新型高溫熔體粘度測控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、在玻璃、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中，高溫熔體粘度工藝參數(shù)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制以及最終產(chǎn)品的性能評定起著決定作用。在冶金工業(yè)中，粘度是冶金熔體的重要物理化學性質(zhì)之一，它不僅對冶金過程的傳質(zhì)和傳熱有著重要的影響，而且關(guān)系到冶煉、鑄胚等過程能否順利進行。目前國外的高溫熔體粘度測量裝置價格昂貴，而國內(nèi)的測量裝置采用溫度控制和粘度測量分開的結(jié)構(gòu)，即獨立的溫度控制單元和獨立的粘度信號采集單元，由此導致測量裝置結(jié)構(gòu)繁瑣、測量效率低、測量系統(tǒng)不可靠等缺點。因

2、此，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、低成本、高效率及穩(wěn)定可靠的高溫熔體粘度測量裝置既具有一定的理論意義，又具有較高的實用價值。
　　 本文設(shè)計的高溫熔體粘度測量裝置能實現(xiàn)對1000-1600℃高溫熔體的粘度及粘度隨溫度變化的特性進行測試，并且具有兩大優(yōu)點：一是將對粘度信號采集和溫度的控制集成到下位機控制系統(tǒng)中，簡化了測量裝置，降低了成本，提高了測量系統(tǒng)的可靠性；二是結(jié)合高溫硅鉬棒加熱爐的特點采用了雙閉環(huán)溫度控制算法，改善了溫度控制的動態(tài)性能，

3、從而提高了測量效率。該裝置的設(shè)計主要涉及到下位機硬件電路、高溫控制算法和測控系統(tǒng)軟件設(shè)計三個部分。
　　 文中首先介紹了粘度測量原理，選取了一種適合論文研制的高溫熔體粘度測量裝置的最佳方法，并詳細分析了該測量方法的原理。然后根據(jù)選取的測量方法對系統(tǒng)下位機硬件電路進行設(shè)計。該設(shè)計中主要包括溫度控制電路，電流檢測電路，粘度測量電路，串行通信電路和鍵盤顯示電路的設(shè)計，并分別介紹了各個硬件電路的工作原理。
　　 其次，分析了粘度

4、與溫度的關(guān)系，然后對高溫加熱爐的工作特性和控制難點進行了分析，并根據(jù)加熱系統(tǒng)的特點設(shè)計了一種電流+溫度的雙閉環(huán)自適應(yīng)模糊PID溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，電流環(huán)為控制內(nèi)環(huán)，采用PI控制，主要作用是克服硅鉬爐因電阻變化而帶來的系統(tǒng)干擾；外環(huán)為溫度控制環(huán)，采用閾值控制和自適應(yīng)模糊PID控制相結(jié)合的復合控制器。在溫差較大時采用閾值控制，提高升溫速度，在溫差較小時通過模糊推理在線實時調(diào)整PID控制器參數(shù)，以期獲得滿意的控制效果。

5、　　 然后，根據(jù)前面設(shè)計的硬件系統(tǒng)和溫度控制算法設(shè)計了系統(tǒng)的測控軟件。該測控軟件包括下位機系統(tǒng)軟件和上位機軟件，下位機系統(tǒng)軟件的設(shè)計中主要包括溫度信號采集程序設(shè)計，電流信號采集程序設(shè)計，粘度信號采集程序設(shè)計，串口通信程序設(shè)計，鍵盤顯示程序設(shè)計和輸出控制程序設(shè)計；同時用Visual C++開發(fā)了上位機軟件實現(xiàn)了溫度的設(shè)定與控制、粘度數(shù)據(jù)顯示、時間-粘度曲線顯示、溫度-粘度曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)打印等功能。
　　 最后，基于