一种金刚石制品烧结机智能控制系统技术方案

一种金刚石制品烧结机智能控制系统针对成品PID控制仪表在金刚石烧结机控制系统中使用的局限性，方面了一种金刚石制品烧结机智能控制系统。根据被控对象的模型不确定性和大延迟等特点，提出一种基于继电整定的模糊PID控制算法，实现了对温度和压力的精确控制。该系统能实时显示整个加工工艺曲线，更有利于把握产品加工质量。实验及实际运行结果表明：该系统温度控制精度高，使用方便，运行可靠，在金刚石、石墨等加工行业有很大的实用价值。

Intelligent control system for sintering machine of diamond products

An intelligent control system for sintering machine for diamond products is presented. In view of the limitation of the use of the finished PID control instrument in the control system of the diamond sinter machine, an intelligent control system of the diamond sinter machine is developed. According to the model uncertainty and large delay of the controlled object, a fuzzy PID control algorithm based on relay tuning is proposed, which realizes the precise control of temperature and pressure. The system can display the whole process curve in real time, and it is more advantageous to grasp the processing quality of products. The experimental and practical results show that the system has high temperature control accuracy, easy operation and reliable operation. It has great practical value in the diamond, graphite and other processing industries.

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石制品烧结机智能控制系统
本专利技术涉及一种智能控制系统，尤其涉及一种金刚石制品烧结机智能控制系统。
技术介绍
烧结机适用于大型黑色冶金烧结厂的烧结作业，它是抽风烧结过程中的主体设备，可将不同成份，不同粒度的精矿粉，富矿粉烧结成块，并部分消除矿石中所含的硫，磷等有害杂质。烧结机按烧结面积划分为不同长度不同宽度几种规格，用户根据其产量或场地情况进行选用。烧结面积越大，产量就越高。金刚石制品热压烧结机广泛应用于金刚石锯片、金刚石砂轮等产品的生产，生产过程中控制系统对温度和压力的控制精度对产品质量有着至关重要的影响。目前，国内的烧结机控制系统均采用了成品PID仪表控制方案。但PID仪表在该系统中的应用存在几个方面的问题：工艺参数设置操作复杂；不具备自适应功能，加工对象改变时，必须重新整定控制参数；成品PID仪表均采用数码管或小型液晶屏显示，不能实时显示控制曲线，用户不能判断整个工艺过程的控制效果；成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对成品PID控制仪表在金刚石烧结机控制系统中使用的局限性，设计了一种金刚石制品烧结机智能控制系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：金刚石制品烧结机智能控制系统由微处理器及外围电路、显示及键盘电路、数据采集及处理电路、控制输出电路几个部分组成。所述的微处理器选用了STCl2C5A482单片机，该处理器具有48kB程序代码区、16kB掉电不丢失的EEP．ROM，执行速度高，能满足该系统程序代码量大、算法相对复杂、要求工艺曲线存储等需求。所述的采集电路设计是考虑到该系统的复杂使用环境及精度要求，采用了多路模拟开关CD4051和AD转换器ICL7135相结合的方案，实现了温度、压力、电压和电流4路模拟量的采集。所述的温度输出控制电路选用了TI公司的TLC5615数模转换器，压力控制采用PWM控制方式，开关管选用了IRF540。