3。2 高压水射流切割系统设备 11

3。3 本章小结 15

4 PLC 控制高压水射流切割系统设计 16

4。1 MCGS 组态软件仿真 16

4。2 PLC 硬件电路设计 22

4。3 PLC 选型 26

4。4 PLC 程序设计 26

4。5 本章小结 32

5 总结与展望 33

5。1 本文总结 33

5。2 展望 33

参考文献 34

致谢 36

1  绪论

1。1 水射流切割技术的国内外发展概况

随着科学的不断进步，水射流切割技术在材料加工、建筑、医学领域得到广 泛应用，正朝着计算机自动化方向进展。

1。1。1  国内研究发展概况

1930 年，我国就使用水射流技术挖煤，这是水射流技术的发展源头。早期 用水射流冲洗煤层，后来就能破碎煤，这是一个质变的发展过程。早期的水射流 压力都低于 10MPa，可以用来冲洗煤，1970 年压力可达到 30MPa，可切割煤层， 之后压力可达 100MPa，甚至有 200MPa 以上的超高压水射流破碎设备。

我国第一台高压水射流发生器是长沙矿山研究院 1980 年研发的，其压力能 达到 490MPa，当压力为 420MPa 时，试验了水射流对材料的切割性能[1]。20 世 纪 80 年代武汉水泥制品工业设计院设计一台板坯切割机，开始在工业加工方面 得到应用[2]。成都飞机公司研究所通过安装、调试、切割加工对磨料水射流切割 设备的研究，通过技术鉴定，被认为国内首创[3]。1987 年北京航空工艺研究所借 鉴美国水射流的技术，结合本国的设备技术，成功设计出我国首台高压水切割设 备——SHG-1 双坐标数控高压水切割机[4]。1996 年，南京大地水刀公司设计出高 压水射流切割机[5]，在机械加工方面得到应用。

对于学术领域，我国在 1981 年首次召开高压水射流技术研讨会，通过交流 水射流技术，探讨问题，为以后的发展应用奠定理论基础。

1850 年，美国将低压水增压，形成高压水，应用于煤矿行业。1972 年，美 国公司诞生了第一台 400MPa 的水切割机，美国 Flow 公司研究出 350MPa 的切 割机，之后，美国一直致力于高压水的研究。20 世纪 80 年代，英格索兰公司设 计出第一套商业水射流切割设备。1979 年福禄公司研究水射流切割金属的系统 设备[6]，得出石榴砂的水射流几乎能切割所有材料的结论，称为磨料水射流切割 技术。1983 年我国首台商业磨料水射流切割机诞生，能切割硬玻璃。1989 年， 出现新的类型，包括磨料射流、空化射流等类型，其工作效率远超过普通水射流。 推动了水射流技术的进一步发展。论文网

最早开始对水射流领域关注的是美国，并在美国机械加工领域得到广泛应 用。Flow、KMT Waterjet 等有名的水射流切割机生产公司都在美国，Flow 公 司与多个国家合作，生产多台水射流切割设备，占有很大的市场。

1972 年，英国开始两年一届的英国流体机械研究集团主办的国际水射流会 议，1981  年，美国开始两年一届的美国水射流技术协会主办的美国水射流技术

会议，日本水射流主办亚太国际水射流技术会议，这些学术会议极大的促进了水 射流界的交流与发展。