基于PLC控制的大型金相试样切割机的研制

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第 ３ ｊ卷

第 １期　

吉 林 大 学 学 报 （工 学 版　
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＪｌ 　 ｗｅ ｓｔ （ ｇｎ ｅ ｉｇ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｅ ｉｉｎ） ｏ ｒ ａ　 　 ｉｎ Ｕｎ ｒｉｙ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ 　 ｎ 　 ｃ ｎ ｔｇ 　

ｄ ｔ ｏ ｉ ｏ 　

Ｖｏ ． １ 　

２ ０ 年 １月　 ０５

ｌ【 Ｉ １ ａ　

文 章 编 号 ： ６ １ ５　７ ２ ０ ） １ ０ ５ —０ ｌ ７ — ， （ ０ ５ ０　 ０ ６ 　 １ ９

基 于 Ｐ Ｃ 控 制 的 大 型 金 相 试 样 切 割 机 的研 制　 Ｌ
李　 杰　， 楚 良　， 维 连　 岳 书 范。 阎 孙 ， 　
（ ． 国 农 业 机 械 化 科 学 研 究 院 ， 京　 １ ０ ８ ；２ １中 北 ０ ０ ３ ．河 北 农 业 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 北 保 定 河 ３ 吉林 大学 应用 技 术学院 ， ． 吉林 长 春　 １ ０ ２ ） ３ ０ ２　 ０ １０ ； ７ ０ ｌ　

摘　 要 ： 对 金 相 试 样 的特 殊 要 求 ， 金 相 试 样 的切 割技 术 和 磨 削过 程 进 行 了研 究 。提 出 了采　 针 对

用 逐 层 切 割和 进 三 退 一 的 多 种切 割 方 式 切 割试 样 。 保 证 了金 相 试 样 的切 割 质 量 ， 高 了切 割 提 　 机 的切 割 能力 。 控 制 系 统 采用 Ｐ Ｄ 控 制 变 频 调 速 器 实 现 了砂 轮 片 转 速 的 无 级 可 调 和 自动 控　 Ｉ 制 ， 高 了切 割 机 的控 制 精度 ， 强 了切 割 不 同材 料 的适 应 性 。 提 增 　 关键词 ： 自动 控 制 技 术 ； 割技 术 ； 相 试 样 ； Ｌ 控 制 ； 割机　 切 金 Ｐ Ｃ 切 中 图分 类 号 ： ２ ３ ＴＰ ７ 　 文 献标 识 码 ： Ａ　

Ｄｅ ｅ ｏ ｖ ｌ ｐｍ ｅ 　 ｆ ｍ ｅ ａ ｌ ｇ ａ ｎｔ ｏ 　 ｔ ｌＯ ｒ ｐｈｉ　 ａ ｐｌ　 ｕｔ ｉ 　 ａ ｈ ｎ 　 ｃｓ ｍ ｅ ｃ ｔｎｇ ｍ ｃ ｉ ｅ

ｃ ｎｔｏ ｌｄ ｂａ ｅ 　 ｎ ＰＬＣ　 ｏ ｒ ｌｅ 　 ｓ ｄ ｏ 　
ＬＩＪｅ 　 ｉ　，ＹＡＮ　 ｕ ｉｎ 　，Ｓ Ｃｈ ｌ ｇ ａ ＵＮ　 ｅｌ ｎ ．ＹＵＥ　 ｈｕ ａ 。 Ｗ ｉａ ！ ｉ Ｓ ｆ ｎ　
（ ． ｈ ｎ ｓ　 ａ ｅ 　 ｆ Ａｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌ Ｍ ｅｈ ｎ ｚ ｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ １ Ｃ ｉ ｅｅ Ａｃ ｄ ｍｙ ｏ 　 ｒｃ ｌ ａ ｕ 　 ｃ ａ ｉａ ｉ 　 ｃ ｃ ，Ｂｅ ｉ ｇ １ ０ ８ ， Ｃ ｉ ａ ；２ ｏｌｇ 　 ｒ Ｍ ｅｈ ｎ￣ ａ ｄ ｏ ｅ ｉ ｎ 　０ ０ ３ ｊ ｈｎ ．Ｃ ｌｅ ｅｏ 　 ｃ ａ ｉ ｎ 　 Ｅ ｅ ｔｏ ｉ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ａｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌＵ ｉｅ ｓｔ　 ｌ Ｈｅ ｅ ，Ｂａ ｄ ｎ 　 ７ ０ １ ｈ ｎ ；３ Ｃ ｌｅ ｅｏ 　 ｐ ｉａ ｉｎ ａ ｄ ｌｃｒ ｎ ｃ ｎ ｉｅ ｒｎ 　 ｒｃ ｌ ａ ｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｕ 　 ｙ ， ｂｉ ｏ ｉｇ ０ １ ０ ．Ｃ ｉ ａ ． ｏ ｌｇ 　 ｆ Ａｐ ｌ ｔ 　 ｎ 　 ｃ ｏ
Ｔｅｈｎ ｌ ｇ ｃ ｏｏ ｙ，Ｊｉｉ　 ｖ ｒ ｉ 　 ｎ Ｕｎｉｅ ｓｔ ｌ ｙ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ 　 ３ ０ ２， Ｃｈ ｎ ） ａ ｇ ｈ ｎ１ ０ ２ ｉ ａ　

