基于PLC 的拉力试验机电控系统

孙胜兵

拉力试验是材料科学与工程实践中的基础试验。 通常的拉力试验多为静力单轴试验， 通过不断对测试件施加载荷， 直到其断裂， 来测得其屈服强度、 断裂强度、 杨氏模量、 泊松比等。 拉力试验机也多为单轴试验用机， 通常可施加的力较小， 施力点较少。 本文设计的控制系统可用于对较大的环型铸件进行测试。 测试过程是提出测试要求的一方根据测试工件在工作状态下的应力状态、 分布规律进行受力分析， 经理论计算和有限元仿真计算， 确定应加载的载荷大小、 载荷等级及作用点位置。 拉力试验机据此施加力， 为此应确保力的精确性， 并能控制施力的速度以模拟工件实际工作状态。 国标《 液压式万能试验机GB/T 3159-2008》 中对拉力试验机的加力和测力系统均有明确要求。 本文设计的控制系统主要是用于力的施加与测量。

1 拉力试验机系统构成

本文的试验机由电控部分和液压部分组成。电控部分由PLC、 人机界面、 数字量模块、 模拟量模块、 串口通信模块、 开关电源、 变压器、 比例放大器、 压力变送器等组成。 液压系统由柱塞泵、 蓄能器、 滤油器、 三位四通阀、 比例减压阀、 比例溢流阀、 液压缸等元件组成。 为避免电磁干扰， 比例放大器设在单独的控制柜中。 通过带屏蔽的线缆与PLC 控制柜连接。

液压系统设计7 个液压支路， 最多可在7 个作用点施加拉力。 PLC 控制换向阀打开或关闭某一支路， 通过比例减压阀控制分支压力。 作用在传感器上的压力通过变送器反馈给PLC 模拟量模块。……