基于freescale hcs12系列单片机的结晶器振动控制系统论文

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1、基于FreescaleHCS12系列单片机的结晶器振动控制系统毕业论文目录摘　　要IAbstractII第一章　引言11.1连铸结晶器简介11.1.1　结晶器的功能与发展11.1.2　连铸结晶器的振动规律21.2　HCS12单片机41.2.1微处理器与嵌入式系统的发展41.2.2MC9S12外部接口与最小系统61.3PID控制的运算规律和构成131.3.1　PID控制的原理和特点131.3.2　PID算法的数字化17第二章　硬件设计202.1　设计思路202.2　方案选择202.2.1　PID调节器方案比较与选择202.2.2键盘方案的比较与选择21第三章　软件设计233.

2、1软件设计思想233.2各模块功能233.2.1PID算法模块243.2.2键盘功能模块263.2.3串口发送模块283.2.4定时器中断处理模块30第四章　程序调试314.1　调试PID参数的一般原则和方法31544.2　程序运行结果32第五章　总结34参考文献35附录A源程序36附录B硬件电路图53致谢545454第一章　引言1.1连铸结晶器简介1.1.1　结晶器的功能与发展结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，也是连铸机心脏设备之一。它的功能是将不断注入其内腔的高温钢水强制冷却，导出热量，使之逐渐凝固成为具有所需断面形状和坯壳厚度的铸坯。结晶器质量的好坏对提高拉坯速度防止

3、漏钢、减少铸坯的裂纹、变形等有十分重要的意义。因此对于结晶器必须具有良好的导热性能，钢水进入后能够迅速形成足够的初生坯壳，还有较强的耐磨性和较长的使用寿命及有良好的刚性和结构工艺性。结晶器工艺图如图1-1所示。图1-1结晶器工艺图连铸是连续铸钢的简称，它是把炼钢和轧钢衔接起来的一项工艺，即使冶炼的合格钢水，在浇注过程中经过结晶和凝固，成为具有一定形状的铸坯。连铸具有金属收得率高、节约能源、铸坯质量高、有利于实现机械化和自动化等一系列优点。回顾连续铸钢的发展历史，直至二十世纪三十年代，结晶器振动装置才开始应用于有色金属的浇注。而在这之前，连铸结晶器是固定不动的。在拉坯过程中，

4、坯壳极易与结晶器壁发生粘结从而导致拉不动或拉漏事故，因此浇铸速度很低。据有关文献记载，1913年瑞典人皮尔逊（A·H·Pehrson）曾提出结晶器应按照一定的振幅和频率做往复运动的想法，即采用结晶器振动装置使结晶器按照给定的振幅、频率和波形运动。真正将这一想法付诸实践的是德国人容汉斯(S·Junghans）。容汉斯开发的结晶器振动装置于1933年成功的应用于有色金属-黄铜的连铸。1949年容汉斯的合作者美国人艾尔文·罗西（Irving·Rossi）54获得了容汉斯振动结晶器的使用权，并在美国的阿·勒德隆钢公司（AlleghengLudlumSteelCorporation）

5、的Watervliet厂的一台方坯试验连铸机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被应用于德国曼内斯曼（Mannesmann）公司胡金根厂（Huckiugen）的一台试验连铸机上。容汉斯振动结晶器在这两台连铸机上的成功应用，使得结晶器的振动应用引起了人们的注意。这项技术能较好地解决早期固定式结晶器容易与坯壳粘结而引起的表面缺陷以及一些与浇铸有关的问题从而获得良好的铸坯表面。因为结晶器振动拥有的这一系列优点，结晶器振动便成了连铸生产的标准操作，这也从一定程序上促进了连铸技术在工业上的应用与发展。1.1.2　连铸结晶器的振动规律结晶器振动规律的发展至今经历了很长一段时

6、间。结晶器振动波形控制是连铸机的核心技术，钢水所形成的坯壳与结晶器壁的脱离全靠振动的作用。由于结晶器振动所具有的这一系列优点，人们纷纷对结晶器的振动规律进行试验研究，发展了各种结晶器振动规律。最早出现的是矩形速度振动规律，其特点是结晶器在下降时与铸坯做同步运动，然后以3倍的拉坯速度上升，即所谓的3:1型振动方式。这种振动方式对铸坯脱模是有效的。其主要缺点是机械加工比较困难，振动机构和拉坯机构之间要有严格的电气连锁，在上升和下降的转折点处速度变化很大，因此设备冲击大，不利于采用高频振动。但这种振动规律的实际应用，第一次使固定的结晶器变为振动的结晶器，使连铸技术产生一个质的飞跃

7、。随后负滑动理论出现，矩形速度规律被梯形速度规律所代替，其特点是结晶器向下运动过程中有较长一段时间其速度稍大于拉坯速度，即“负滑脱运动”，使坯壳中产生压应力，可以使拉裂的坯壳压合，使粘结的坯壳强制脱模，结晶器在上升、下降转折点处速度变化较缓和，提高了设备的平稳性，梯形波的出现使连铸的生产更加顺畅，这种振动波形沿用了很多年，负滑动理论也一直沿用至今。随着负滑动理论的不断发展和完善，出现了现在仍然广泛应用的正弦振动速度规律。正弦振动速度规律采用偏心轮实现，这种振动规律打破了结晶器和铸坯之间要有一定的速度关系的限制，着重