金刚石液压方案.doc

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1、武汉锐特公司六面体金刚石液压机检测系统改造方案一、系统要求聚晶金刚石复合片(PDC)作为钻头的切削齿既要求具有高的强度，又要求具有足够的韧性和抗冲击性等。金刚石复合片在静高压合成的效果与合成腔中的温度场及压力场有着密切的关系，作为提供温度场和压力场的传压介质性能的好坏直接影响着高压合成过程中的生长环境。因此对金刚石复合片的温度场以及内压力场进行有效实时的监控是必要的。长期以来，对金刚石复合片的温度场的监控主要是以温度传感器的数值和工作人员的经验值来判断的，存在不直观、工作量大、效率低和过分依赖人的经验值

2、等缺点，也导致了最终的产品质量不高。因此，在金刚石复合片生产中，温度控制得好坏将直接影响合成产品的最终质量。公司提出检测系统的性能指标要求：1、温度检测误差控制在0~5之间；2、通过对腔体内压的检测得出外部液压与内压之间的对应关系；3、对多台六面体金刚石液压机的电压、电流、温度、压力检测信号进行上位机显示。二、方案总体设计整个系统采用模块化设计，由腔体热电偶温度采集模块、冷端温度采集模块、交流电压电流采集模块、腔体内压力采集模块、A/D转换模块及多机通讯模块组成。系统的总体结构框图如图2.1所示。图2.

3、1系统的总体结构框图由于采用多个单片机系统组成的模块化设计，因此系统采用485进行多机通讯，对所有单片机系统进行地址分配，上位机通过RS232转485模块对各个地址进行呼叫，再发送命令控制字进行压机功率控制和各路的数据采集，所有数据采集到上位机进行数据处理。单片机采用89C2051，芯片性能良好，满足设备要求。通讯接口采用485总线，满足系统要求的传输距离。三、温度采集系统本系统腔体内温度检测采用钨錸热电偶来完成，热电偶把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。其剖面示意图见图3.

4、1。图3.1热电偶温度采集组装块剖面示意图温度检测系统流程框图如图3.2所示。图3.2温度检测系统流程框图系统腔体内采用热电偶进行温度测量，并需要对热电偶的冷端进行温度测量，然后将热端温度和冷端温度，传输给单片机进行温度的补偿和校正。3.1腔体内温度检测系统采用钨铼热偶丝来测量六面顶金刚石压机叶腊石腔体内温度。钨铼热偶丝1端置于腔体内中心处，2端和3端分别接触不同的两个顶锤中心，并将信号引出。钨铼热偶丝测温原理图如图3.3所示。图3.3钨铼偶丝测温原理图3.1.1信号调理电路钨铼偶丝测温输出信号为20-

5、30mV，一路经A/D转换到单片机，一路将送入PLC。1）测量信号到单片机测量信号必须经过放大滤波，将其转换为0-5V再送入A/D转换，最后到单片机。放大电路选择方案如下：方案一：选用AD620AD620的引脚图如图3.4所示，图3.4AD620引脚图图3.5放大电路放大电路如图3.5所示，其中AD620芯片的管脚1、8要跨接一增益调整电阻RG来调整放大倍数，管脚4、7需提供正负相等的工作电压，由管脚2、3输入电压信号即可从管脚6输出放大后的电压值。管脚5接参考基准，如果接地则管脚6的输出即为与地之间的

6、相对电压。方案二：选用运放OP07前置放大电路如图3.6所示，图3.6前置放大电路基于虚短虚断，有（式1）于是得到（式2）其中，放大倍数热电偶信号变化非常缓慢，本方案中滤波电路采用二阶有源低通滤波来滤除信号中的无用信号，选择巴特沃斯型的低通滤波器，滤波电路如图3.7所示。图3.7滤波电路巴特沃斯型的低通滤波器具有两个阻尼值可调的复数极点。与其它的类型低通滤波器相比，该低通滤波器的优点是幅频特性是单调的，并且在通带内比较平坦。适当地选择两个电阻和两个电容的参数，可以很好地达到抑制工频干扰的目的。测量信号经

7、过放大滤波到A/D转换，再将数字信号输到单片机，由单片机进行数据采集处理。2)测量信号到PLC这路信号将转变成4-20mA的标准信号输入到PLC，由PLC处理并控制金刚石压机动作。方案一DDZ-Ⅲ型热电偶温度变送器DDZ-Ⅲ型热电偶温度变送器是DDZ-Ⅲ电动单元组合仪表之一，是一种将被测的温度信号变换成统一的标准信号（1~5V或者4~20mA）的仪表，其输出直接送显示仪表或者调节器来实现对温度的自动控制。它主要由热电偶、量程单元和放大单元组成，具有热电偶冷端温度补偿、零点调整，零点迁移、量程调节以及线性

8、化等重要功能。DDZ-Ⅲ型热电偶温度变送器主要特点有：A.采用了线性集成电路，提高了仪表的可靠性、稳定性及各项技术指标。B.在热电偶温度变送器中采用了集成线性电路，使变送器的输出电流或者输出电压和被测信号成线性关系。C.线路中采用了安全火花防爆措施，故可用于危险场合中的温度变送。热电偶的热电势与调零调量程回路的信号和非线性反馈回路的信号进行综合后，输入放大单元进行处理，变送器输出为4-20mADC或l-VDC标准统一信号。方案二利用热电偶和