毕业设计（论文）斜刃焊接式厚冰雪碾压滚机构设计

吉林化工学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）斜刃焊接式厚冰雪碾压滚机构设计Beveled-edge design welded thick snow rolling greens学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 起止日期： 摘 要本课题是针对北京春辉新吉造纸机械厂热处理炉控温精度不高、热处理炉之间分布较散、产品技术参数保密性不高、工人劳动强度大等问题而提出的。主要研究了国内外热处理设备的控制现状、热电偶的工作原理、A/D转换器的工作原理、单片机的参数及性能，多路模拟开关的使用方法及PID控制算法，并简要介绍了单片机软件开发工具软件（WAVE）和电路设计软件（Protel DXP）。上位机采用Delphi 语言进行界面编程，编程直观快捷，界面简洁美观。在界面中实现了对热处理温度的监督控制，实现了对阶梯温度的设定，实现了数据的记录和查询及系统安全等功能，使控制快捷方便，提高了操作的准确性和工作效率。本设计产品通过热处理炉上现场调试结果表明：本系统能够使温度测量精度的绝对误差1（温度测量范围01200）；控制精度：超调量2；稳态误差±1；上位机集中管理，解决了热处理炉分散不易管理、产品技术参数保密性不高、工人劳动强度大等问题。 关键词：热电偶、单片机、A/D转换器、PID控制算法、控温精度- I -AbstractThis question for discussion is brought forward for aiming at such problems as a low accuracy of controlling temperature in heat treating furnace and their comparative dispersive distribution, a relatively low secrecy quality of the parameter of productions technology and high labour intension in the factory and so on. It mainly studys the current controlling condition of heat treating devices at home overseas, the work theory of thermalcouple and A/D switch, the parameter and performance of SCM, the usage of analog multiplexer and the controlling calculation method of PID. It also briefly introduces a software developing tool of SCM software (WAVE) and the designing software of circuit (Protel DXP).The superior machine is programmed in the interface in Delphi. This programme is direct and swift and the interface is succinct and appropriate. In this interface, It realize the supervise and control to the themperature of heat treating in the interface, carry out the designing of ladder temperatures, achieve the record and inquirement of data and keep the system safe and so on. So that these functions could help an operator control the machine swiftly and expiediently and advance the veracity of operation and the effect of work.After the debugging of the design in the heat treating furnace on the spot, its result shows that the system can make the absolute error of the accuracy of temperature measuring1 (the range of temperature measuring is 01200); the accuracy of control: the maximum of overtake 2, the error in a stable condition ±1; By the central management of a superior machine, the factory resolves the following problems as the difficult management in heat treating furnaces for disperse， a low secrecy of the parameter of