大型金相试样切割机控制系统的设计谭宇硕孙岩（华北电力大学机械工程系，河北071003）块、调速模块、反馈模块、人机交互模块组成。切割方式分为直接切割、逐层切割、进三退一切割三种。可适应多种金属试样的加工。
示同普通机械行业中的金属切割不同，金相试样切割有它自身的要求和特点，必须保证所截取试样的金相组织与原部件金相组织一致。为此，我们基于可编程控制器一PLC设计了大型金相试样切割机的控制系统111. 1控制系统的控制原理切割机控制系统的主要任务是控制一台主电机（75KW三相异步电机）和三台控制电机（X/Y/响步进电机）PLC需同时控制三台步进电机驱动器和一台变频器协调工作，完成切割动作。PI为系统控制核心，集中解决输入信号的数据处理和输出逻辑顺序控制的问题，系统参数设定、显示功能则由触摸屏完成。系统运行时，触摸屏将控制信息（砂轮直径、砂轮片转速、摇臂和工作台进给速度、切割模式等通过串口传送给PL.PI按照用户所选的切割模式和设定的切割参数，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2切割模式切割机具备手动和自动切割方式，在自动切割方式下有三种切割模式：直切、进三退一切割、逐层切割。
直切是指在切割小工件时，工件由快速卡具夹紧固定不动，靠砂轮片的上下摆动直接恒速进给，一次将工件切断。
进三退一切割是在切割较大工件时，在进给过程中为了保证试样的充分冷却，工件固定不动，砂轮片以前进三步后退一步的方式切断工件。进三退一切割改善了工件的散热，防止切口组织由于过烧而引起的组织变化。
逐层切割是指在切割大的棒型或板型工件时，工作台在丝杠螺母副的带动下进行往复运动，当工作台移动到前端时砂轮片进给，砂轮片每工进一次，工作台往复运动一次，砂轮片逐层将工件切断。逐层切割使得在切割过程当中，砂轮片与工件接触弧长减小，减小磨削阻力，延长砂轮片的寿命，适应于大件切割141. 3控制系统硬件总体结构控制系统硬件主要由可编程控制器（PLC）核心控制模块、变频器异步电机调速模块、步进电机细分驱动器、实时速度、位置反馈模块和触摸屏人机交互模块等4部分组成。系统框图如所触摸屏Y轴细分驱动器Z轴细分驱动器Z向步进电机串行总线31PLC的选择本控制系统选用日本CMRON公司的CPHX40ETD型PLC它是晶体管漏型输出，24V直流供电。它的10点数为40其中DC输入点为24晶体管漏型）输出点为16具有4路脉冲输出、4路高速计数器输入、可选2端口串行通信、标配US瑞口等强大功能。适合于多台步进电机的控制，双串口可搭载触摸屏控制终端、简易的变频器串行控制。
32变频器对三相异步电机的控制切割的质量和效率取决于变频器能否在负载变化时保持稳定的运行。本系统选用德国西门子公司的20型2UE27-5CA）变频器。变频器通过控制定子的输入功率来控制转子的电磁功率，从而达到控制异步电机调速的目的，其实质上是向交流异步电机提供一个频率和电压可控的电源。该变频器由两大部分组成：主电路和控制电路。
主电路通常采用交直交方式，即先将交流电转变成直流电，再将直流电转变成频率和电压可调的矩形波交流电。
控制电路的主要任务是根据变频调速的控制方式产生控制信号，控制功率逆变器中各功率元件的开关状态，使逆变器输出预定频率和预定电压的交流电并完成各种保护功能。变频调速控制X向步进电机Y向步进电机系统框图stem信号的产生一般采用PM征弦脉宽调制波）技术。改变正弦波的频率，就可以改变输出电源的频率，达到变频的目的，改变正弦波的幅值，也就改变了正弦波与三角波的交点，使输出脉冲的宽度发生变化，从而达到变压的目的15. 33驱动器对步进电机的控制本系统选用的步进电机与其驱动器是美国STATSAIHCN生产的85BYCG50八和阳-2H9M型。
驱动器是把PC控制系统提供的弱电信号放大为步进电机能够接受的强电流信号，控制系统提供给驱动器的信号主要有以下3路：步进脉冲信号CP用于控制步进电机的位置和速度：驱动器每接受一个CP脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角（细分时为一个细分步距角）CP脉冲的频率改变则同时使步进电机的转速改变，控制CP脉冲的个数，则可以使步进电机精确定位。要求CP信号的驱动电流为8mA~15 CP的脉冲宽度一般不小于5MS（2）方向电平信号DR方向电平信号DR用于控制步进电机的旋转方向。此端为高电平时，电机一个转向；此端为低电平时，电机为另一个转向。电机换向必须在电机停止后再进行，并且换向信号一定要在前一国八服个方向的*后一个cp脉冲结束后以及下一个方向的**个CI脉冲前发出。
