基于PLC的材料扭转试验机控制系统设计

　　0引言

　　在力学试验的材料扭转试验机中的控制系统一般均采用常规的继电器、接触器控制系统，这些试验机的原测量控制部分故障率极高，严重影响了该试验机正常作用的发挥。笔者以NJ一100B型材料扭转试验机为例，该试验机的控制和测量部分由于当时的技术水平限制，如采用锗晶体管分立元件电路、摸拟控制系统等。在计算机、电子和电子测量技术飞跃发展的今天，该试验机的原测量控制部分无论从性能指标，还是从功能方面与现在的技术水平相比，已显得相当陈旧落后了。但该试验机的机械部分设计严谨、制造精致、可靠性也很好。

　　NJ一IOOB型材料扭转试验机PLC控制系统就是在NJ-looB型材料扭转试验机的原有机械部分基础上，应用可编程序控制器技术来取代原来控制系统。提高了试验设备的测量精度和自动化水平。

　　1测量系统的组成及工作原理

　　1.1测量系统的组成

　　基于PLC控制的材料扭转试验机主要由以下几部分组成:①原有机械部分、以PLC为核心的测量控制电路和PC机;②测量控制电路:以PLC为核心，主要负责接收PC机的指令，进行实时控制和实时测量，并将测量得到的数据传送给PC机;③PC机:为一专用微机。该微机在专用系统软件控制下，负责人机交互，并将控制要求、控制参数等编成指令，发送给测量控制电路具体执行;同时，接收测量控制电路送回的测量数据，进行显示、存贮、处理。PC机与PLC之间采用标准RS一232串行通讯方式。原有机械部分:加载直流电机、减速箱、夹具和部分扭矩测量机械。

　　1.2工作原理

　　NJ一100B型材料扭转试验机微机控制系统是用PC机和以PLC为核心的实时测量控制电路构成新的测量控制系统，取代原有的测量控制系统，新的测量控制系统在PC的指令控制下，通过可编程序控制器实现微机控制正、反向无级调速加载;加载速度能在PC机上通过鼠标或键盘调整;加载速度控制范围:6、3600/分;加载速度控制误差:不大于1%FS。通过安装增量式角位移传感机构和可编程序控制器进行扭转角自动实时测量，扭转角测量采用全程数字化。扭转角测量范围:无限制;扭转角测量分辨率:0.01。;扭转角自动测量速度:不低于12次/秒(与扭矩测量同步)。通过相应的传感器、精密放大器、高精度A/D和PLC进行扭矩自动实时测量，再经过软件校准和换算，转换成相应的扭矩值。扭矩测量范围:0一100ONm;扭矩测量分辩率:0.INm;扭矩自动测量速度:不低于12次/秒。为防止加载系统过载和异常，系统设计有过载和故障自动保护功能。当扭矩值超过90%FS时、或当加载直流电机励磁绕组无励磁、或励磁电流低于额定值、或主时绕组电流过载时，系统将自动停止电机加载。