基于PLC控制的大型金相试样切割机的研制

陈小艳,沈 洁

（常州机电职业技术学院,213164）

对于切割机而言，我们并不陌生，因为现阶段的社会技术进步非常快，有很多种切割机，可以将各种各样的材料完美的切割到我们理想的地步，这有助于材料的价值体现，同时也能更好的满足人们的需求。进行大型金相试样切割机的研制，就是为了良好的达到这个目的。另一方面，为了保障切割机的效率和功能，科研人员决定在PLC控制的基础上进行，这样可以在多个方面起到较强的保障作用。本文就基于PLC控制的大型金相试样切割机的研制进行一定的讨论。

1 金相试样切割工艺

1.1 切割机运动原理

基于PLC控制的大型金相试样切割机的研制并没有想象当中的那么简单，我们需要将复杂的原理有效的应用到大型金相试样切割机当中，很多的科研人员认为过于理论化的东西会让实践工作遇到较大的困难。但从现阶段的发展来看，我们首先需要将切割机运用原理有效掌握，这样才能逐渐的结合实践，从而达到一个较好的效果。切割机的运动原理主要为：一台步进电机驱动蜗轮蜗杆机构运动，蜗轮带动摆臂上下摆动，三相异步电机通过二级带传动使砂轮片旋转，砂轮片在旋转的同时在摆臂的带动下进行摆动，对工件进行进给切割。由此可见，对于金相试样切割工作而言，需要较多的元件共同进行工作，传统的工作原理并没有办法让金相的切割达到一个完美的状态。

1.2 切割机原理的运用

切割机的原理并不仅仅是一种理论，更加是指导实践的重要工具。金相是一种较为重要的材料，很多的领域都有应用，我国在金相的研究时间虽然不长，但已经取得了一定的成绩，这主要归功于切割机原理的良好运用。结合实际的应用才能在较短的时间内获得较大的成就。切割机的原理在实际的运用中，是理论和实践相互融合，而不是一方凌驾于另一方的情况。比方说在切割的过程中，以逐层切割为例，主要是在切割大工件时，工作台在丝杠螺母副的带动下进行往复运动，当工作台移动到两端时砂轮片进给，砂轮片每工进几毫米，工作台前进或后退一次，砂轮片逐层将工件切断。连续切割是指切割机可连续循环工作，一次启动可以连续切下数段工件。逐层切割充分证明了切割机原理和实践工作的良好结合，我们需要在未来的发展中，对类似的工作进行一定的深化和加强，这样才能得到一个较为理想的结果。

2 切割机控制系统硬件设计

2.1 控制系统总体设计

在以往的工作中，我们常常将系统和硬件设备分的比较清楚，因此很多的科研人员将切割机控制系统和硬件设计分开进行，从客观上来说，这种研究方法有优势同时也存在一定的劣势。优势在于能够有效的发挥出各自的优势，劣势在于将二者共同融入到切割机的时候，就会出现一定的冲突或者矛盾。因此，本文首先对控制系统的总体设计进行一定的阐述，系统运行时，单片机将控制信息通过串口传送给PLC。PLC 按照用户所选的切割模式和切割参数，根据接近开关检测的位置信号和速度传感器采集的速度信号，对变频器和步进电机驱动器发出控制信号，使工作台、摆臂、砂轮片协调运动，完成切割任务。由此可见，单纯的进行控制系统设计，与控制系统的总体设计有很大的区别，后者的研究具有很大的优势，在将来的发展中也有很好的前景。

2.2 系统主要硬件配置

基于PLC控制的大型金相试样切割机需要强大的硬件配置，只有这样才能在切割金相的时候，达到一个较为完美的状态，更何况我们现阶段是在对金相试样进行切割。试样的切割从某个程度上来说，具有很强的代表性，几乎所有的切割机研究，都需要对试样的材料进行一定的研究，而硬件配置就是一个核心环节。

2.3 单片机与PLC的通信

基于PLC控制的大型金相试样切割机要想在多方面都达到一个较大的成就，除了要在上述的一些方面进行努力以外，还要在单片机与PLC的通信方面进行研究。因为切割机毕竟是在PLC控制的基础上进行研究的，这个基础对切割机的发展具有一定的决定性影响。从客观的角度来说，单片机与PLC的通信研究工作能够有效的提升大型金相试样切割机的功能，同时也可以在未来的应用中，达到一个非常完美的效果。为了保证单片机与PLC 的正常通信，通信前，应保证单片机的通信参数必须和PLC 设置一致。AT89C52 串口工作于方式1，每帧信息包括10 位：1 个起始位、8 个数据位和1 个停止位。另一方面，当PLC 使用Host Link 协议与单片机通信时，单片机具有传送优先权，单片机总是首先向PLC 发出命令并启动通信，发送过程结束后，PLC 立即作出响应，然后将执行结果返回单片机。单片机与PLC的通信在将来的工作中，还需要进一步的深化与加强，只有这样才能得到较大的成就。