此信号在不连接时默认为有效状态，这时驱动器正常工作。当此信号回路导通时，驱动器停止工作，这时电机处于无力矩状态，此信号为选用信号。
3路信号的内部接口电路相同，常用的连接方式有共阳方式、共阴方式和差动方式。我们采用共阳方式是把CP+、DR+和EN+接在一起作为共阳端接外部系统的+5V脉冲信号接入CP-端，方向信号接入D1R端，使能信号接入EN-端14.所以CP+DR+接外部电源的正极，VCC是+24V直接接入，驱动器的信号输入端另加限流电阻R=1. 8k保证给驱动器内部光耦提供8mA~l5mA的驱动电流。
S2H）9M型驱动器需要外部提供一组交流电源，由一个变压器的两个独立绕组提供，而不能用中心抽头方式。交流AC2（40V/4A）为驱动器驱动用电源。具体P1C与驱动器的接线图如所示，这是系统其中一个方向步进电机驱动接线电路，其他两路和这一路接线方式一样，只是PLC的输出地址有变化。
34人机交互界面设计在切割机控制系统中，选择触摸屏为系统的人机交互设备，主要完成控制信息的输入、显示功能。系统运行时需要用户设定的控制参数主要包括：工作台前后进斤捕南。诚松氐丁播亩南。七71量、工件直径、砂轮片转速、切割模式等。触摸屏需要将这些控制信息并通过串口将它们传送给PLCPLC按照用户所选的切割模式和设定的切割参数，根据接近开关检测的位置信号，对变频器和步进电机驱动器发出合适的控制信号，使工作台、摇臂、砂轮片协调运动，完成切割任务。同时在切割过程中要监控工作运行中的状态参数。
4控制系统软件总体结构控制系统由软件和硬件两大部分组成。在切割机控制系统中，核心PLC主要完成控制功能，其控制程序设计主要有系统主控程序设计、自动控制程序设计、手动控制程序设计。
主控程序给出了整个应用程序的结构，所包含的模块以及他们如何连接在一起。主控制系统流程图如所示。
监控画面是人机交互的重要部分。整个系统过程中需要组态很多幅画面。组态画面的步骤是：在PROIDO16中的项目名下，右键单击“画面”菜单，选择“画面插入”，在窗口属性中输入需要的窗口名称，定制窗口的其他属性。这些工作完成后，即可以绘制图形。即为在前面的步骤完成之后根据本系统的控制要求设计的监控系统主界面。但是所设计的系统要能够和现场设备进行通讯还必须对PRODOL.中的通信系统进行配置。
中的项目名下，双击名为“控制器”的菜单，出现一个PLC对话框，点击“参数”进入，设置“OP下的参数，接口项为FB地址为1选择总线下只有主站。设置”通讯同级“下的参数，地址为3扩展槽和机架均设置为0选择循环操作方式。设置”网络参数“下的参数，配置文件设置为MP方式，通讯速率选择为187.5kbPS―定要确保这里的软件设置和软件的载体，即与硬件T270里的设置保持一致，否则通信无法建立。
4袋式除尘自动控制系统的实现按照系统监控主界面的要求，设计好相应的每一个阶段子界面及相应的变量连接，并对界面进行组态，配置好相应的通信参数，通过西门子的通信适配器下载到CPU中央处理器，建立通讯，即可以运行设计监控软件，本系统在运行时，通过系统登陆，对用户的身份进行识别，用户即可以实时的对现场设备进行控制，如手动方式下各离线阀的打开、关闭，相关联锁信号的投入、断开等。
设备如有故障报警，则在报警记录里会出现报警信息，并发出报警闪烁，以提示操作人员进行相应操作。在经操作人员手动报警确认后，闪烁停止，操作人员即可进行故障处理。
5结语0软件设计袋式除尘自动控制系统，运行结果表明，该系统稳定可靠，完全能够满足系统的设计要求，实现了对除尘自动控制系统的控制和管理。界面简单、实用、操作方便、系统扩展性好，大大提高了企业的管理水平，*大限度的减少了运行与维护费用，提高了除尘器运行的可靠性与除尘效率，具有较好的节能效果，特别是对多机组或大机组的效果更明显，同时减少了工厂烟气排放对大气的污染，带来了很好的社会效益和经济效益。相信今后一定会得到更多的推广应用。
责任编辑傅冬梅系统初始化主要完成软件初值、内存、1口以及硬件电路的状态的初始化，使pc及其连接的外围电路处于准备工作状态。为了充分体现金相切割机的多工艺性能，我们设计了手动控制和自动控制两种操作方式。其中自动操作方包括三种切割模式，分别是直接切割模式，逐层切割模式，进三退一模式。因此，控制程序必须首先选择切割方式，然后用相应的切割方式下进行切割。
选择好切割方式后，系统控制部分主要完成对输入状态及外部中断的循环监控，对发生的每种情况分别转向相应的程序分支。这些程序包括：步进电机细分驱动控制程序分支、自动智能切割控制程序分支以及变频器串行控制程序分支等。
5结论同的属性和形状金属切割自动控制。系统设计新颖，技术先进，具有很高的性能价格比，稳定性高，切割模式多样，可适应多种金属，防止破坏金属组织和特性。
