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

1、現(xiàn)代微電子技術(shù)和計(jì)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(guò)程控制技術(shù)提高到了一個(gè)嶄新的階段。 本文針對(duì)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(zhǎng)，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(wèn)題，應(yīng)用新一代高性能16位單片機(jī)MSP430對(duì)珩磨輪電鍍CBN工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。根據(jù)已有珩磨輪電鍍CBN的工藝要求，

2、本文通過(guò)控制電鍍過(guò)程中珩磨輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角以及控制電鍍流程開(kāi)始和結(jié)束時(shí)珩輪的升降運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了珩輪電鍍工藝過(guò)程的程序自動(dòng)控制；通過(guò)控制電鍍液的溫度，滿足了珩輪電鍍CBN工藝對(duì)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(diǎn)，制定了程序控制的電鍍CBN工藝流程，同時(shí)完成了電鍍CBN工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，其中包括減速器的設(shè)計(jì)和升降運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 本文對(duì)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(jí)控制結(jié)構(gòu)，PC機(jī)為第一級(jí)，單片機(jī)控制模塊為為第二級(jí)，變頻調(diào)速主電路、加熱器驅(qū)動(dòng)主電路和執(zhí)行部件為第三級(jí)。為保證各級(jí)之間的協(xié)調(diào)控制，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的串行通信功能。 通過(guò)性能對(duì)比，選用MSP430F449和F149型單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片，同時(shí)研究了MSP430單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及其FET開(kāi)發(fā)方法。根據(jù)各控制模塊的工作原理，設(shè)計(jì)制作了單片機(jī)控制模塊的實(shí)驗(yàn)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(dòng)力源，采用變頻調(diào)速的方法，應(yīng)用MSP430F149單片機(jī)通過(guò)規(guī)則采樣法來(lái)輸出三相SPWM波形，從而實(shí)現(xiàn)了逆變器的SPWM控制。為提高變頻系統(tǒng)的控制性能，對(duì)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(hào)反饋給系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)給定值與反饋值計(jì)算偏差，進(jìn)而對(duì)控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 對(duì)溫度控制模塊，根據(jù)原有珩磨輪電鍍CBN實(shí)驗(yàn)鍍槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在內(nèi)、外鍍槽分別配以不同的溫度測(cè)量元件，使

5、用雙向可控硅作為加熱器的開(kāi)關(guān)元件，設(shè)計(jì)了鍍液溫度控制模塊的硬件電路。針對(duì)本系統(tǒng)大慣性、大滯后的特點(diǎn)，運(yùn)用模糊控制算法對(duì)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(wèn)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(shí)驗(yàn)。另外，利用PC機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，對(duì)珩輪轉(zhuǎn)速閉環(huán)PID控制參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，從而驗(yàn)證了PID控制器的有效性，取得了較為滿意的控