矿用圆环链中频加热电源智能控制系统的研究

论文摘要

矿用圆环链热处理工艺均采用中频感应加热电源,目前,由于中频感应加热电源系统不具备圆环链温度在线监测与控制功能,导致矿用圆环链热处理参数往往达不到工艺要求,这严重影响了矿用圆环链制造企业的产品质量和生产效率。本文深入研究了矿用圆环链中频感应加热电源工作原理,并通过理论分析总结出了中频感应加热电源功率与圆环链加热温度的关系,采用经典PID控制方法、AVR系列微控制器系统及外围辅助电路,研制了一套矿用圆环链感应加热电源智能化控制系统,该系统能够根据设定温度值与圆环链实际加热温度的检测值,通过实时调整中频电源的输出功率,最终实现圆环链中频感应加热系统温度-功率的闭环控制。本文完成了该智能化控制系统的硬件部分、软件体系和上位机远程监控终端的研制工作,并针对工业现场的复杂环境进行了系统可靠性设计。目前,该系统已经全面投入使用,现场运行情况表明:该系统具备感应加热温度控制精度高,人机操作界面友好,长期运行稳定可靠等优点,全面提高了矿用圆环链热处理水平和生产效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 矿用圆环链中频感应加热热处理系统概述
• 1.1.1 矿用圆环链中频电源感应加热技术
• 1.1.2 电磁感应加热原理
• 1.2 矿用圆环链中频加热电源控制系统研究现状和发展方向
• 1.3 本课题背景和研究意义
• 1.4 课题来源与本文主要研究内容
• 2 矿用圆环链中频加热电源智能控制系统工作原理
• 2.1 矿用圆环链加热系统功率与温度关系
• 2.2 采用 PID 调节器的控制策略
• 2.3 PID 控制器的采样周期选择与参数整定
• 3 中频感应加热电源主电路及可控硅触发控制板原理
• 3.1 中频感应加热电源主电路构成及工作原理
• 3.2 KGPS-1 型中频感应加热电源主电路控制板概述
• 4 圆环链中频加热电源智能控制系统硬件设计
• 4.1 圆环链中频加热电源智能控制系统硬件设计原则
• 4.2 系统硬件总体结构
• 4.3 微控制器的选择
• 4.4 基于 LM2576 的系统电源设计
• 4.5 人机交互界面
• 4.6 圆环链非接触红外测温技术
• 4.7 采用 HCNR 201 的模拟量光电隔离传输单元
• 4.8 A/D 转换单元设计
• 4.9 D/A 转换单元的设计
• 4.10 声光报警电路设计
• 4.11 手动/自动运行方式切换电路
• 4.12 LED 数显表单元设计
• 5 矿用圆环链中频加热电源智能控制系统软件体系
• 5.1 系统软件总体设计
• 5.2 AVR MEGA 系列微控制器嵌入式软件系统开发
• 5.2.1 AVR MEGA 系列微控制器软件开发环境
• 5.2.2 基于 AVR MEGA128 微控制器硬件系统的软件设计
• 5.2.3 基于 AVR MEGA16 微控制器硬件系统的软件设计
• 5.3 微控制器系统信号采集通道数字滤波程序
• 5.4 中频电源主电路启动控制的软件实现
• 5.5 USART 双机通讯的软件实现
• 5.6 运行于 WINDOWS 平台的上位机远程监控软件（版本 V1.3）
• 6 矿用圆环链中频加热电源智能控制系统可靠性设计
• 6.1 智能控制系统可靠性设计概述
• 6.1.1 电气元件的合理选择与降额降频使用
• 6.1.2 微控制器看门狗与外置系统运行状态监测电路同步使用
• 6.1.3 电磁兼容性设计
• 6.2 软件抗干扰措施
• 7 圆环链中频加热电源智能控制系统现场运行与项目验收
• 结论
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献
• 附录