高精度热处理电炉温度控制及其EMC系统的设计与实现

论文摘要

热处理是提高金属材料机械性能及其制造质量的重要手段。近年来随着工业技术的发展,对金属材料的性能提出了更多更高的要求,热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。电阻炉是热处理生产中应用最广的加热设备,这样加热时均温过程的测量与控制就成为关键性的技术,促使人们更加积极地研究控制热加工工艺过程的方法。电阻炉热处理过程通常呈现大滞后、非线性、时变性等特点,而且大型台车式电阻炉由于加热空间大,温度场存在强耦合、现场强干扰,给温度控制带来极大的不确定性,严重影响产品质量。因此,成功解决电阻炉温度控制问题以满足热处理工艺要求具有重要的现实意义。本文首先介绍了我国电阻炉温度控制的现状、发展趋势及存在的问题,着重分析了大型台车式电阻炉热处理过程中温度控制所面临的问题。电阻炉的温度控制关键在于测温和控温两个方面。温度测量是温度控制的基础,这方面的技术比较成熟。但由于控制对象越来越复杂,在温度控制方面还存在许多问题。本论文提出了并进行了的工业电阻炉温度计算机控制系统的设计及系统分析,同时对PID控制算法进行了研究。文章中详细介绍计算机控制系统的原理,从现场物理参数的测量、信号的调理到数据采集、数据分析,数据处理,最后到执行机构构成了一个完整的温度测量与控制系统。最后本文研究了电炉温度控制的电磁兼容(EMC)问题。针对一些电磁干扰(EMI)问题,提出了相应的抑制措施,并分析了信号滤波器的设计方法。本文提出的基于EMC的自适应PID控制算法的控制系统具有真正的智能化和灵活性,具有自动检测、数据实时采集、处理及控制结果显示等功能,所获控制精度高,对高质量性能热处理件的热处理加工具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 论文来源、目的及意义
• 1.2 相关研究国内外发展现状分析
• 1.2.1 电阻炉的发展及台车式电阻炉应用现状
• 1.2.2 台车式电阻炉温度控制现状及发展趋势
• 1.3 论文研究内容及章节安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 高精度热处理电炉温度控制系统的设计
• 2.1 电炉温度控制系统主要技术性能指标
• 2.2 控制系统的可靠性设计
• 2.3 电阻炉温度控制系统原理
• 2.4 电磁干扰下的固态继电器分析
• 2.5 炉温控制的数学模型设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 数据采集系统分析
• 3.1 温度传感器及其信号的采集
• 3.1.1 选用合适的传感器
• 3.1.2 信号调理电路的设计
• 3.2 热电偶测温误差分析
• 3.3 温度的实时连续数据采集
• 3.3.1 系统的构成
• 3.3.2 仪器设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统其它部分结构改造方案
• 4.1 主回路保护装置
• 4.2 记录仪表
• 4.3 调功执行元件
• 4.4 主回路控制
• 4.5 机械动作控制
• 4.6 炉壳炉衬改造
• 4.7 加热器
• 4.8 台车
• 4.9 炉门升降
• 4.10 密封机构
• 4.11 拟选择主要材料清单
• 4.12 本章小结
• 第五章 电炉温度控制系统的EMC 分析及设计
• 5.1 世界及我国对EMC 技术的重视及相关要求
• 5.2 电阻炉温控系统的电磁兼容影响分析
• 5.3 电磁兼容设计方案
• 5.3.1 接地技术
• 5.3.2 屏蔽技术
• 5.3.3 滤波技术
• 5.4 信号滤波器的应用分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 工程测试结果
• 6.1 工程进度情况
• 6.2 炉温均匀性测试报告
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间研究成果