一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法与流程

本发明涉及感应淬火设备在线检测与工业控制，具体涉及一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法。更具体地说，本发明是在感应淬火机床已有感应器冷却水系统、液位传感器、hmi（人机界面）和plc的基础上，通过对感应器冷却水箱液位在设定监视时间内相对于液位快照的变化进行判断，从而对感应器轻微漏水进行早期识别和循环停止报警的方法。

背景技术：

1、感应淬火是一种利用电磁感应使工件表层快速升温并配合冷却介质实现表面硬化的热处理工艺。在感应淬火设备中，感应器通常由铜管或其他导电冷却结构组成，工作时既要承载感应加热相关电流，又需要通过内部冷却水带走自身热量。由于感应器长期处于高温、电磁、冷却水冲刷以及频繁装夹运行环境中，若其焊接部位、管路部位或冷却通道部位出现漏水，就可能影响淬火冷却过程和设备运行安全。

2、在实际生产中，感应器漏水可能带来两个层面的后果。第一，漏出的冷却水可能进入工件淬火区域，改变局部冷却状态，使工件淬火不充分、硬度不足或者硬化层不稳定。第二，感应器漏水如果未被及时发现，机床可能持续加工多个零件，导致批量不合格甚至报废。由于感应淬火机床的加工区域通常较为封闭，操作者在机床循环运行过程中难以实时观察感应器和冷却水管路的细小漏水情况，轻微漏水尤其容易被延迟发现。

3、现有感应淬火机床通常具备冷却水流量监控功能。该功能适合发现爆管、冷却水阀未打开、冷却水严重堵塞或流量明显下降等异常。但是，对于感应器轻微漏水而言，冷却水仍然可能持续流经感应器内部通道，流量信号不一定出现足以触发报警的变化。换言之，流量监控能够较好地发现“大流量异常”或“供水中断异常”，但对“小流量漏失、逐渐积累的液位变化”不敏感。

4、目前现场发现感应器轻微漏水仍较多依赖人员定期巡检。人员巡检具有明显滞后性，且巡检周期越长，漏水后继续生产的零件数量越多。若漏水发生在人员两次巡检之间，机床可能在数小时内持续加工，造成产品批量不合格。本发明所要解决的问题，正是如何在不显著改变感应淬火机床硬件结构、不引入复杂外部检测装置的情况下，利用感应器冷却水箱液位随漏水而发生变化的客观现象，在设备运行过程中及时发现感应器早期漏水。

5、从技术本质看，感应器轻微漏水并非完全没有可观测信号。虽然其对瞬时流量的影响较小，但漏水会使感应器冷却水箱液位在一段时间内产生相对变化。如果能够在plc程序中建立一个与当前运行状态对应的液位快照，并在设定监视时间内持续比较当前液位与该液位快照之间的差异，就可以把不明显的瞬时漏失转化为可识别的时间窗口内液位变化，从而形成适用于感应淬火机床的早期漏水检测逻辑。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是：现有感应淬火机床缺少对感应器轻微漏水进行早期发现的有效在线检测手段，单纯依靠冷却水流量监控难以有效识别轻微漏水，依靠人工定期检查又存在发现滞后和批量质量风险。

3、技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法。该方法应用于感应淬火机床，所述感应淬火机床包括感应器冷却水箱、液位传感器、hmi以及plc。plc（可编程逻辑控制器）是用于执行逻辑控制、数据比较和报警控制的控制器；hmi是用于供操作者查看设备状态、输入参数和接收报警信息的操作显示界面。

5、该方法的主骨架包括：通过液位传感器实时检测感应器冷却水箱内的液位；将检测到的液位显示在hmi页面；在hmi页面中设置允许的液位变化值和监视时间；由plc在液位监控开始时截取当前液位作为液位快照；在监视时间内由plc将当前液位与液位快照进行比对；当液位变化超过设置的液位变化值时触发循环停止报警并提示检查感应器是否漏水；当监视时间届满且未报警时，plc重新截取当前液位作为新的液位快照，并进入下一监视时间。

