基于PLC的60KJ稳流充电电磁成形机的研制

摘要

电磁成形是国外上世纪五十年代末发展起来的一种电磁加工新工艺，是继爆炸成形之后的另一种高能高速成形方法。电磁成形技术及其设备在国防和各工业领域中占有重要地位，前景非常广阔。美国、日本和西欧生产的电磁成形设备均已系列化、标准化，取得了可观的经济效益。国内电磁成形研究一直处于实验室阶段，因此，研制出这种60kJ的新型稳流充电电磁成形机，对国内推广应用该工艺设备具有十分重要的意义。本文对60kJ高压电磁成形机的研制及基于现代控制理论与计算机技术的电磁成形机控制系统的研究进行了详细阐述。主要内容有： 第一、对60kJ电磁成形机研制作了详细论述。对电磁成形机的工作原理进行了研究，重点对设备充电过程进行理论分析，并在设计出相应充电电路的基础上，开发出60kJ高电压电磁成形机样机。 第二、提出了基于PLC的电磁成形机控制方案，并设计了电磁成形机充电电压控制电路和充电电流稳流控制电路。 第三、进行了电磁成形机控制系统的软硬件设计及调试。硬件设计主要包括开关充电电源主电路设计、电压比较电路的设计、功率器件IGBT及其驱动电路的设计以及PLC装置的选型、PLC的I/O地址的分配、外部输入电路设计、外部输出电路设计以及A/D模块和传感器的连接电路等。软件方面，在硬件设计的基础上编制出满足操作控制系统要求的梯形图程序，实现了监视状态下充电电压设定、电容充电电压控制和充电电流稳流控制等功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外电磁成形机的研究及应用概况

1.2.1国外概况

1.2.2国内概况

1.3电磁成形工艺特点及其应用

1.3.1电磁成形的工艺特点

1.3.2电磁成形的应用

1.4本课题选题意义及主要研究内容

第2章 电磁成形机充电回路的设计

2.1充电回路的原理

2.2充电回路的总体方案

2.3第一级直流电源的设计

2.4第二级半桥逆变电路的设计

2.4.1半桥逆变电路的原理

2.4.2功率器件及其驱动电路的设计

2.4.3 IGBT缓冲电路的设计

2.4.4驱动电路布线的设计

2.4.5整流器的设计

2.5本章小结

第3章 电磁成形机控制系统的设计

3.1控制系统总体设计

3.1.1功能设定

3.1.2控制系统的结构关系

3.1.3控制系统主要器件的选择

3.2充电电压控制回路的设计

3.2.1分压电路的设计

3.2.2电压比较电路的设计

3.2.3充电电压和设定电压信号显示的设计

3.2.4抗干扰隔离电路的设计

3.2.5电磁成形机的操作控制电路的设计

3.2.6 PLC的I/O电路设计

3.2.7 PLC的编程工具软件与编程语言

3.2.8 PLC的操作控制程序设计

3.3稳流控制回路的设计

3.3.1 PLC的PID控制算法

3.3.2 PLC的PID功能指令的使用

3.3.3 FX2N-4A/D模数转换模块的使用

3.3.4回路电流检测电路的设计

3.3.5 PLC的PID控制在稳流控制中的程序设计

3.4本章小结

第4章 电磁成形机的安装与调试

4.1引言

4.2控制柜的设计和内部元件的布置

4.3储能电容柜的设计和内部元件的布置

4.4电磁成形机的调试

4.5本章小结

第5章全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文