高真空烧结工艺控制系统的研究与应用

摘要

针对国内钐钴永磁材料合成过程烧结工艺现状，本文以钐钴永磁合金生产企业的高真空烧结工艺控制系统为研究对象，同时结合计算机控制系统的特点、传感检测技术以及现场总线的特点，从而设计研制出稳定性好、可靠性强、经济效益高的高真空烧结工艺控制系统。
　　本文针对高真空烧结过程工艺进行研究，设计了可有效提高烧结效率、降低能耗的预烧结、烧结、冷却三段式结构，并研制控制系统对烧结过程中的温度、真空度以及各气路执行机构进行控制。该系统以可编程程序控制器(PLC)为控制核心，利用操作按钮和触摸屏进行现场操作控制，采用多种传感器检测工艺温度和真空度等信息，同时根据既定的工艺要求控制各个气路阀门，实现高真空烧结工艺的自动控制。设计了上位机管理软件对系统运行情况进行监控，实现远程控制，并对过程数据进行展示和保存。
　　本文还通过对烧结工艺的特点及应用要求，研发了基于ADuC845芯片的温度检测模块。该检测模块配备了与PLC通讯的外部接口，能够将温度传感器检测的温度数据进行预处理后传送给PLC作为温度控制依据。该模块具有高精度、高稳定性等特点，能够保证温度检测数据的准确性。
　　本文设计的控制系统主要分为四个子系统:中心控制子系统、温度控制子系统、气路控制子系统和上位机监控子系统。其中，中心控制子系统是该系统的核心，用于完成检测数据的处理、发布控制指令以及故障处理等。
　　本系统已在用户安装使用，自安装以来，一直运行良好，安全稳定。实际运行证明本控制系统操作方便、稳定、抗干扰性强等特点完全满足实际应用需求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 设计内容及思想

1．3 本课题的研究内容和核心工作

第2章 高真空烧结工艺要求研究

2．1 高真空烧结装置

2．2 高真空烧结工艺

2．3 影响高真空烧结的主要因素

2．3．1 温度的影响

2．3．2 真空度的影响

2．4 本章小结

第3章 高真空烧结工艺控制系统的设计

3．1 系统的总体设计

3．1．1 中心控制子系统

3．1．2 温度控制子系统

3．1．3 气路控制子系统

3．1．4 上位机监控控制子系统

3．2 控制系统整体方案

3．3 本章小结

第4章 系统的硬件设计

4．1 系统整体硬件设计

4．2 控制器设计

4．2．1 PLC与各模块的通讯配置

4．2．2 PLC接口配置

4．3 气路执行机构

4．4 电加热系统

4．5 触摸屏的选型

4．6 温度检测模块的设计

4．6．1 工艺温度技术指标

4．6．2 ADuC845电路

4．6．3 电源电路设计

4．6．4 复位电路设计

4．6．5 通信接口电路

4．7 检测装置选型

4．7．1 炉内温度传感器的选型

4．7．2 环境温度传感器的选型

4．7．3 真空计的选型

4．8 本章小结

第5章 系统软件功能设计

5．1 温度检测模块设计

5．1．1 温度检测模块功能设计

5．1．2 温度检测模块通讯协议设计

5．2 PLC功能程序设计

5．2．1 手动／自动工艺处理程序设计

5．2．2 工艺温度控制程序设计

5．2．3 温度数据通讯及处理程序设计

5．2．4 故障处理程序设计

5．3 触摸屏界面设计

5．4 上位机界面设计

5．5 本章小结

第6章 系统安装调试与运行

6．1 实验室调试与运行

6．2 现场调试阶段

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况

致谢

附录