，

　 一

Ａｂ ｜　 ａ ｔ Ｆａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｌｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔ　 ｏ 　 ｈ 　 ｅ ａ ｌ ｇ ａ ｈ ｃ ｓ ｍ ｐ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ 　 ｎ 　 ｔ ｃ ｎ 　 ｈ 　 ｐ ｃａ 　 ｅ ｕ ｒ ｍ ｎ ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ ｍ ｔ ｌ ｒ ｐ ｉ　 ａ ｏ ｌ ， ｈ 　 ｕ ｔｎ 　 ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ＼ 　 ｓｒ ｃ ： 二 ｔ ｅ ｇ ｉ ｄ ｎ 　 ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｏ 　 ｈ 　 ａ ｐ ｅ ｗ ｅ ｅ ｓ ｕ ｉ ｄ Ｔｈ 　 ｕ ｔｎ 　 ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｂ 　 ｒ ｂ ｌ ｇ ａ ｙ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ 　 ｒｎ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ 　 ｆ ｔ ｅ ｓ ｍ ｌ　 ｒ 　 ｔ ｄ ｅ ． ｅ ｃ ｔ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ 　 ｙ ｄ ｉ ｂ ｉ — ｗａ 　 ｒ ｃ ｓ 　 ｎ

ａ ｄ ｔ ｒ ｅｓ ｅ ｓｆ ｒ ｒ 　 ｎ 　 ｎ 　 ｔｐ ｂ ｃ ｗａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗｅ ｅ ｓ ｇ ｅ ｔ ｄ ｔ 　 ｓ ｕ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔｉｇ ｑ ａ ｉｙ ｎ 　 ｈ ｅ 　 ｔ ｐ 　 ｏ ｗａ ｄ ａ ｄ ｏ ｅ ｓ ｅ 　 ａ ｋ ｒ 　 ｒ ｃ ｓ　 ｒ 　 ｕ ｇ ｓｅ 　 Ｏ ａ ｓ ｒ 　 ｈ 　 ｕ ｔｎ 　 ｕ ｌ 　 ｔ
ａ ｄ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔｉ ｇ ｐ ｏ ｕ ｔｖ ｔ 　 ｆｔ ｅ ｍ ｅ ａ ｌ ｇ ａ ｈ ｃ ｓ ｍ ｐ ｅ ｎ 　 　 ａ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｇ ｍａ ｈ ｎ 　 ｓ ｎ 　 ｎ ａ ｃ 　 ｈ 　 ｕ ｔｎ 　 ｒ ｄ ｃ ｉ ｉｙ ｏ 　 ｈ 　 ｔ ｌ ｒ ｐ ｉ ａ ｏ 　 ｌ ，ａ ｄ ａ ｓ ｍ ｌ　 ｕ ｔｎ 　 ｃ ｉ ｅ ｗａ 　 ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ Ｔｈ 　 ｏ ｅ ｏ 　 ｈ 　 ａ ｈ ｎ 　ｓ ａ ＰＬＣ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ，ａ ｄ ａ ＰＩ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｉ　 ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｅ ｅｏ ｅ ． ｅ ｃ ｒ 　 ｆ ｔ ｅ ｍ ｃ ｉ ｅ ｉ　 　 　 ｏ ｔｏ　 ｙ ｔ ｍ ｎ 　 　 Ｄ　 ｏ ｔ ｏ 　 ｙ ｔ ｍ　ｓ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ 　 ｔ 　 ｏ ｔ ｏ 　 ｈ 　 ｒ ｑ ｅ ｃ 　 ｏ ｖ ｒ ｅ 　 Ｏ ｒ ａ ｉｅ ａ ｔ ｍ ａ ｉ ａ ｌ 　 ｈ 　 ｔ ｐ ｅ ｓ ｒ ｔ ｔｏ 　 ｆ ｔ ｅ ｇ ｉ ｄ ｎ 　 ｈ ｅ Ｏ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｅ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｔ 　 ｅ ｌ 　 ｕ ｏ ｔｃ ｌ ｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｓ 　 ｏ ａ ｉ ｎ ｏ 　 ｈ 　 ｒｎ ｉ ｇ ｗ ｅ １ ｚ ｙ
． 　

Ｔｈ 　ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｅ ｅ ｅ ｏ ｅ 　ｍ ａ ｈ ｎ 　ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｅ 　ｂ 　ｈ ｇ 　ｃ ｎ ｒ ｌ ｐ ｅ ｉ ｉ ｎ ｏ 　ｃ ｔ ｉ ｇ ａ ｐ ｅ 　ａ ｄ ｈ 　 ｃ ｉｅ ｓ 　ｃ ａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｙ ｉ ｈ ｏ ｔ ｏ 　 ｒ ｃｓ ｏ 　 ｆ ｕ ｔｎ 　ｓ ｍ １ ｓ ｎ 　ｔ ｅ ａ ａ ｔ ｂ ｌ ｙ ｔ　 ｕ ｔ ｇ ｓ ｍ ｐ ｅ　 ａ ｅｏ 　 ａ ｉ ｕ 　 ａ ｅ ｉｌ ｄ ｐ ａ ｉ ｔ 　ｏ ｃ ｔｉ 　 ａ ｉ ｎ ｌ ｓ ｍ ｄ 　 ｆｖ ｒｏ ｓ ｍ ｔ ｒａ ｓ
．　

