相應報表。系統功能齊全，人機界面良好，操作簡單，抗干擾能力強，目前已投入實際應用。該試驗臺的離合裝置試驗是針對帶有離合機構的變速器而增加的功能，主要用于離合裝置壽命試驗。開始設計的線路為用JS7時間繼電器控制線路，控制線路多，接線復雜，且繼電器長期帶電工作，繼電器觸點易老化，繼電器機械壽命也不能達到要求。隨著設備的運行時間越來越長，故障點相應增加，維護工作量越來越大，嚴重影響割草機試驗臺的安全運行。為保障試驗的安全穩定運行，需對原繼電控制系統進行改造。

2、項目的實施簡介

該項目為適應工況要求增加的試驗帶離合裝置的割草機變速器離合壽命試驗。試驗要求：連續運轉150小時，離合齒輪嚙合10秒/次，離合齒輪分離5秒/次，即離合周期為15秒。150小時的離合周期數為36000次。該試驗目的為：（1）試驗離合彈簧拉力和壽命能否保證36000次離合試驗；（2）試驗割草機變速箱在加載的條件下變速器的離合齒輪離合及磨損狀況。這兩項達標，才能保證離合裝置安全可靠。經方案設計，項目與2004年實施后，通過輕載試驗、加載試驗證明試驗效果良好。功能齊全、穩定可靠，投入試驗至今，已取得了較好的社會效益和經濟效益。

3、系統組成

割草機變速器試驗臺離合裝置PLC控制系統是以可編程序控制器PLC為核心的控制、執行、聲光報警和一次、二次外圍元件組成。CPM系列PLC在編程環境等方面，它不僅具備了以往的小型PLC所具有的功能，就是作為小型控制器或在傳感控制器應用，也能適應生產現場不同的需求。因此我們選用可編程序控制器的型號為CPM2A—20CDR-D。該機型體積小、可與計算機通訊，便于監控、調試和排除故障，豐富和完善了對試驗臺的檢修、維護手段，提高了自動化水平。本系統共需5個輸入點和5個輸出點，PLC電源電壓選用AC220V, 輸入額定電壓為PLC內部電源DC24V, 輸出額定電壓為PLC外部電源DC24V,輸出電流為2A/點，采用繼電器輸出方式，程序表達使用梯形圖形式，本系統僅設置自動工作方式。下圖為PLC外部I/O接口（見圖1）和梯形圖（見圖2）。

圖1 PLC外部I/O接口
4、編程技巧

許多延時電路和計數電路都要按照一定的步驟進行，各動作間的連鎖和互動關系必然復雜，如果用一般的邏輯進行程序設計，會使程序變得冗長和復雜。用可編程序控制器（PLC）里提供的計數器指令，也可完成長延時電路。不僅編制的程序簡潔、直觀，而且編程方法簡單，容易掌握。下面就本程序的編制方法作簡要說明：


圖2 離合試驗程序梯形圖
該梯形圖中，長延時電路采用1.0秒時鐘脈沖和計數器CNT000、CNT001、CNT002組成，分別為秒計時、分計時、和小時計時，小時數設定為150小時。齒輪離合時間控制有TIM003、TIM004組成，采用聯鎖方式，離合周期為15S/T，實現齒輪嚙合時間10秒和分離時間5秒的互換。動作原理：運行條件鈕子開關閉合，按起動按鈕，運行指示燈亮，長延時電路開始計時，實現秒、分、小時計數；同時TIM003、TIM004輪流10S、5S定時交替工作，實現齒輪離合，離合計數器開始計數，以便試驗人員監視離合次數。齒輪離合電磁鐵開始通電、斷電工作，由電磁鐵拉動彈簧使離合齒輪離合。試驗過程中如主電機停轉或冷卻水壓低，報警指示燈亮，提醒試驗人員排除故障，故障排除后，按報警接除按鈕，報警指示燈滅。試驗時間到即開機150小時（或計數器顯示36000次），1002試驗時間到指示燈亮，運行停止。運行條件鈕子開關置關。可進行下一次試驗。PLC控制接線圖見圖3。

圖3 PLC控制接線圖
5、安裝和使用注意事項

安裝和調試、使用時，一定要注意水壓繼電器的工作情況。因為我們的加載試驗使用了磁粉制動器。磁粉制動器是根據電磁原理和利用磁粉傳遞轉矩的，它具有激磁電流和傳遞轉矩基本成線性關系，在同滑差無關的情況下能夠傳遞一定的轉矩，響應速度快、結構簡單等優點。由于電磁作用，長時間運行會使磁粉制動器表面溫度升高，所以必須通入冷卻水冷卻，磁粉離合器運轉后即通水(水壓不大于1.5/cm2)冷卻，使其表面溫度不得超過80℃。使用過程中，有時會出現管道堵塞、冷卻水壓低，造成報警指示燈LD2亮，應著重檢查冷卻水水壓，或定期用除垢劑清除磁粉制動器內結垢的冷卻管路。

6、結束語

割草機變速器試驗臺離合裝置改造兩年來，運行非常穩定、軟件設計合理、操作簡便易行，并由醒目的輸入、輸出指示，計時、計數準確，自動化程度高。經該試驗臺試驗出廠的變速器產品質量、產量都有很大提高。(end)