珩磨輪“懸—埋”法電鍍CBN工藝自動控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、現(xiàn)代微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了深刻的變化。新一代高性能微控制器的普遍應(yīng)用，將許多傳統(tǒng)制造工藝的過程控制技術(shù)提高到了一個嶄新的階段。 本文針對珩磨輪“懸—埋”法電鍍CBN原有工藝中主要以人工操作為主，制備周期長，效率低，成本高，受人為因素影響大，CBN鍍層質(zhì)量難以保證等問題，應(yīng)用新一代高性能16位單片機(jī)MSP430對珩磨輪電鍍CBN工藝自動控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和開發(fā)。根據(jù)已有珩磨輪電鍍CBN的工藝要求，

2、本文通過控制電鍍過程中珩磨輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角以及控制電鍍流程開始和結(jié)束時珩輪的升降運動，實現(xiàn)了珩輪電鍍工藝過程的程序自動控制；通過控制電鍍液的溫度，滿足了珩輪電鍍CBN工藝對保持鍍液溫度恒定的要求。 本文首先分析研究了原有珩輪電鍍CBN工藝的特點，制定了程序控制的電鍍CBN工藝流程，同時完成了電鍍CBN工藝自動控制系統(tǒng)機(jī)械傳動部分的設(shè)計，其中包括減速器的設(shè)計和升降運動控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計。 本文對系統(tǒng)的控制原理、硬件組成及控制方式進(jìn)

3、行了深入研究，采用分級控制結(jié)構(gòu)，PC機(jī)為第一級，單片機(jī)控制模塊為為第二級，變頻調(diào)速主電路、加熱器驅(qū)動主電路和執(zhí)行部件為第三級。為保證各級之間的協(xié)調(diào)控制，設(shè)計了系統(tǒng)的串行通信功能。 通過性能對比，選用MSP430F449和F149型單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片，同時研究了MSP430單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及其FET開發(fā)方法。根據(jù)各控制模塊的工作原理，設(shè)計制作了單片機(jī)控制模塊的實驗電路板，并給出了相應(yīng)的控制電路及部分控制代碼。 本系統(tǒng)

4、以異步電機(jī)作為動力源，采用變頻調(diào)速的方法，應(yīng)用MSP430F149單片機(jī)通過規(guī)則采樣法來輸出三相SPWM波形，從而實現(xiàn)了逆變器的SPWM控制。為提高變頻系統(tǒng)的控制性能，對珩磨輪電鍍中的轉(zhuǎn)速和位置進(jìn)行閉環(huán)PID控制，用增量式光電脈沖編碼器將珩輪的轉(zhuǎn)速和位置信號反饋給系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)給定值與反饋值計算偏差，進(jìn)而對控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 對溫度控制模塊，根據(jù)原有珩磨輪電鍍CBN實驗鍍槽的結(jié)構(gòu)特點，在內(nèi)、外鍍槽分別配以不同的溫度測量元件，使

5、用雙向可控硅作為加熱器的開關(guān)元件，設(shè)計了鍍液溫度控制模塊的硬件電路。針對本系統(tǒng)大慣性、大滯后的特點，運用模糊控制算法對溫度進(jìn)行控制，較好地解決了其他控制方式難以解決的溫度控制的超調(diào)問題。 最后，論文詳細(xì)的介紹了PC機(jī)和主單片機(jī)之間、主單片機(jī)和從單片機(jī)之間的通信方法，編制了PC機(jī)通信控制界面，并進(jìn)行了通信實驗。另外，利用PC機(jī)的實時監(jiān)測功能，對珩輪轉(zhuǎn)速閉環(huán)PID控制參數(shù)進(jìn)行了測定，從而驗證了PID控制器的有效性，取得了較為滿意的控