Ｋｅ 　 ｒ ｓ ａ ｔ ｍａ ｉ ｏ ｔ ｏ 　 ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ； ｃ ｔ ｉ ｇ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ； ｅ ａ ｌ ｇ ａ ｈ ｃ ｓ ｍ ｐ ｅ ＰＬ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｏ ｔ 　ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｕ ｔｎ 　 ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｍ ｔ ｌ ｒ ｐ ｉ　 ａ ｌ ； Ｃ　 ｏ ｔ ｏ ； ｏ 　 ｃ ｔｉｇ ｍ ａ ｈ ｎ 　 ｕ ｔｎ 　 ｃ ｉ ｅ

金 相 试 样 的制 备 要 经 过 取 样 、 嵌 、 光 和抛　 镶 磨 光 等 阶 段 ， 何 阶 段 的 失 误 都 可 能 造 成 试 样 组 织　 任

的失 真 ， 而 得 出 错 误 的 解 释 … 。 目 前 国 内 尚没　 从
有 大 型 的金 相 试 样 切 割 机 ， 不 能 对 较 大 的 零 件　 还

收 稿 日期 ：０ ４０ —４ ２ ０ — ６２ ． 　 基 金 项 目 ： 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ７ １ ２ ． 国 ５ ３ ５５ ） 　

作 者简 介 ： 李杰 （ ９ ９ ? ， 士研 究 生．研究 方 向 ： 字 化 改汁 Ｅ ｍａｌｌ ｉ１ ７ ０ ＠ ｅａ ｇ ｃ ｎ　 １ ７ ～） 男 博 数 － ｉ ｉｅ ９ ９ １ ｔ ｎ ． ｏ １ ：ｊ 通讯 联 系人 ： 楚 良（ ９ ７ ， ? 究 员 ， 士生 导 师 ．研 究方 向 ： 构 １ 靠性 与数 字 化 设 汁 Ｅ－ ａ ｌ ｙ １ｃ ＠ ｓ ａ 阎 １ ４ 一） 男 研 博 结 ｎ ｆ ｍ ｉ： ａ１ Ｉ 　 　
． ．

ｃｏ ｒ 　 ｎ

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第 ｌ期　

李　 杰 ． ： 于 Ｐ Ｃ控 制 的 大 型金 相 试 样 切 割 机 的研 制　 等 基 Ｌ

。５ 。 ７ 　

直 接 进 行 取 样 。 根据 试 样 切 割 前 后 金 相 组 织 不变　

析 方 面 ， 削力 和 功 率 的研 究 仍 停 留 在 理 论 和 定　 切
性 阶段 ， 以应 用 于 实 际 生 产　 　 难 ：。

的基 本 要 求 ， 为提 高 各 种 零 件 的切 割 效 率 ， 者对　 作 大 型 金 相试 样 切 割 机进 行 了 研 究 ， 大 了 切 割 范　 扩 围 ， 足 了较 大零 件截 取 和下 料 的 要 求 。 满 　

本 研 究 采 用 平 面 磨 削 时 的接 触 弧 长 公 式 来计　 算接 触 弧 长 （ 图 ２ 。单 颗磨 粒 从 Ａ点 处 开 始切　 见 ） 削 工件 ， 磨 粒 与 半 径 为 ｒ 滚 圆相 连 接 ， 且 磨　 设 的 而 粒 上 Ａ 点 处 于 滚 圆 之 外 。 当 滚 圆 沿 着 平 行 于 进　

１ 金 相 试 样 切 割 技 术 与 磨 削 过 程 的　 　

给 方 向 的直 线 作 纯 滚 动 时 ， 粒 Ａ 点 的 轨 迹 为 延　 磨 长 外 摆 线 。在 ｘ ｙ坐标 系 中 ， 立 磨 粒 Ａ 点 相 对　 ｏ 建
运动轨迹方程组如下 ： 　

受 力 分析　
１ １ 金 相 试 样 切 割 技 术　 ．

切 割金 相试 样 必 须 保 证 所 截 取 试 样 的金 相 组　

１ —ｒ １一 ｏｓ 』— ｒｌｉ ｃ　 　 ｍｎ 　 ｚ 　　　一 ｎ（

） 　

（　 １ ） ¨　

织 与 原 部件 组 织 一 致 ， 就 要 求 在 截 取 试 样 的 过　 这
程 中 试 样 受 热 、 外 力 作 用 要 尽 量 小 。因 此 ， 机　 受 在

式 中 ： 为 点 Ａ 的角 位 移 ； 为 砂 轮 转 过　 角 时　 　 　 相 对 工 件 的 直 线 位 移 量 ；　为磨 粒 Ａ 到转 动 中 心　 ｒ ｎ ｌ 的距 离 。 　

械 切 割 金 属 试 样 时 要 力 求 试 样 温 度 不 超 过 １０ ５　
℃ ， 切 口无 过 烧 现 象 ， 证 试 样 的真 实 性 。金 相　 使 保