productions technology and high labor intension and so on.Key words: thermocouple、monolithic machine/SCM、Analog to Digital、PID、the accuracy of temperature controlling- III -目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 热处理炉温度控制的意义11.2 热处理炉温度控制发展现状21.3 主要技术及条件参数21.4 单片机温度控制的意义31.5 电加热炉的发展情况3第2章 输入信号处理52.1基于单片机的控制系统的总体设计方案52.2 热电偶测温62.2.1 热电偶测温原理及应用62.2.2 热电偶测温电路82.3 冷端温度补偿92.4 信号切换102.4.1 CD4051112.4.2 CD4051工作电路11第3章 A/D转换123.1 ICL7135的介绍133.1.1 ICL7135管脚133.1.2 ICL7135的工作原理143.2 ICL7135与单片机的接口及编程15第4章 单片机与外围电路接口184.1 W77E58184.2 看门狗与单片机接口电路204.3 485通讯214.3.1 485通讯原理224.4单片机与功率控制电路接口设计25第5章 算法介绍265.1 PID调节器的算法265.2软件设计流程28第6章 系统开发环境306.1 硬件电路绘图工具Protel DXP306.1.1 简介306.1.2 画原理图306.2 E2000L仿真器326.2.1 简介32结 论33致 谢34参考文献35附录：单片机程序及电路原理图36第1章 绪论金属材料热处理是改善材料性能的重要手段,处理的结果主要取决于热处理过程的工艺条件. 体现为热处理过程的温度-时间曲线,其关键就是热处理过程温度的控制精度.本题是针对北京某厂新进的两套加热炉设备没有自动控温设备而设计的。加热炉没有自动控温设备带来的缺点是：控温不准确、加热时间掌握不准确、工人劳动量大、技术参数保密性不好、不好分散管理。基于这些问题我们利用现代控制技术、传感器技术、单片机等技术设计了一套对加热炉控制实现自动控制的系统热处理炉自动控制系统。1.1 热处理炉温度控制的意义金属材料热处理是改善材料性能的重要手段,处理的结果主要取决于热处理过程的工艺条件. 体现为热处理过程的温度-时间曲线,其关键就是热处理过程温度的控制精度.热处理效果直接影响到材料的各种机械性能。金属材料的性能不但与金属材料的化学成分有关，也与金属材料的内部组织结构有关。对于同一种成分的金属材料，通过不同的热处理加工工艺处理后，材料的内部的组织结构是完全不一样的，所获得的材料的性能也就完全不一样。例如，把45#钢加热到（850±10），保温一定时间后，有的在10%NaCl水溶液冷却，有的在空气中冷却，有的随炉缓冷，则得到硬度就不同，水冷的硬度最高，空气其次，缓冷硬度最低。这是由于不同的冷却方式，所以得到的内部组织不一样的缘故。由此可以看出，除化学成分外，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素，同时也可以看出热处理的重要性。温度是一个重要的物理量，它是国际单位制（SI）7个基本物理量之一，也是工业生产过程中的主要工艺参数之一。物体的许多性质和现象都与温度有关，很多重要的过程只有在一定的温度范围内才能有效地进行。因此，对温度进行准确的测量和可靠的控制，在工业生产和科学研究中均具有重要意义。以前国内所生产的热处理设备基本上都是由工人进行操作和控制，包括不断的到现场进行采集温度，对炉内温度进行监控，监视炉子工作各段时间是否到时等许多烦琐的工作，这不仅提高了工人的劳动量，同时工人在操作过程中的人为误差会使产品的质量很难达到规定的要求，由于热处理炉的控制柜往往是分散的安装在现场，这不仅不便于管理还失去了技术数据的保密性。对于老旧的加热炉设备采用一体化加热炉控制系统后，温度控制精度高且操作方便。从而使产品质量稳定，提高经济效益。因此，一体化加热炉控制系统有广大的应用空间，对提高老加热炉设备的科学含量和提高生产力水平都有重要意义。1.2 热处理炉温度控制发展现状国内的热处理炉的温度控制较多还使用的是基地式仪表，它是由操作人员按照工艺要求人为的设定控制信号。例如：在一个处理过程中，首先设定一个控制温度和保温时间，等到这一工序完成后再设定下一个控制温度和保温时间。这样的控制不利于生产自动化，如果出现了误操作直接影响热处理效果，同时它也加大了现场操作人员的工作量。随着自动化发展进程的加快，电子产品价格的降低，在许多设备和工业领域都采用了自动控制系统来提高产品生产率和产品质量同时降低工人劳动强度。国内部分设备也都安装了自动控制装置，实现了自动、半自动化控制但国外在这方面发展更为迅速。如德国、日本等国家的汽车制造领域，正是由于采用了自动化的热处理设备和技术，使得热处理过程达到了控温精确、精度高等优点，产品的质量得到了极大的保障，使得它们在同行业中生产的产品居于世界领先的地位。随着计算机技术的发展，加之有了先进通讯技术，推动了自动化生产。计算机控制已经有了长足的发展。现在一些工厂已经开始使用计算机控制，同样计算机控制也应用在热处理温度控制上。使控制精度提高，得到了良好的控制品质。要得到良好的控制品质，光有计算机控制是不能达到的，这就要有一个很好的控制算法和设备，而本系统采用的正是一种比较成熟的控制算法PID控制算法。1.3 主要技术及条件参数（1）温度测量精度：绝对误差1（温度测量范围01200）。（2）控制精度：超调量2；稳态误差±1。（3）供电电源：220