6、本发明的核心并不是简单地设置一个固定的高液位或低液位报警，而是在一个随时间滚动的监视窗口中，以本窗口起点或更新点的液位快照作为基准，判断当前液位相对于该基准的变化是否超过允许范围。这样，即使冷却水箱初始液位不完全相同，只要在一个监视时间内发生了超过允许值的相对变化，plc就可以识别出液位异常并触发报警。该主骨架还与感应淬火机床的循环控制相连接，使检测结论能够直接阻断继续加工，从而使液位检测结果转化为减少批量质量风险的控制动作。

7、为了提高实际机床环境中的稳定性，在优选实施方式中，plc可以对液位传感器输出的液位信号进行有效性判断；对于明显超出传感器合理量程、通信中断、瞬时突跳等异常信号，plc不直接将其作为漏水判断依据，而是输出液位检测异常提示或维持上一有效液位用于后续判断。进一步地，plc还可以对液位信号进行平滑处理，并可在液位变化超过设置值连续成立预设确认次数时再触发循环停止报警，从而降低冷却水箱液面波动导致的误报警。上述处理均属于plc程序内部的数据处理，不需要引入交底之外的外部检测硬件。

8、有益效果

9、与现有技术相比，本发明提供了一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，具备以下有益效果：

10、1.本发明通过监控感应器冷却水箱液位相对于液位快照的变化来检测感应器是否漏水，能够发现单纯依靠冷却水流量监控难以及时发现的轻微漏水情况。

11、2.本发明通过plc程序自动进行液位快照、液位比对、监视时间计时、阈值判断和报警输出，不需要人员持续观察机床内部，能够减少人工定期检查带来的发现滞后问题。

12、3.本发明在液位变化超过设置值时触发循环停止报警，并提示操作者检查感应器是否漏水，能够减少因感应器漏水未及时发现而导致的批量零件不合格或报废。

13、4.本发明以设定监视时间内的相对液位变化作为判断依据，而不是仅以固定液位上限或下限作为判断依据，能够适应不同初始液位状态下的漏水检测。

14、5.本发明可在现有感应淬火机床上通过增加或利用液位传感器、hmi参数设置项和plc程序段实现，改造成本较低，便于现场推广。

1.一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，应用于感应淬火机床，所述感应淬火机床具有感应器冷却水箱、液位传感器、hmi以及plc，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，所述hmi页面包括液位快照栏、液位变化栏、监视时间栏以及当前时间栏；所述液位快照栏用于显示由plc截取的液位快照，所述液位变化栏用于接收允许的液位变化值，所述监视时间栏用于接收一次连续监视的时间长度，所述当前时间栏用于显示plc在当前监视时间内的计时状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，所述plc在每一监视时间开始时将当前液位写入液位快照变量，并在该监视时间内保持所述液位快照变量不变，直至触发循环停止报警或者所述监视时间届满后重新截取当前液位。

4.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，所述plc将当前液位相对于液位快照的差值或差值绝对值作为所述液位变化，并将所述液位变化与所述hmi页面中设置的液位变化值进行比较。

5.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，在所述监视时间内，所述plc持续或周期性读取所述液位传感器输出的液位信号，并对读取到的液位信号进行有效性判断；当液位信号超出预设有效范围或存在传感器通信异常时，所述plc不基于该异常液位信号触发感应器漏水报警，而输出液位检测异常提示或维持上一有效液位用于后续判断。

6.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，所述plc对所述液位传感器输出的液位信号进行平滑处理后，再将平滑后的当前液位与所述液位快照进行比对，以降低冷却水箱液面瞬时波动造成的误报警。

7.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，当所述液位变化超过设置的液位变化值并且在预设确认次数内连续成立时，所述plc触发所述循环停止报警。

8.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，所述循环停止报警包括停止机床当前循环以及在报警信息中显示感应器冷却水箱液位异常，所述报警信息还包括提示操作者检查感应器是否漏水的信息。

9.根据权利要求1所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法，其特征在于，所述液位变化值设置为1mm，所述监视时间设置为120分钟。

10.一种感应淬火机床，其特征在于，包括感应器冷却水箱、液位传感器、hmi和plc，所述液位传感器用于实时检测所述感应器冷却水箱内的液位，所述hmi用于显示液位并接收液位变化值和监视时间，所述plc用于执行权利要求1至9任一项所述的一种基于液位快照比对的感应淬火感应器漏水检测方法。