试 样 切 取 的 方 法 可 根 据 取 样 零 件 的 大 小 、 料 的　 材
性 能 、现 场 的实 际 条 件 灵 活 选 择 。图 １列 出 了 金　

医　

一
射流切割 Ｉ 砂轮切割 Ｉ Ｉ线切 割 　 Ｉ 　 　
图 ｌ 金 相 试 样 截 取 方 法 分 类　
Ｆ ｇ １ Ｃｌｓ ｉｉａ ｉ ｎ ｏ 　 ｕ ｔｎ 　 ｔ ｏ 　 ｉ ．　 ａ ｓ ｆ ｔ 　 ｆｃ ｔｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｃ ｏ ｆ ｒ ｍｅ ａ ｌ ｇ ａ ｈ ｃ ｓ ｍ ｐ ｅ 　 ｏ　 ｔＩ ｒｐ ｉ ａ ｏ 　 ｌｓ

　
图 ２ 接 触 弧 长 不 意 图　
Ｆｉ ． 　 Ｓ ｈ ｍ ａ ｉ　 　 ｏ ｔ ｃ　 ｒ 　ｅ ｇ ｈ ｇ ２ ｃ ｅ ｔｃｏｆｃ ｎ ａ ｔａ ｃ ｌ ｎ ｔ 　

设 ＂ 为砂 轮 每 转 相 对 于工 件 的 位移 量 ， ｕ ｏ 　

为 砂 轮 相 对 工 件 的移 动 线 速 度 （ ｍｉ）　 为 砂　 ｍ／ ｎ ，
轮 线 速 度 （ ｓ ， 为砂 轮 转 速 （／ ｎ ， ｍ／ ） 巩 ｒ ｍｉ） 则　
一 　 一 　 ＝＝＝ 　

丌　

丌　

ＤＵ Ｕ 　

相 试 样 截 取 方 法 的分 类 Ｌ 。在 金 相 实 验 室 最 常用　 ｌ Ｊ

把　 代 入 式 （） ， 分 后 得 ： １中 微 　
ｄ — ｒｌｃ ｓ ｎ（ ０ 　
Ｉ 　 一　 　 ｄ ｓｎ 删 　 ｉ

的取 样 方 法 是 薄 片 砂 轮 切 割 。其 优 点 为 ： 割 面　 切
比较 光 滑平 整 ， 面 与 轴 线 的 垂 直 度 好 ； 轮 切 割　 截 砂 机 适 用 性 强 ， 可 以切 割 软 的 金 属 零 件 （ 铜 铝 ）　 既 如 ，

） Ｗ　 ｄ

由 此 可 以 推算 接 触 弧 长 ｚ 的微 分 值 为 ： 　
ｄｌ一　 ｃｓ 。　 一　 一　 ！ 　 ｄ 一　 　

又 可 切 割 较 硬 的 金 属 零 件 （ 淬 火 后 的碳 钢 、 如 高速　
钢） 。配 备 金 刚石 切 割 片 还 可 以 切 割 超 硬 材 料 （ 如　

硬 质 合 金 、 瓷 等 ） 另 外 ， 轮 切 割 机 还 具 有 切　 陶 。 砂 割 速 度 快 、 动 强 度 低 、 作 简 单 、 割 成 本 低 等　 劳 操 切
优点 。 　

［ 畿ｃ ＋ 门 ｄ 　 ｏ （ 　 一 ｓ 　 　 　
一

１２ 磨 削过 程 的 受 力分 析　 ．
应 用砂 轮切 割 取 样 ， 要 同 时 保 证 取 样 的 质　 需

般 情 况 下 磨 削 深 度 较 小 ， 。的 值 很 小 。 又　 ａ
。 　

由于 姒／ 非常小 ， 　 因此 ｄ ≈　 ｄ 。 积 分 后 可求　 ￡ 　 得接触弧长 ｆ　 ＝
’ 图 ２可 知 ： 由 　

量 和效 率 。砂 轮 切 断 的应 用 非 常 广 泛 ， 对 于 切　 但 割 的 力 能 分 析研 究 却 很 少 。在 砂 轮 密 削 的力 能 分　

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?　

５ 　? ８ 　

吉 林 大 学 学 报 （工 学 版 ） 　
１ ａｃ ｉ ｒ ｓｎ ａ ｈ ２ ／ ｒｓｎ— ｉ　 ＋ ／ ｍ
—

第３ ５卷　

Ｆ 输 出 的频 率 转 换 为 砂 轮 片 的转 速　 示 。 Ｍ 　
一 　

一

③ 将 智 能 输 出 端 子 设 置 为 报 警 信 号 ＡＬ ５　 ０，
１ ａ ｃ ｉ ｒｓｎ ａ ／ ｒｓｎ— ｉ　 ｍ
－

—

ｈ２ ／　

当有 警 报 时 即有 信 号输 出 。 　 （ ） 频 器 控 制 电气 原 理 图　 ２变
变 频 器 对 电机 的 控 制 有 主 回 路 连 接 和 控 制 端　 子 连 接 ， 电 气 连 接 原 理 框 图如 图 ４所 示 。 其 　

