基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)的研制

陳小艷,沈 潔

（常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,213164）

對(duì)于切割機(jī)而言，我們并不陌生，因?yàn)楝F(xiàn)階段的社會(huì)技術(shù)進(jìn)步非常快，有很多種切割機(jī)，可以將各種各樣的材料完美的切割到我們理想的地步，這有助于材料的價(jià)值體現(xiàn)，同時(shí)也能更好的滿足人們的需求。進(jìn)行大型金相試樣切割機(jī)的研制，就是為了良好的達(dá)到這個(gè)目的。另一方面，為了保障切割機(jī)的效率和功能，科研人員決定在PLC控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行，這樣可以在多個(gè)方面起到較強(qiáng)的保障作用。本文就基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)的研制進(jìn)行一定的討論。

1 金相試樣切割工藝

1.1 切割機(jī)運(yùn)動(dòng)原理

基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)的研制并沒(méi)有想象當(dāng)中的那么簡(jiǎn)單，我們需要將復(fù)雜的原理有效的應(yīng)用到大型金相試樣切割機(jī)當(dāng)中，很多的科研人員認(rèn)為過(guò)于理論化的東西會(huì)讓實(shí)踐工作遇到較大的困難。但從現(xiàn)階段的發(fā)展來(lái)看，我們首先需要將切割機(jī)運(yùn)用原理有效掌握，這樣才能逐漸的結(jié)合實(shí)踐，從而達(dá)到一個(gè)較好的效果。切割機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理主要為：一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，蝸輪帶動(dòng)擺臂上下擺動(dòng)，三相異步電機(jī)通過(guò)二級(jí)帶傳動(dòng)使砂輪片旋轉(zhuǎn)，砂輪片在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在擺臂的帶動(dòng)下進(jìn)行擺動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行進(jìn)給切割。由此可見(jiàn)，對(duì)于金相試樣切割工作而言，需要較多的元件共同進(jìn)行工作，傳統(tǒng)的工作原理并沒(méi)有辦法讓金相的切割達(dá)到一個(gè)完美的狀態(tài)。

1.2 切割機(jī)原理的運(yùn)用

切割機(jī)的原理并不僅僅是一種理論，更加是指導(dǎo)實(shí)踐的重要工具。金相是一種較為重要的材料，很多的領(lǐng)域都有應(yīng)用，我國(guó)在金相的研究時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，這主要?dú)w功于切割機(jī)原理的良好運(yùn)用。結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用才能在較短的時(shí)間內(nèi)獲得較大的成就。切割機(jī)的原理在實(shí)際的運(yùn)用中，是理論和實(shí)踐相互融合，而不是一方凌駕于另一方的情況。比方說(shuō)在切割的過(guò)程中，以逐層切割為例，主要是在切割大工件時(shí)，工作臺(tái)在絲杠螺母副的帶動(dòng)下進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)到兩端時(shí)砂輪片進(jìn)給，砂輪片每工進(jìn)幾毫米，工作臺(tái)前進(jìn)或后退一次，砂輪片逐層將工件切斷。連續(xù)切割是指切割機(jī)可連續(xù)循環(huán)工作，一次啟動(dòng)可以連續(xù)切下數(shù)段工件。逐層切割充分證明了切割機(jī)原理和實(shí)踐工作的良好結(jié)合，我們需要在未來(lái)的發(fā)展中，對(duì)類似的工作進(jìn)行一定的深化和加強(qiáng)，這樣才能得到一個(gè)較為理想的結(jié)果。

2 切割機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在以往的工作中，我們常常將系統(tǒng)和硬件設(shè)備分的比較清楚，因此很多的科研人員將切割機(jī)控制系統(tǒng)和硬件設(shè)計(jì)分開(kāi)進(jìn)行，從客觀上來(lái)說(shuō)，這種研究方法有優(yōu)勢(shì)同時(shí)也存在一定的劣勢(shì)。優(yōu)勢(shì)在于能夠有效的發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)，劣勢(shì)在于將二者共同融入到切割機(jī)的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)一定的沖突或者矛盾。因此，本文首先對(duì)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的闡述，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)將控制信息通過(guò)串口傳送給PLC。PLC 按照用戶所選的切割模式和切割參數(shù)，根據(jù)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)的位置信號(hào)和速度傳感器采集的速度信號(hào)，對(duì)變頻器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，使工作臺(tái)、擺臂、砂輪片協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，完成切割任務(wù)。由此可見(jiàn)，單純的進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，與控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)有很大的區(qū)別，后者的研究具有很大的優(yōu)勢(shì)，在將來(lái)的發(fā)展中也有很好的前景。

