目前我國是世界上最大的粉末合金消費與生產(chǎn)國,但目前生產(chǎn)粉末合金的燒結(jié)爐主要依賴于進口。因此,我國致力于研究高性能燒結(jié)爐及配套的控制系統(tǒng)具有非常重要的應用價值。為了更好的提升燒結(jié)爐的性能,本文從溫度場的研究與控制系統(tǒng)的設計兩部分進行介紹。結(jié)合實際工程項目,設計了基于PLC的燒結(jié)爐控制系統(tǒng),在此基礎上,進行了嵌入式燒結(jié)爐溫度控制系統(tǒng)的研究。為此,本課題主要從三方面進行論述。燒結(jié)爐溫度場仿真;首先介紹了燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部熱傳導的方式,為了研究燒結(jié)爐內(nèi)動態(tài)溫度場的分布規(guī)律,運用有限元的思想,作為建模研究的理論基礎。利用ANSYS軟件對燒結(jié)爐建立仿真模型,通過改變加熱體形狀、爐襯結(jié)構(gòu)等建立新的仿真模型進行溫度場仿真,模擬出接近真實的溫度分布。觀察不同結(jié)構(gòu)下燒結(jié)爐溫度場的變化情況,從而對現(xiàn)實中工業(yè)加熱石墨體的設計提供有效的優(yōu)化指導�；跓Y(jié)爐控制系統(tǒng)的設計:設計了基于PLC的燒結(jié)爐控制系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)從溫度,壓力,真空度三方面進行設計。溫度方面考慮到爐門、頂面和底面散熱的問題,控制系統(tǒng)采用多路溫區(qū)控制,對各個溫區(qū)進行單獨控制�？刂破鞑捎肍P93儀表,其具有參數(shù)自正定功能,能根據(jù)實際溫度跟設定溫度差值進行常規(guī)PID與Fuzzy自整定PID模式的切換,調(diào)節(jié)電力調(diào)整器的加熱功率,FP93儀表輸出的4-20MA的電流信號作為電力調(diào)整器的控制信號;液壓系統(tǒng)可以進行兩種控制,壓力控制和位移控制,壓力方面采用壓力傳感器將采集到的壓力信號經(jīng)過壓力變送器傳送到PLC中進行閉環(huán)PID控制。真空度方面采用抽真空系統(tǒng)和PLC進行控制,抽真空系統(tǒng)是一個兩級系統(tǒng),先進行燒結(jié)爐粗抽,加熱加壓到一定要求后可進行精抽;同時,加入了 MCGS觸摸屏,使系統(tǒng)更加趨于完善。嵌入式燒結(jié)爐溫度控制系統(tǒng)的設計:由于PLC和儀表成本較高,為了提高系統(tǒng)的性價比,設計出更優(yōu)化的人機界面,對溫度控制進行了嵌入式的設計研究。采用ARM Cortex-M3架構(gòu)的微控制器LPC1788作為主控單元,完成了軟件和硬件的設計,嵌入式μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的任務調(diào)度機制,以及嵌入式開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建及底層驅(qū)動編寫。人機界面使用LCD液晶觸摸屏,成功移植了 μC/CUI圖形用戶開發(fā)軟件,完成了豐富的人機交互功能。設計的嵌入式燒結(jié)爐溫度控制系統(tǒng),達到了預期效果。
【學位單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TF37;TP273
【部分圖文】：

2 燒結(jié)爐溫度場的研究的研究立主要包括爐頂、爐底、爐墻、爐殼以及加墨可耐高溫，一般在 2000~2500℃使用，而且其加工容易，價格便宜；爐墻及爐頂分別為電極石墨（或硬質(zhì)碳氈）、碳氈、鋼鋼板；隔熱層（電極石墨層或硬質(zhì)碳氈有用于絕緣的氮氣層；爐底為莫來石搗打

燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)圖

圖 2-3 圓筒式加熱體模型Figure 2-3 Cylinder heating model型中，加熱元件與各層爐墻的均為圓筒狀，在理熱輻射是均勻的，爐襯向外的傳熱也是均勻的，溫度場采用結(jié)構(gòu)均勻的圓筒形加熱體，石墨加熱度場燒結(jié)爐三維模型。圖 2-4 燒結(jié)爐三維模型Figure 2-4 Sintering furnace three-dimensional model
【參考文獻】

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本文編號：2890163