可得 ： 　

１ａｃｉ ／ｒｓ 　 ｎ

二 　丝　
ｒ 　 ｍ

三相　 电 源　

由 上 式 可 知 ， 触 弧 长 ￡ 平 均 相 迎 角 ａ的　 接 随 变化 而 变化 ， ａ较 小 时 ， 触 弧 长 较 小 ， 时 对　 当 接 此
磨削过程有利 。 　

２ 切 割 机 控 制 系 统 硬 件 设 计　
２ １ 控 制 系统 的 整体 设 计　 ．

由于 切 割 工 件 时 会 产 生 较 强 的振 动 、 声 ， 噪 而　 且 需 要 冷 却 工 件 ， 作 环 境 潮 湿 ， 于 Ｐ Ｃ 的 输　 工 由 Ｌ

入／ 出系 统 功 能 完 善 ， 能 可 靠 ， 在 恶 劣 的 工　 输 性 能 业 环 境 下 正 常 运 行 Ⅲ ， 以 在 切 割 机 控 制 系 统 的　 所
设 计 中 ， 制 系 统 的 核 心 采 用 可 编 程 序 控 制 器　 控 （Ｌ ） Ｐ Ｃ 。另 外 ， 于 砂 轮 片 的 转 速 对 切 割 试 样 的　 由 质量 影 响较 大 ， 以 切 割 不 同 的 试样 时 ， 轮 片 应　 所 砂
图 ４ 变 频 器 控 制 电气 原 理 图　
Ｆ ｇ． 　 Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｃ ｒ ｕ ｔ ｉ ４ ｒ ｑ ｅ ｃ 　 ｏ ｖ ｒｅ 　 ｉｃ ｉ 　

主 回路 连 接 ： 频 器 的输 入 端 Ｌ 、 ２ Ｌ 变 ｌ Ｌ 、 ３直　
接 与 ５ 　 三 相 ３ ０Ｖ 交 流 电 源相 连 ， 出端 Ｕ、 ＯＨｚ ８　 输 　 Ｖ、 则 直 接 接 到 交 流 电机 上 驱 动 电 动 机 。变 频　 Ｗ

具有 不 同 的 转 速 。根 据 系 统 的要 求 ， 计 的 控 制　 设
系统 的 整体 框 图如 图 ３所 示 。 　

器 输 出频 率 的 变 化 将 导 致 电 动 机 输 出 转 速 的 变　 化 ， 者 之 间 的 关 系 近 似 线 性 ， 到 了 调 速 的 作　 两 起
用。 　

控 制 回路 输 入 信 号连 接 ： 据 变 频 调 速 原 理 ， 根 　 在 变 频 器 的控 制 输 入 回 路 中接 人 频 率 设 定 电 路 ， 　 由 Ｐ Ｃ输 出 的 模 拟 量 即 电 压 信 号 来 控 制 变 频 器　 Ｌ 的输 出频 率 。此 时 的 变频 器输 出频 率 与 设 定 的 输　
入 电压 成 正 比 。 本 文 Ｃ Ｍ ｌ ＭＡＤＯ Ｐ Ａ— ｌ输 出 模 块　 与变频器 的 ５Ｏ端相连 。 、 　

控 制 回路 输 出 信 号 连 接 ： 了 显 示 砂 轮 片 的　 为 转速 ， ＦＭ 的 频 率 输 出端 接 到 Ｐ Ｃ 的输 入 端 。 另　 Ｌ
外 为 了便 于 监 控 变 频 器 的运 行 状 态 并 及 时 发 现 异　
图 ３ 控 制 系 统 整 体 框 图　
Ｆｉ ． 　 Ｂｌ ｃ 　 ｉｇｒ ｍ　 ｆ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｇ ３ ｏ ｋ ｄ ａ ａ ｏ 　 ｏ ｔ ｏ 　 ｙ ｔ ｍ　

常 ， 变 频 器 的 异 常 信 号 送 到 Ｐ Ｃ 的输 入 模 块 作　 将 Ｌ 为变频器的事故报警信 号。 　
（ ） 速 的测 量 与 Ｐ Ｄ 控 制 的实 现　 ３转 Ｉ

２ ２ 变频 器 的 系统 功 能设 定 及 其控 制 的 实 现　 ．　 （ ） 频 器 功 能 的设 定　 １变 根 据 切 割机 的 运 行 特 性 ， 变 频 器 进 行 如 下　 对 设 定　ｊ ： 　 ① 将 智 能 输 入 端 子 设 置 为 模 拟 量 输 人 选 择　
端 ， 用 输 入 电 压 的范 围 为 ０ ．　 　 采 ～９ ６ Ｖ。

砂 轮 片 的 转 速 由磁 电传 感 器 测 量 电 动 机 的转　
速 来 获 得 ， 统 中 转 速 的 测 量 和 Ｐ Ｄ控 制 的 原 理　 系 Ｉ
框 图 如 图 ５所 示 。 　 由于 选 用 的 Ｐ 　 Ｉ Ｃ具 有 模 拟 量 Ｐ Ｄ 控 制 功 能 ， Ｉ 　

因此 采 用磁 电 传 感 器 采 集 砂 轮 片 的 转 速 。首 先 通　
过 上 位 机 给 电 动 机 一 个 转 速 值 ， 动 机 按 此 转 速　 电

