72Q36.基于NI产品的热力模拟实验机测控系统-RAL苏海龙.pdfVIP

2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年5 月 沈阳 基于NI 产品的热力模拟实验机测控系统 苏海龙，骆宗安，魏 瑾，张殿华 (东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110004) 摘 要：利用NI产品的实时控制器、数据采集卡、labVIEW RT软件及S7-300PLC开发出具有自主知识产权的热力模 拟实验机的测控系统，即高速、高精度、多实时闭环控制及数据采集系统，填补了我国热力模拟实验机研制的空白。 关键词： LabVIEW RT ；M系列数据采集卡；S7-300-2DP Test-Control System of Thermo-Mechanical Simulator Based on Ni Products SU Hailong, LUO Zongan, WEI Jin, ZHANG Dianhua (The State Key Laboratory of Rolling Automation,Northeastern University, Shenyang 110004, China) Abstract: Open out the test-control system of thermo-mechanical simulator that possesses independence-knowledge property right, uses real time controller, data collector, LabVIEW RT software and S7-300. It is high speed, high precision, more real time closed loop control and data acquisition system, fills up the blank of research on thermo-mechanical simulator made in china. Key Words: LabVIEW RT, M series data collector, S7-300-2DP 1 序言 金属材料在连铸、压力加工、热处理、焊接等热加工过程中，以及在成品的实际使用过程中， 会产生各种物理和力学行为，同时其微观组织性能也会发生改变，为了能更快、更精确、更经济地 研究金属材料在接近实际情况下的组织性能变换规律，人们研制出了采用小试样快速进行物理模拟 的实验设备，即机热力模拟实验机。但这种实验设备是一个集加工工艺、机械、液压、真空、电气 等多学科相结合的产品，尤其对控制系统要求非常苛刻，如几个位置闭环和压力闭环控制周期为1ms， 温度闭环为10ms，同时还要进行高速数据采集。为此，我们采用了NI硬件和软件产品，经过多次实 验，成功地完成了该实验机测控系统的研制。由于LabVIEW是图形化语言，结构清晰，可无限层地 嵌套，代码效率高，人机界面及数据处理更是方便快捷，因此极大地缩短了产品的开发周期。 物理模拟是材料及塑性加工科学研究由“经验”走向“科学”，由“定性”走向“定量” 的桥梁，因此热 力模拟实验机的研制具有广泛的前景。 2 模拟机的工作过程 热力模拟实验机的任务就是模拟金属在加热状态下，发生各种形变时，记录下整个实验过程工 艺数据的变化，如温度、力、位移、应力、应变等，进而分析研究其相变、结晶等变化规律。工作 原理是利用直接焊在试样（柱状或板状）轴心处的热电偶丝测量温度，采用变压器原侧调节可控硅， 使接在变压器副侧的试样进行直接电阻加热，即试样中通过低电压、大电流而被快速加热。然后通 过控制伺服阀推动液压缸控制锤头打击试样，使其快速变形，并记录试样变形过程的所有相关参数。 为了防止试样在加热过程中被氧化，在操作箱抽真空或充以惰性气体，也可以在加热过程中对试样 喷水、气、水气混合进行淬火。 3 控制系统构成 396 2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年5 月 沈阳 该实验机中有许多模拟量控制闭环，有两个位置闭环，一个是控制锤头移动的闭环，另一个是 推出试样变形量及定位控制位置闭环，压力闭环，试样温度