2.2 系統(tǒng)主要硬件配置

基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)需要強(qiáng)大的硬件配置，只有這樣才能在切割金相的時(shí)候，達(dá)到一個(gè)較為完美的狀態(tài)，更何況我們現(xiàn)階段是在對(duì)金相試樣進(jìn)行切割。試樣的切割從某個(gè)程度上來(lái)說(shuō)，具有很強(qiáng)的代表性，幾乎所有的切割機(jī)研究，都需要對(duì)試樣的材料進(jìn)行一定的研究，而硬件配置就是一個(gè)核心環(huán)節(jié)。

2.3 單片機(jī)與PLC的通信

基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)要想在多方面都達(dá)到一個(gè)較大的成就，除了要在上述的一些方面進(jìn)行努力以外，還要在單片機(jī)與PLC的通信方面進(jìn)行研究。因?yàn)榍懈顧C(jī)畢竟是在PLC控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的，這個(gè)基礎(chǔ)對(duì)切割機(jī)的發(fā)展具有一定的決定性影響。從客觀的角度來(lái)說(shuō)，單片機(jī)與PLC的通信研究工作能夠有效的提升大型金相試樣切割機(jī)的功能，同時(shí)也可以在未來(lái)的應(yīng)用中，達(dá)到一個(gè)非常完美的效果。為了保證單片機(jī)與PLC 的正常通信，通信前，應(yīng)保證單片機(jī)的通信參數(shù)必須和PLC 設(shè)置一致。AT89C52 串口工作于方式1，每幀信息包括10 位：1 個(gè)起始位、8 個(gè)數(shù)據(jù)位和1 個(gè)停止位。另一方面，當(dāng)PLC 使用Host Link 協(xié)議與單片機(jī)通信時(shí)，單片機(jī)具有傳送優(yōu)先權(quán)，單片機(jī)總是首先向PLC 發(fā)出命令并啟動(dòng)通信，發(fā)送過(guò)程結(jié)束后，PLC 立即作出響應(yīng)，然后將執(zhí)行結(jié)果返回單片機(jī)。單片機(jī)與PLC的通信在將來(lái)的工作中，還需要進(jìn)一步的深化與加強(qiáng)，只有這樣才能得到較大的成就。

3 切割機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)的研究工作，硬件設(shè)備是一個(gè)主力方面，因此很多的科研人員將硬件設(shè)備作為主要的工作，從主觀上忽視了軟件的設(shè)計(jì)。在將來(lái)的工作中，必須在軟件設(shè)計(jì)工作上進(jìn)行一定的加強(qiáng)，只有這樣才能得到全面的發(fā)展。金相這種材料相對(duì)于材料的而言具有很大的特點(diǎn)，不僅僅在結(jié)構(gòu)上有很大的差異，同時(shí)在外表上也有與眾不同的特點(diǎn)。切割機(jī)的軟件，能夠良好的進(jìn)行金相試樣的分析，這樣在切割的過(guò)程中，能夠保證金相試樣的切割效果達(dá)到一個(gè)理想的狀態(tài)。本文認(rèn)為，由于切割機(jī)的切割模式比較多，所以系統(tǒng)的控制部分比較復(fù)雜。主控程序在上電復(fù)位完成系統(tǒng)的初始化后，與單片機(jī)通信，接收單片機(jī)傳送的控制信息，根據(jù)用戶選擇的切割模式，在切割過(guò)程中要完成輸入信號(hào)的循環(huán)掃描，并對(duì)輸入信息進(jìn)行處理后，輸出不同的信號(hào)控制系統(tǒng)的各執(zhí)行部件，使它們協(xié)調(diào)工作，完成工件的切割。由此可見(jiàn)，對(duì)于切割機(jī)而言，軟件是非常重要的，而且能夠在金相試樣切割機(jī)的研制中，起到很大的積極影響。