所述的硬件电路在器件选择上，均选用了工业级集成电路；而且系统输入、输出及核心电路均采用独立的隔离电源供电，实现了输入、输出及微处理器电路之间的完全电气隔离；另外，系统采用了合理的接地技术。所述的系统采用了基于继电整定的模糊PID控制算法来实现烧结机的温度控制。本专利技术的有益效果是：该系统主要用来进行金刚石、石墨等超硬材料的加工，在冶金行业有很大的实用价值。系统的实验及实际运行数据表明：该系统温度控制精度高，在400—1000℃内，控制误差小于0．4℃；压力控制在10～300kN内，误差小于0.2kN；工作效率高，运行稳定，具有友好的人机接口。解决了使用成品PID控制仪表参数设置、工艺设置繁琐、工艺数量少和不能实时显示工艺曲线等不足之处，操作简单，使用方便。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是烧结机控制系统结构框图。图2是基于继电整定的模糊PID控制器算法结构图。图3是系统主程序流程图。图4是PID控制算法流程图。具体实施方式如图1所示，金刚石制品烧结机智能控制系统由微处理器及外围电路、显示及键盘电路、数据采集及处理电路、控制输出电路几个部分组成。系统的设计要求如下：能根据温度压力设定曲线进行实时控制，温度控制误差小于0．4℃，压力控制误差小于0.2kN；在不同加工对象下具有自适应控制功能；具有实时控制曲线显示功能。所述的微处理器选用了STCl2C5A482单片机，该处理器具有48kB程序代码区、16kB掉电不丢失的EEP．ROM，执行速度高，能满足该系统程序代码量大、算法相对复杂、要求工艺曲线存储等需求。采集电路设计是考虑到该系统的复杂使用环境及精度要求，采用了多路模拟开关CD4051和AD转换器ICL7135相结合的方案，实现了温度、压力、电压和电流4路模拟量的采集。温度输出控制电路选用了TI公司的TLC5615数模转换器，压力控制采用PWM控制方式，开关管选用了IRF540。硬件电路在器件选择上，均选用了工业级集成电路；而且系统输入、输出及核心电路均采用独立的隔离电源供电，实现了输入、输出及微处理器电路之间的完全电气隔离；另外，系统采用了合理的接地技术。如图2所示，由于烧结机属于典型的大延迟、非线性系统，且加工对象经常改变，一般的PID控制不能达到温度控制要求，该系统采用了基于继电整定的模糊PID控制算法，首先通过继电整定得出PID参数KPO、KIO、KDO作为模糊PID的初始比例系数、积分系数和微分系数；然后采用模糊推理的方法，根据不同的系统偏差e和偏差变化率ec，在线实时调整PID的参数群、KP和KI。，使PID控制器具有自适应能力，从而使系统时刻处于最优的控制状态下，达到更高要求的控温效果。如图3所示，控制系统主程序主体流程图,控制系统的软件编程是该系统的核心部分。硬件电路往往具有通用性，因此各个具体功能的实现都是靠软件实现，特别是控制算法的实现。在该系统中，采样周期丁为1s，振荡周期TC是通过定时器在一个振荡周期内的计数来获得；振荡幅值A是一个周期内采样温度的最大和最小值差的一半。然后可以通过以下两个公式得到系统的振荡频率ωC和增益KC，即KC=而4d/π/A,TC=2π/ωC其中：d为控制输出幅值的一半。由于继电整定出PID参数只是用作一个估计参数，所以不需要很精确，因此可以用Ziegler-Nichols临界比例法计算出系统的PID参数。具体计算公式为：KP=0.6Ku，TI=0.5TC，TD=0.125Tc。如图4所示，模糊PID控制算法的程序流程图,其中Y(k)是当前温度采样值，e(k)、e(k一1)分别为当前误差和上次采样误差，ec(k)为当前误差变化率，M(k)是PID运算结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石制品烧结机智能控制系统,由微处理器及外围电路、显示及键盘电路、数据采集及处理电路、控制输出电路几个部分组成。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石制品烧结机智能控制系统,由微处理器及外围电路、显示及键盘电路、数据采集及处理电路、控制输出电路几个部分组成。2.根据权利要求1所述的金刚石制品烧结机智能控制系统，其特征是所述的微处理器选用了STCl2C5A482单片机，该处理器具有48kB程序代码区、16kB掉电不丢失的EEP．ROM，执行速度高，能满足该系统程序代码量大、算法相对复杂、要求工艺曲线存储等需求。3.根据权利要求1所述的金刚石制品烧结机智能控制系统，其特征是所述的采集电路设计是考虑到该系统的复杂使用环境及精度要求，采用了多路模拟开关CD4051和AD转换器ICL7135相结合的方案，实现了温度、压力、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏莹，
申请(专利权)人：魏莹，
类型：发明
国别省市：辽宁,21