滲碳爐碳勢(shì)控制儀表的研究與開發(fā).pdf

1、滲碳、碳氮共滲是應(yīng)用最為廣泛的化學(xué)熱處理工藝，隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)零件熱處理要求的提高，工人憑借經(jīng)驗(yàn)觀察滲碳層深度從而調(diào)節(jié)滲劑通入量的傳統(tǒng)方法，已不能滿足碳勢(shì)精確控制的要求，所以碳勢(shì)控制儀表的需求量增加。然而，進(jìn)口碳控儀價(jià)格昂貴、維修費(fèi)用高，國(guó)產(chǎn)碳控儀具有通用性較差、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等缺陷。因此，設(shè)計(jì)性價(jià)比高、通用性強(qiáng)、響應(yīng)快的碳控儀對(duì)推動(dòng)熱處理技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
　　 本研究以Atmega1280單片機(jī)為核心，模塊化設(shè)計(jì)儀表的硬件和

2、軟件，并完成樣機(jī)調(diào)試。主要的研究工作如下:
　　 首先確定溫度和碳勢(shì)控制的算法。在詳細(xì)分析普通PID算法的基礎(chǔ)上，提出將此次誤差和上次誤差取加權(quán)平均值后，再進(jìn)行增量式PID運(yùn)算的方法。在matlab環(huán)境中，對(duì)溫度和碳勢(shì)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線表明改進(jìn)后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小。
　　 然后，設(shè)計(jì)模擬量輸入、控制輸出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人機(jī)接口等硬件電路。設(shè)計(jì)程控放大電路實(shí)現(xiàn)熱電偶信號(hào)調(diào)理，通過(guò)軟件控制放大倍數(shù)，增強(qiáng)

3、了儀表的通用性;設(shè)計(jì)PWM波轉(zhuǎn)4～20mA電路實(shí)現(xiàn)丙烷輸出控制，在傳統(tǒng)電路的基礎(chǔ)上增加穩(wěn)壓電路、MOSFET管及其驅(qū)動(dòng)電路，提高了輸出電流的精確性和穩(wěn)定性;采用大容量存儲(chǔ)器AT45DB161D存儲(chǔ)多種工藝參數(shù)類型，滿足滲碳零件多品種、多工藝的需求。
　　 同時(shí)，設(shè)計(jì)信號(hào)采集和處理、控制輸出、串口通訊等軟件模塊。采用分段線性插值法計(jì)算采集量，提高其準(zhǔn)確性，并且該方法只需要存儲(chǔ)曲線分段點(diǎn)處的分度表，節(jié)約大量的內(nèi)存空間;采用RS485