②将 监视 端 Ｆ 与 监 视 公 共 端 Ｌ连 接 ， Ｍ 把　

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第 １期　

李　 杰 ， ： 于 Ｐ Ｃ控 制 的 大型金 相 试 样 切 割 机 的 研 制　 等 基 Ｌ

‘５ ‘ ９ 　

砂 轮 片　

图 ５ Ｐ Ｄ 控 制 的 原 理 框 图　 　 Ｉ
Ｆｉ 　 　 Ｂｌ ｃ 　 ｉｇ ａ ｏ 　 Ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｇ ５ ｏ ｋ ｄ ａ ｒ ｍ　 ｆ Ｐ Ｄ　 ｏ ｔｏ 　

旋 转 带 动 砂 轮 片 切 割 工 件 。 在 旋 转 过 程 中 ， 感　 传
器 对 获得 的信 号 进 行 处 理 ， 后 送 人 Ｐ 然 ＬＣ 的高 速　

计 数 器 。处 理 后 使 用 Ｐ Ｄ 指 令 控 制 模 拟 量 ＩＯ　 Ｉ ／ 的输 出 ， 变 变 频 器 的输 出频 率 ， 而控 制 电 机 的　 改 从
转速 ， 自动 调 节 砂 轮 片 的转 速 。 　
２ ３ 步 进 电 机 的 控 制 电 路　 ．
Ｎ　

步 进 电 机 的 控 制 由 Ｐ Ｃ实 现 。Ｐ Ｃ 产 生 两　 Ｌ Ｌ

路 信 号 ， 路 为 步 进 脉 冲信 号 Ｃ Ｃ 一 Ｐ， Ｐ的 频 率 和 步　
进 电机 的 转 速 成 正 比 ， Ｐ的个 数决 定 了 步 进 电 机　 Ｃ

旋 转 的角 度 。 另 一 路 为 方 向 电 平 信 号 Ｄ Ｒ。 当　 Ｉ ＤＩ Ｒ为 高 电平 时 ， 进 电 机 顺 时针 旋 转 ； 反 ， 步 相 当　 ＤＩ Ｒ为 低 电平 时 ， 进 电机 为 逆 时 针 旋 转 。 步 　
图 ６ 主程 序流 程 图　
Ｆｉ ． 　 Ｆｌ ｗ　 ｈ ｒ　 ｆｍａ ｎ ｐ ｏ ｒ ｍ　 ｇ６ ｏ ｃ ａ ｔｏ 　 ｉ　 ｒ ｇ ａ

（ ） Ｌ 作 为 控 制 系统 的 核 心 ， 大 地 提 高　 ３Ｐ Ｃ 极

３ 控 制 系统 软件 的设 计　
控 制 系 统 的软 件 设 计 主 要 包 括 系 统 主 程 序 的　 设 计 和 各 个 功 能 模块 子 程 序 的 设计 。其 中控 制 系　
统 主程 序 的 功 能 包 括 系 统 的 初 始 化 和 系 统 的 控　

了系统 的 可靠 性 。 　
参考文献 ： 　
［１］沈桂琴 ． 光学 金 相 技 术 ［ ． 京 ： 京航 空航 天大　 Ｍ］ 北 北
学 出版 社 ， ９ ２　 １ ９．

制 。系 统 的 程 序 流程 如 图 ６所 示 。 　
由于 切 割 机 需 要 控 制 的 对 象 较 多 ， 以 系统　 所

［２］孙 维连 ， 王成 彪 ， 许丽 红．金 相切 割 机 的 国内 外研 究　 概 况 ［］ Ｊ ．理 化 检 验 一 物 理 分 册 ， ０ ３（ ） ３ ７ ２ ０ ７ ： ５ —　
３６ 　 ０．

的控 制 部 分 比较 复 杂 。 它 在 接 收 上位 机 的命 令 对　 系统 进行 设 置 后 ， 要 根 据 要 求 使 切 割 过 程 完 成　 还
输 入 信 号 的 循 环 监 控 ， 输 出 不 同 的 信 号 对 系 统　 并

ＳＵＮ　 ｅ ｌ ｎ，Ｗ Ａ ＮＧ　 ｅ ｇ ｉｏ，ＸＵ　 ｈ ｎ ． Ｔｈ 　 Ｗ ｉａ ｉ Ｃｈ ｎ ｂ ａ Ｌｉ ｏ ｇ ｅ

的各 个 执 行 部 件 进 行 控 制 ， 其 协 调 工 作 ， 成 工　 使 完
件 的切 割 。 　

ｓ ｕ ｙ ｎ 　 ｓ ｖ ｒ 　 ｏ　 ｔ ｅ ｍｅ ａｌｇｒ ｐ ｉ　 ｃ ｔｅ　 ｔ ｄ 　ａ ｄ ｕ ｅ ｙ ｆ ｈ 　 ｔｌ ｏ ａ ｈ ｃ ｕ ｔｒ

ｏ ｅｓａ　ａ ｄ ｏ ｖ ｒｅ ｓ ｎ 　ｈ ｍｅ［ ． Ｐ ｙｉ ｌ ｓｉｇ ｎ 　 Ｊ］ ｈ ｓｃ 　Ｔｅｔ 　ａ ｄ ａ ｎ
Ｃｈ ｍ ｉａ 　 ａ ｙ ｉ　 ｒ　 ： Ｐｈ ｓ ｃ ｌ Ｔｅ ｔ ｇ， ２ ０ 　 ｅ ｃ ｌＡｎ ｌ ｓ ｓ Ｐａ ｔ Ａ ｙ ｉ ａ　 ｓ ｉ ｎ ０ ３ （ ）： ５ ７ ３ ７— ３ ０　 ６．

