电瓷烧成自动测控系统的设计

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1、电瓷烧成自动测控系统的设计冯金冰刘利宏淮安信息职业技术学院摘要：烧成是制造陶瓷最重要的工序之一。为了保证产品质量和成品率，在该工序中必须遵循特定的烧成制度。以单片机MSP430F149为核心，按照梭式窑电瓷烧成制度，设计丫自动测控系统，通过在不同烧成阶段的变温跟踪控制、氧化或还原气氛控制和压力控制，实现了烧成过程的自动化。关键词：烧成;变温控制;单片机;作者简介：冯金冰（1980一），男，讲师，硕士，主要从事数控维修、自动化与智能控制领域的科研与教学工作。收稿日期：2017-06DesignofAutomaticMeasureme

2、ntandControlSystemfortheElectroceramicsFiringFENGJin-bingLIULi-hongHuai’anCollegeofInformationTechnology;Abstract：Firingisoneofthemostimportantprocessesinmanufacturingceramic.Tnordertoguaranteethequalityandrateoffinishedproducts,specificfiringrulesmustbefollowedinthep

3、rocess.Inthispaper,anautomaticmeasurementanclcontrolsystemisdesignedaccordingtotheshuttlekilnelectroceramicsfiringrulesbyusingMSP430F149asMCU.Thesystemrealizestheautomaticcontroloffireprocessthroughvariabletemperaturetrackingcontrol,oxidizingorreducingatmospherecontro

4、landpressurecontrolinthedifferentfiringstages.Keyword：firing;variabletemperaturecontrol;MCU;Received：2017-060引言以一定的热处理手段，使瓷坯在特定条件下发生物理化学反应，最终成为体积固定并具有特定性能的陶瓷制品的过程（工序）称为烧成。烧成过程中坯体往往经历着脱水、有机质挥发、燃烧、碳酸盐分解、矿物组成的形成、致密化和显微结构的形成等一系列复杂的物理化学变化过程，是制造陶瓷最重耍的工序之一。陶瓷在烧成过程中窑炉内各时间段的温度

5、、升温速度应随着烧成进程做相应改变;为了化学反应的需要还要营造氧化或还原的气氛;为使物理化学变化正常进行，还要具备相应的压力条件，这三者分别称为温度制度、气氛制度和压力制度，三个制度统称为烧成制度。不同类别的陶瓷制品因原料、工艺不同，烧成制度特别是温度制度也不同。电工陶瓷（电瓷）是陶瓷业中的一个重要类别，本文以电瓷在梭式窑中烧成为例论述自动测控系统的设计。1烧成制度电瓷主要应用于电力系统屮各种电压等级的输电线路、变电站、电气设备等，起绝缘和支撑作用，通常由铝矾土、高岭土、长石等天然矿物为主要原料经高温烧制而成，其烧成过程大致分成7

6、个阶段U1，如表1所示。图1为电瓷烧成典型温度曲线。阶段升温速度/(T/mi300〜950950-10501050〜13501350保温1350〜75020.510-2.5CVS26101418222630时间/h阁i电瓷烧成典型温度曲线下载原阁2硬件电路设计图2为窑炉装备示意图，图3为硬件电路构成图。以单片机为核心，输入通道包括窑内温度和压力信号采集、键盘;输出通道包括燃气阀调节、进风门和出气门闸板调节、温度显示等。排气口燃烧器进风口：步澀机调图2窑炉装备示意图下载原图热电偶变送器压力传感器变送器进风步进电机单片机燃气步进电机D

7、IRI驱动器＜DIR排气步进电机DIR

8、一驱动器阁3硬件电路构成阁下载原阁2.1单片机选型本设计涉及到温度、压力的模拟量检测、温度等信息的显示、燃气阀调节等，选用TI公同生产的MSP430F149单片机位1，该型单片机内含8通道对外检测的12位A/D转换器（内含参考电压）；2个16位定时器A和B;内含LCD液晶显示驱动;低功耗;60KB片内FLASH存储器，可在线编程。2.2温度传感器与信号釆集陶瓷制造业传统上使用铂铑10—铂S型热电偶，该热电偶灵敏度低，价格昂贵,长期使用最高温度为1300°C,而电瓷需要高温烧成，最高温度达13

9、50°C，用在此处寿命会大大缩短。为此，本设计采用钨铼（WRe3—WRe25）热电偶，比铂铑io—铂s型热电偶价格低廉，灵敏度高，在5oor~iioor范围A线性度好，配备高气密型、耐高温碳化硅套管，适合在氧化、还原环境中使用，长期使用最高温度达1