目前我國是世界上最大的粉末合金消費與生產國,但目前生產粉末合金的燒結爐主要依賴于進口。因此,我國致力于研究高性能燒結爐及配套的控制系統具有非常重要的應用價值。為了更好的提升燒結爐的性能,本文從溫度場的研究與控制系統的設計兩部分進行介紹。結合實際工程項目,設計了基于PLC的燒結爐控制系統,在此基礎上,進行了嵌入式燒結爐溫度控制系統的研究。為此,本課題主要從三方面進行論述。燒結爐溫度場仿真;首先介紹了燒結爐的結構以及內部熱傳導的方式,為了研究燒結爐內動態溫度場的分布規律,運用有限元的思想,作為建模研究的理論基礎。利用ANSYS軟件對燒結爐建立仿真模型,通過改變加熱體形狀、爐襯結構等建立新的仿真模型進行溫度場仿真,模擬出接近真實的溫度分布。觀察不同結構下燒結爐溫度場的變化情況,從而對現實中工業加熱石墨體的設計提供有效的優化指導。基于燒結爐控制系統的設計:設計了基于PLC的燒結爐控制系統。控制系統從溫度,壓力,真空度三方面進行設計。溫度方面考慮到爐門、頂面和底面散熱的問題,控制系統采用多路溫區控制,對各個溫區進行單獨控制。控制器采用FP93儀表,其具有參數自正定功能,能根據實際溫度跟設定溫度差值進行常規PID與Fuzzy自整定PID模式的切換,調節電力調整器的加熱功率,FP93儀表輸出的4-20MA的電流信號作為電力調整器的控制信號;液壓系統可以進行兩種控制,壓力控制和位移控制,壓力方面采用壓力傳感器將采集到的壓力信號經過壓力變送器傳送到PLC中進行閉環PID控制。真空度方面采用抽真空系統和PLC進行控制,抽真空系統是一個兩級系統,先進行燒結爐粗抽,加熱加壓到一定要求后可進行精抽;同時,加入了 MCGS觸摸屏,使系統更加趨于完善。嵌入式燒結爐溫度控制系統的設計:由于PLC和儀表成本較高,為了提高系統的性價比,設計出更優化的人機界面,對溫度控制進行了嵌入式的設計研究。采用ARM Cortex-M3架構的微控制器LPC1788作為主控單元,完成了軟件和硬件的設計,嵌入式μC/OS-Ⅱ系統的任務調度機制,以及嵌入式開發環境的構建及底層驅動編寫。人機界面使用LCD液晶觸摸屏,成功移植了 μC/CUI圖形用戶開發軟件,完成了豐富的人機交互功能。設計的嵌入式燒結爐溫度控制系統,達到了預期效果。
【學位單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TF37;TP273
【部分圖文】：

2 燒結爐溫度場的研究的研究立主要包括爐頂、爐底、爐墻、爐殼以及加墨可耐高溫，一般在 2000~2500℃使用，而且其加工容易，價格便宜；爐墻及爐頂分別為電極石墨（或硬質碳氈）、碳氈、鋼鋼板；隔熱層（電極石墨層或硬質碳氈有用于絕緣的氮氣層；爐底為莫來石搗打

燒結爐結構圖

圖 2-3 圓筒式加熱體模型Figure 2-3 Cylinder heating model型中，加熱元件與各層爐墻的均為圓筒狀，在理熱輻射是均勻的，爐襯向外的傳熱也是均勻的，溫度場采用結構均勻的圓筒形加熱體，石墨加熱度場燒結爐三維模型。圖 2-4 燒結爐三維模型Figure 2-4 Sintering furnace three-dimensional model
【參考文獻】

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本文編號：2890163