４ 结 　

论　

［ ３］靳 会超 ．金相 试 样 切 割 机 控 制 系统 的研 究 ［ ．保　 Ｄ］
定 ： 北农 业 大学 ，０ ３ 河 ２０ ． 　

（ ） 割 机 系 统 具 有 两 种 切 割 方 式 ， 切 割 机　 １切 使 能 够 高效 率 的 切 割 不 同 尺 寸 的 零 件 ， 大 了使 用　 扩
范 围 。选 用 砂 轮 片 的 下 半 部 分 切 割 ， 砂 轮 片 尺　 在 寸 一定 时 ， 大 限 度地 提 高 了 切 割 能 力 。 最 　 （ ） 用 变频 调速 技 术 控 制 砂 轮 片 的 转 速 ， ２采 通　

Ｊ Ｎ　Ｈ ｕｃ ａ ． Ｔｈ 　ｓｕ ｙ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓｅ Ｉ ｉｈ ｏ ｅ ｔ ｄ 　ｏ 　 ｏ ｔｏ　 ｙ ｔｍ　ｏ　 ｆ

ｍｅａｌｇａ ｈｃ ｓｍｐｅ ｃ ｔｉｇ ｍａ ｈｎ ［Ｄ ］　 ｔｌ ｒｐ ｉ ａ ｌ ｕ ｔ 　 ｏ 　 　 ｎ ｃ ｉｅ ．
Ｂａ ｄ ｎ Ａｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ 　 ｆ Ｈｅ ｅ ，２ ０ ． ｏ ｉ ｇ： ｒｃ ｌｕ ａ　 ｉ ｅ ｓｔ ｏ 　 ｂ ｉ ０ ３　 ｙ

［４］姚舜 才 ， 张艳 兵 ． 于 Ｐ Ｃ 的 自动 调 平 系 统 Ｅ ］ 华　 基 Ｌ Ｊ．
北　 ［学 院 学 报 ，０ ３ ２ （ ） ４ １． ２０ ， ４ １ ：１ — 　　 ７
ＹＡＯ　 ｈ ｎ ａ ， ＺＨ　 Ｓ ｕ ｃｉ ＡＮＧ　 ｎ ｉ ｇ Ｔｈ 　ｓ ｓ ｅ ｏ 　 Ｙａ ｂ ｎ ． ｅ ｙ ｔ ｍ　 ｆ

过 磁 电传 感 器 对 砂 轮 片 转 速 进 行 采 样 ， 用 ＰＤ　 利 Ｉ
控 制算 法 ， 实现 了 砂 轮 转速 的 自动 调 节 ， 证 了试　 保
样 的切 割 质 量 。 　

ａ ｔｍａｉｎ ａｊｓ　 ｌｎ　 ａｅ　 ｎ Ｐ Ｃ［ ］ ｏ ｒ ａ ｕｏ ｔ 　 ｄｕ ｔｐａ ｅｂ ｓｄ ｏ　 Ｌ Ｊ ．Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ 　
ｏ 　Ｎｏ ｔ 　Ｃｈ ｎ 　Ｉ ｓ ｉ ｔ 　 ｆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ， ０ ３， ４ ｆ ｒｈ ｉ ａ ｎ ｔｔ ｅ ｏ 　 ｃ ｎ ｌ ｇ ２ ０ ２ 　 ｕ
（ ） １ １ ： ４— １ ． ７　

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６　　 Ｏ?

吉 林 大 学 学 报 （工 学 版 ） 　

第 ３ ５卷　

５］ Ｈ ｉ ｃ 　 Ｌｔ ． Ｈ Ｉ ｔ ｈｉ ａ ｄ ＴＡＣＨ Ｉ Ｉｌ ０ Ｓ ｒｅ　 Ｉ ｖ ｒｅ　 　 　 ０ 　 ｅ ｉｓ ｎ ｅ ｔｒ

制［ ］ 吉林 大 学学 报 ： ＝ 版 ，０ ３ ３ （ ） １ ２ ． Ｊ． 　学 Ｔ ２ ０ ．３ １ ： ７— １ 　 　
Ｓ 　 Ｚｅ， ＵＩ ｈｎ Ｌ Ｕ　 Ｃｈ ｎ ｕ 。 Ｃ 　 Ｘ ａ 画ｉ Ｉ ｕ ｇ ｏ　 ＵＩ ｉｎ ． 　

ＩｓｒｃｉｎＭａ ｕ ｌＺ ． ｎ ｔｕ ｔ 　 ｎ ａ［ ］ ｏ 　 ［ ６］宋 字 ， 无畏 ， 森　 ．车辆悬 架 多 刚体 动 力 学 分 析　 陈 黄
及 Ｐ Ｄ控制 研究 ［］ Ｉ Ｊ ．农业 机 械 学报 ， ０ ４ ３ （ ） ４ ２ ０ ， ５ １ ：　
—

Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ ｏ 　 ｆｅ —ｎ ｄ ｖ ｃ 　 ｆ ｒ ｍ ｕ ｔ－ ｏ ｎ 　 ｖ ｌｐ ｎ 　 ｆ ｅ ｄ ｉ　 ｅ ｉｅ ｏ 　 － ｌｉ ｉ ｔ — ｐ

ｆｒ ｎ 　ｏ　ｓ ｅ ｔ ｍｅａ Ｊ ． Ｊ ｕｎ ｌ ｏ　Ｊｌ 　 ｏｍｉｇ ｆ ｈ ｅ 　 ｔｌ［　 ｊ ｏ ｒ ａ ｆ ｉｎ 　 ｉ
Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ（Ｅｎ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ ｉｅ ｓｔ ｇｉｅ ｒｎ 　 ｎ 　Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｄ ｔ ｎ）　 ｃ ｎ ｌ ｇ 　Ｅ ｉｉ ｏ ， ２ ０ ， ３ １ ：　 ２１ ０ ３３ （ ）１ ７～ ． 　

７． 　

Ｓ ０ＮＧ　 ｕ Ｙ ，ＣＨ ＥＮ　 ｕ ｉ Ｗ ｗｅ ，Ｈ ＵＡ ＮＧ　 ｅ ｒ ｎ Ｍ ｕ ｔ Ｓ ｎｅ ． ｌｉ 　
— —

ｂ ｄ 　 ｎ ｍ ｉ ａ ａ ｙ ｉ ｏ 　 ｅ ｉｌ 　 ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ａ ｄ ｏ ｙ ｄｙ ａ ｃ ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｖ ｈ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓｏ 　 ｎ 　 　 　

［８］ＡＳ （Ｍ　 　 ，ＨＡＧＧＬ ＴＲ ） Ｋ Ｊ ＡＭＤ Ｔ．Ｔｈ　ｕ ｕｅｏ　ｈ　 　 ｅｆｔｒ　ｆｔｅ Ｐ Ｄ ｃ ｎｒ ｌＪ．Ｃ ｎ ｒｌ ｎ ｉｅｒ ｇＰ ａ ｔ ｅ ０ １ Ｉ 　ｏ ｔｏ［ ］ ｏ ｔ 　 ｇｎ ｅｉ 　 ｒｃｉ ，２ ０　 ｏＥ ｎ ｃ
（ ： １ ３一 ｌ ７ ． ９） ｌ ６ １ ５　

Ｐ Ｄ ｃ ｎｒｌＪ ． ａ ｓｃｉ ｓｏ　ｈ　 ｉｅｅＳ ｃｅｙ Ｉ 　ｏ ｔ ［ ］ Ｔｒｎ ａｔ ｎ　 ｆｔｅＣｈｎ ｓ　 ｏ ｉ 　 ｏ ｏ ｔ
ｆ ｒ Ａｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌＭ ａ ｈ ｎ ｒ ｏ 　 ｒｃ ｌｕ ａ 　 ｃ ｉ ｅ ｙ，２ ０ ３ （ ） ４— ７　 ０ ４， ５ １ ： ．

［７］隋振 ， 纯 国 ， 相吉． 段多 点成 形进 给装 置 的研　 刘 崔 分

（ 任编辑 责

李

桃） 　

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待发表文章预告 ? 　

串联 混 合 动 力 汽 车 控 制 策 略　
李晓 英　 于 秀敏　 李　 君　 吴 志新。 ， ， ， 　
（ Ｉ集美 大学 轮机工 程 学院 ， １ 福建 厦 门 ３ １ ２ ；２ 　 ６ ０ １ ．吉林大 学 汽车工 程学 院 ， 林 长 春　 １ ０ ２ ；３ 吉 ３ ０ ２ ．中国汽 车技 术 中 　
心 电 动 车 辆 研 究 中心 ， 津　 ３ ０ ６ ） 天 ０ １２　

摘　 要 ： 了提 高 串联 混合 动 力 汽 车 的 燃 油 经济 性 和 排 放 性 ， 长 动 力 系 统 部 件 的 寿 命 ， 串联 混　 为 延 对
合 动力 汽 车控 制 策 略 进 行 了研 究 。 仿 真 分 析 了动力 系 统 控 制 策 略 对 整 车 性 能 的影 响 。 结 果 表 明 ： 者　 作

所 采用 的 功 率 跟随 ＋ 恒 温 器 的控 制 策 略 充 分 利 用 了发 动机 和 电 池 的 高 效 区 ， 减 少 了蓄 电 池 的 过 度 循　 既 环 和大 电 流 放 电 ， 避 免 了发 动机 的 频 繁 起 停 ， 时发 动机 的工 作 点 主 要 集 中在 经 济 性 和 排放 性 较好 的　 又 同
区域 ， 动 力 系统 达 到 整体 效 率 最 高 。 使 　 关 键 词 ： 辆 工 程 ； 合 动 力 系统 ； 制 策 略 ； 真分 析　 车 混 控 仿