基于IPC-PLC的金相切割机控制系统研究

摘要

金相试样切割机是一种不同于工业用途的切割机，主要应用于金相实验室金属材料试样制备工作，广泛用于学校、机械制造行业中。目前，国内设备切割范围小，精度低，存在自动化程度低等缺陷，尤其是大尺寸元件，取样困难。国外金相切割机无论是在性能方面，还是在维护使用方面，都远优于国内产品；但是存在价格昂贵的缺点，一般为国产价格的几倍甚至十几倍。因此，开发出能切割较大尺寸试样的先进性能切割机系统很有必要性。
　　 本文在现有的一台普通型金相切割机的基础上，重点对其机械结构、控制原理进行了分析和研究，利用机电一体化技术进行了重新设计。设计以PLC、IPC为控制核心，PLC与IPC之间通过串行通信进行数据交换。IPC是上位机对整个系统进行管理，并起到显示和输入的作用，PLC作为下位机控制切割机运动状态，两者之间采用1:1的上位链接系统，并通过Visual Basic6.0中的MSComm控件实现可靠数据通信。
　　 系统采用了变频调速技术对三相异步电动机进行调速，以满足对不同材质样品的切割要求。通过光电传感器对切割片转速进行实时采样，利用PLC的高速计数功能和模拟量PID控制功能，实现了切割片转速的PID闭环调节，提高了转速控制精度。系统通过PLC控制一台变频器和三台电机驱动器，使工作台、悬臂和切割片协调动作。
　　 在切割程序方面，设计了自动控制和手动控制两种切割方式，其中自动控制方式又分为四种切割模式，包括匀速切割、进三退一切割、逐层切割和连续切割。运用VB6.0开发平台设计了上位机显示和输入界面，为系统提供了一种简易实用、安全可靠的人机交互界面。控制系统设定、采取了电气设备保护和电路抗干扰措施，确保了设备操作的安全性和可靠性。利用设备开展了切割试验，对不同规格、不同材料类型的样品进行了大量试验，积累了丰富的数据，形成了结论。系统经验证达到预期的成果目标。