3 切割机的软件设计

基于PLC控制的大型金相试样切割机的研究工作，硬件设备是一个主力方面，因此很多的科研人员将硬件设备作为主要的工作，从主观上忽视了软件的设计。在将来的工作中，必须在软件设计工作上进行一定的加强，只有这样才能得到全面的发展。金相这种材料相对于材料的而言具有很大的特点，不仅仅在结构上有很大的差异，同时在外表上也有与众不同的特点。切割机的软件，能够良好的进行金相试样的分析，这样在切割的过程中，能够保证金相试样的切割效果达到一个理想的状态。本文认为，由于切割机的切割模式比较多，所以系统的控制部分比较复杂。主控程序在上电复位完成系统的初始化后，与单片机通信，接收单片机传送的控制信息，根据用户选择的切割模式，在切割过程中要完成输入信号的循环扫描，并对输入信息进行处理后，输出不同的信号控制系统的各执行部件，使它们协调工作，完成工件的切割。由此可见，对于切割机而言，软件是非常重要的，而且能够在金相试样切割机的研制中，起到很大的积极影响。

4 基于PLC控制的大型金相试样切割机的研制思考

4.1 结合社会的实际需要来研究

从客观的角度来说，大型金相试样切割机的研究，并不同于以往的金相切割研究，冠以“大型”的标签，意味着工作会的难度更大，必须结合社会的实际需要进行研究，毕竟切割机不是单纯的大理论上研究，而是要服务到实际的社会发展中的，是为了让我国的金相材料得到更加充分的利用。社会的需要能够促进切割机的有效发展，同时可以让切割机的功能更加符合实际，而不是单纯在某一领域中获得突破。总体来说，我国的社会需求比较强烈，尤其是在金相这样的重要材料上，只有结合社会的实际需要来研究才能获得理想的效果。

4.2 各个环节并重

基于PLC控制的大型金相试样切割机的研究，本文从系统、硬件、软件等等方面进行了详细的讨论和阐述，虽然就单一的领域而言，我国已经达到了一定的先进标准，但切割机的运行需要多个环节共同作用，某一个环节的成功并没有办法获得最理想的效果。因此在将来的工作中，我们必须将所有的工作环节并重，不能忽视某一个环节，也不能过于专注某一个环节，共同作用的效果才是最好的。

5 总结

本文就基于PLC控制的大型金相试样切割机进行了一定的讨论，从现有的成就来说，的确将金相有效的开发和切割。但有地方还是需要加强，比方说要有效的避免各个环节之间的矛盾和冲突，由于原来的方式方法使得每一个环节都有突出的一面，这既是优势也是劣势，劣势在于突出的方面很可能需要牺牲其它环节的工作来实现本身的价值。由此可见，必须将每个环节工作的冲突有效的避免，只有这样才能实现更大的价值。

[1]秦红星，花蕊.金相试样切割机PC—PLC串行通信的实现[J].装备制造技术，2010(12).

[2]徐斌，孙维连，王会强，孙铂.基于COSMOS农机金相试样切割机的设计[J].农机化研究，2013(02).

[3]贾亚雷.基于PLC技术的小型精密金相试样切割机设计[J].煤矿机械，2010(07).

[4]凌人蛟，陈晖，练福军.小型金相试样切割机机械部分的设计[J].机械工程师，2011(12).

[5]姜阳.自动精密切割机及其控制系统的研究[J].湖南农机，2013(05).

[6]彭鸿启，孙维连，张晓茹，王会强.基于USS协议的金相切割机通信系统研究[J].微计算机信息，2008(28).

[7]王成彪，许丽红，靳会超.金相切割机的国内外研究概况[J].理化检验(物理分册)，2003(07).

[8]崔铁庆，孙维连，王会强，孙铂，邢艳秋.农机金相切割机的设计与研究[J].农机化研究，2011(04).

[9]崔秀梅，张青峰，张靖.新型自动金相试样切片机的研究[J].机械设计与制造，2005(08).

[10]王会强，蒋辉，李心领，徐鹏云，李猛.大型四轴金相试样切割机的设计与研究[J].制造技术与机床，2008(07).