基于W77E58的金刚石压机测控系统设计.pdfVIP

基于 W77E58 的金刚石压机测控系统设计 黄石理工学院 胡学芝 摘要：本文研究了金刚石压机测控系统的主要结构，讨论了温度、压力的检测和控制方法，进行了系统 的软硬件设计。 关键词：金刚石压机， 嵌入式技术， 温度， 压力。 1、 引言： 目前我国人造金刚石的生产多采用六面顶压机，然而六面顶压机的控制系统一直比较落 后，影响了人造人金刚石的质量，本文介绍了根据金刚石生产工艺要求，利用微计算机对 该系统进行改造的方案。系统改造后金刚石质量得到有效保证。 2 、金刚石合成工艺及控制参数： 人造金刚石单晶生产所用二段升压工艺曲线如图 1 示。由 P,T W 图可见，当压力到达P1 时开始加热，一次性将加热功率达到 P3 最大值并维持到加热结束，当压力升高到 P2 时，有一个暂停， 之后再升至合成压力 P3 。温度和压力是保证产品质量的关键 P2 因素，为确保设备的温度压力的相对稳定，必须对这些参数进 P1 行测量，以便按控制要求进行调节。 2.1 、温度测量及控制： 在选择温度测量节点时，将热电偶嵌入到六面顶压机的 t(min) 六个铁锤上，测量出铁锤的温度后，算出合成块的实际温度， 图 1 六面顶金刚石压机 根据合成工艺要求，压机温度一般在 1200 度左右，因此选择 合成金刚石经典工艺 镍珞—镍硅热电器即可。温度控制是通过控制电流变化实现 的，六面顶金刚石压机的上下两个相对的锤头通以电流，电流流经合成块，合成块因自身有 电阻而发热，因此控制合成块中电流的通断可以 电压检测 控制合成块的温度，温度控制电路如图 2 示。为 触发脉冲 电流检测 对电流实现有效检测，一个周波内连续均匀采样 80 个 电 流 瞬 时 值 ， 然 后 由 公 式 ~ 1 79 2 220V I ∑i (k ) 计算出电流有效值 I 。 80 k 0 图2 温度控制电路 2.2 、压力测量及控制： 考虑到实际量程、满量程输出、准确度和温度补偿等。本系统采用了广州森纳土压力 仪器有限公司的压力变送器，型号为：DG1300—BZ—A—2—150/GZ，量程：150Mpa。精 度：0.5%FS 。输出4~20mA+0.5%FS 。它具有小体积、高性能、高性价比、高稳定性、高灵 敏度等特点。压力变送器安装在金刚石压机液压系统的电磁换向阀上。通过测量液压缸内的 压力传送至监测板，经过前置放大电路，A/D 转换后将压力值送至主板。由于采用嵌入式技 术，所以大大提高了压力测量精度、实时性、稳定性。压力控制是通过 2 台交流油泵和一台 直流油泵来调节。交流主泵控制超压，直流副泵控制补压。液压油经油路管道及增压器输入 6 面顶压机的活塞，油路中的通断是通过输油管道中电磁阀的开关来控制的。压机工作过程 中一个工步的控制过程：在进行动态补压时，当增压器压力升到保压点（90Mpa ）后，油泵 自然泄漏，当压差大于设定的补压差（0.2Mpa ）时，压机开始补压至保压点90.0Mpa 。为解 决补压过程中的摩擦消耗，加压子程序对压机补压到补压点后，再利用变频器控制的小泵继 续对压机