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多功能材料实验机控制系统的研究 苏海龙，骆宗安，张殿华,魏瑾 （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:本文介绍了多功能材料实验机对控制系统的要求和特点，说明了利用虚拟仪器和西门 子PLC 等构建控制系统的方法，详细叙述了该控制系统的结构特点和工作原理，并依据工艺 原理重点介绍了在实现多个高速闭环控制的同时完成高速数据采集的方法。 关键词:材料实验机；RT 实时控制器；以太网通讯 中图分类号： Study on Multi-function Material Tester Control System SU Hai-long, WEI Jin, LUO Zong-an , ZHANG Dian-hua （Northeastern University, Shenyang 110004, China ） Abstract ：The requirements and characteristics of control system for multi function tester are introduced in this paper. The construction method of control system with virtual apparatus and Seimens PLC are described, and construction features and operating principle of this system are described in detail. The methods of high speed data accumulation simultaneously with multi high speed close loop control are mainly introduced according to technical theory. Key Words: Material tester, RT real time controller, Ethernet communication 1. 引言 在冶金行业中，金属材料在轧制、锻造、焊接、铸造等热加工过程中，会产生多种物理 和力学行为，为了改善热加工的工艺方法，提高产品质量和微观组织性能，保证使用的安全 性，需要利用各种模拟手段进行模拟研究，提前预报。在这种情况下产生了热力模拟实验机， 它可以很好地模拟金属材料在热加工过程中的各种物理和力学方面的变化过程，通过试验对 钢材的微观组织性能进行研究，以便开发出超级钢、军用钢等特殊的钢材。目前在国际市场 上这种实验机几乎都是欧美国家生产的，我国的钢铁研究部门从20 世纪80 年代就全部从国 外进口，价格昂贵。因此我们经过几年的研究，研制出了MMS-100 材料实验机，在此基础上 又研制了MMS-200 多功能材料实验机。该实验机的控制系统在完成多个高速PID 闭环控制的 同时高速采集、存储实验过程数据，然后进行分析处理。为了高效地完成控制任务，我们将 模拟量和数字逻辑分开控制，即选用了NI 公司的软件和硬件作为模拟量控制，利用西门子 公司的S7-300 作为逻辑控制，使控制任务在精度和速度上完全能达到上述要求。 2．实验机的功能及原理 多功能材料实验机的功能是将试样加热到工艺要求的温度后，对试样进行压缩、拉伸、 扭转、压缩同时扭转等，使试样发生形变，记录下整个实验过程的数据，进而对实验数据进 行处理分析等。该实验将机械直线运动功能和旋转运动功能整合为一体，操作者可以方便地 选择不同种类的实验。 实验机加热系统的工作原理是利用变压器原侧调节可控硅触发角，来控制变压器副侧 的电压，使变压器副侧的电压工作在10V 以下，但电流可达到10000A 以上。加热方式采用 基金项目：国家自然科学基金资助项目 。 作者简介：苏海龙（1964－），男，黑龙江齐齐哈尔人，高级工程师。 327 直接电阻加热，即把试样作为电路的一部分。直接电阻加热的优点是温度测量准确、快速、 热梯度小，缺点是电磁干扰大。试样被内部通水夹头固定后，在变压器副侧构成闭合回路， 大电流通过试样时，试样的温度迅速升