4 基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)的研制思考

4.1 結(jié)合社會(huì)的實(shí)際需要來(lái)研究

從客觀的角度來(lái)說(shuō)，大型金相試樣切割機(jī)的研究，并不同于以往的金相切割研究，冠以“大型”的標(biāo)簽，意味著工作會(huì)的難度更大，必須結(jié)合社會(huì)的實(shí)際需要進(jìn)行研究，畢竟切割機(jī)不是單純的大理論上研究，而是要服務(wù)到實(shí)際的社會(huì)發(fā)展中的，是為了讓我國(guó)的金相材料得到更加充分的利用。社會(huì)的需要能夠促進(jìn)切割機(jī)的有效發(fā)展，同時(shí)可以讓切割機(jī)的功能更加符合實(shí)際，而不是單純?cè)谀骋活I(lǐng)域中獲得突破。總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)的社會(huì)需求比較強(qiáng)烈，尤其是在金相這樣的重要材料上，只有結(jié)合社會(huì)的實(shí)際需要來(lái)研究才能獲得理想的效果。

4.2 各個(gè)環(huán)節(jié)并重

基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)的研究，本文從系統(tǒng)、硬件、軟件等等方面進(jìn)行了詳細(xì)的討論和闡述，雖然就單一的領(lǐng)域而言，我國(guó)已經(jīng)達(dá)到了一定的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，但切割機(jī)的運(yùn)行需要多個(gè)環(huán)節(jié)共同作用，某一個(gè)環(huán)節(jié)的成功并沒(méi)有辦法獲得最理想的效果。因此在將來(lái)的工作中，我們必須將所有的工作環(huán)節(jié)并重，不能忽視某一個(gè)環(huán)節(jié)，也不能過(guò)于專注某一個(gè)環(huán)節(jié)，共同作用的效果才是最好的。

5 總結(jié)

本文就基于PLC控制的大型金相試樣切割機(jī)進(jìn)行了一定的討論，從現(xiàn)有的成就來(lái)說(shuō)，的確將金相有效的開(kāi)發(fā)和切割。但有地方還是需要加強(qiáng)，比方說(shuō)要有效的避免各個(gè)環(huán)節(jié)之間的矛盾和沖突，由于原來(lái)的方式方法使得每一個(gè)環(huán)節(jié)都有突出的一面，這既是優(yōu)勢(shì)也是劣勢(shì)，劣勢(shì)在于突出的方面很可能需要犧牲其它環(huán)節(jié)的工作來(lái)實(shí)現(xiàn)本身的價(jià)值。由此可見(jiàn)，必須將每個(gè)環(huán)節(jié)工作的沖突有效的避免，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)更大的價(jià)值。

[1]秦紅星，花蕊.金相試樣切割機(jī)PC—PLC串行通信的實(shí)現(xiàn)[J].裝備制造技術(shù)，2010(12).

[2]徐斌，孫維連，王會(huì)強(qiáng)，孫鉑.基于COSMOS農(nóng)機(jī)金相試樣切割機(jī)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2013(02).

[3]賈亞雷.基于PLC技術(shù)的小型精密金相試樣切割機(jī)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2010(07).

[4]凌人蛟，陳暉，練福軍.小型金相試樣切割機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2011(12).

[5]姜陽(yáng).自動(dòng)精密切割機(jī)及其控制系統(tǒng)的研究[J].湖南農(nóng)機(jī)，2013(05).

[6]彭鴻啟，孫維連，張曉茹，王會(huì)強(qiáng).基于USS協(xié)議的金相切割機(jī)通信系統(tǒng)研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008(28).

[7]王成彪，許麗紅，靳會(huì)超.金相切割機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究概況[J].理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè))，2003(07).

[8]崔鐵慶，孫維連，王會(huì)強(qiáng)，孫鉑，邢艷秋.農(nóng)機(jī)金相切割機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011(04).

[9]崔秀梅，張青峰，張靖.新型自動(dòng)金相試樣切片機(jī)的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005(08).

[10]王會(huì)強(qiáng)，蔣輝，李心領(lǐng)，徐鵬云，李猛.大型四軸金相試樣切割機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2008(07).