本文關(guān)鍵詞：中頻感應(yīng)爐監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：中頻感應(yīng)爐是利用金屬在交變磁場中,產(chǎn)生感應(yīng)電流來加熱金屬的一種專用設(shè)備,其交變磁場頻率一般在200~2000Hz,該設(shè)備主要用于金屬熔煉、機(jī)械零件的毛坯鍛造和零件熱處理工藝中。該設(shè)備主要由可控硅中頻電源、中頻淬火變壓器、爐體內(nèi)的感應(yīng)線圈、電容、冷卻系統(tǒng)等組成。實際生產(chǎn)中由于冷卻水的原因(水垢、水流不均等),造成晶閘管器件損壞的概率較高,同時晶閘管作為中頻感應(yīng)爐最易損壞的部件之一,目前存在著不易檢修以及檢修成本高等問題。因此,設(shè)計一套中頻感應(yīng)爐監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng),實現(xiàn)中頻感應(yīng)爐的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與晶閘管故障診斷對實際生產(chǎn)具有重要意義。文中對比分析了采用單片機(jī)、工控機(jī)、ARM處理器作為核心處理器器件組成的監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種基于ARM處理器與VGA轉(zhuǎn)接模塊的解決方案。該方案包括三個子系統(tǒng):實現(xiàn)對電源柜狀態(tài)實時監(jiān)測與控制的電源柜遠(yuǎn)程控制與顯示系統(tǒng);實現(xiàn)對爐體水溫實時監(jiān)測的爐體水溫顯示系統(tǒng);實現(xiàn)對晶閘管故障診斷以及冷卻水溫實時監(jiān)測的電源柜主電路狀態(tài)與水溫顯示系統(tǒng)。在具體方案實現(xiàn)中,硬件平臺采用了功耗低且速度快的STM32處理器,外圍配置了VGA轉(zhuǎn)接模塊、SD卡、RS-485通信、DS18B20溫度傳感器、DS2450模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片等接口電路;軟件上采用了模塊化的編程方法,包括SD卡驅(qū)動、VGA模塊驅(qū)動、1-wire驅(qū)動、Modbus協(xié)議等。1-wire總線僅需一條數(shù)據(jù)線即可完成傳感器組網(wǎng),本文采用的1-wire總線多點(diǎn)溫度與多點(diǎn)電壓采集方案較大程度上簡化了工業(yè)現(xiàn)場布線,完成50m通信距離的80路溫度或28路電壓采集僅需一條4芯傳輸線;同時VGA轉(zhuǎn)接模塊的選用提供了便捷的顯示輸出,本系統(tǒng)不需要額外的工控機(jī)或PC機(jī)即可獨(dú)立輸出VGA信號。根據(jù)上述方案研制的監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)樣機(jī),經(jīng)過測試,該系統(tǒng)能夠在工業(yè)現(xiàn)場完成對中頻感應(yīng)爐的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測以及對晶閘管故障的診斷,VGA轉(zhuǎn)接模塊、SD卡、1-wire器件等的選用使得系統(tǒng)具有使用簡單、可定制性高、用戶界面良好等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)為中頻感應(yīng)爐系統(tǒng)在預(yù)防故障以及故障診斷兩方面提供了有效的保證。
【關(guān)鍵詞】：中頻感應(yīng)爐 故障診斷 晶閘管
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM924.5
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-10
• 1.1 課題研究背景及意義7
• 1.2 課題研究動態(tài)及發(fā)展趨勢7-8
• 1.3 主要工作及結(jié)構(gòu)組成8-10
• 2 中頻感應(yīng)爐監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)總體方案設(shè)計10-20
• 2.1 需求分析10-11
• 2.2 總體方案設(shè)計11-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 3 中頻感應(yīng)爐監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)硬件設(shè)計20-35
• 3.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計20-21
• 3.2 主控單元電路設(shè)計21-23
• 3.3 1-wire器件電路設(shè)計23-26
• 3.3.1 DS18B20電路設(shè)計23-24
• 3.3.2 DS2450電路設(shè)計24-25
• 3.3.3 1-wire總線驅(qū)動電路設(shè)計25-26
• 3.4 VGA轉(zhuǎn)接模塊電路設(shè)計26-27
• 3.5 SD卡電路設(shè)計27-29
• 3.6 RS-485電路設(shè)計29-30
• 3.7 按鍵控制電路設(shè)計30-32
• 3.8 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計32
• 3.9 晶閘管檢測電路設(shè)計32-33
• 3.10 電源電路設(shè)計33-34
• 3.11 本章小結(jié)34-35
• 4 中頻感應(yīng)爐監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計35-56
• 4.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計35-38
• 4.2 1-wire器件軟件設(shè)計38-44
• 4.2.1 1-wire器件基本操作39-43
• 4.2.2 DS18B20軟件設(shè)計43
• 4.2.3 DS2450軟件設(shè)計43-44
• 4.3 VGA轉(zhuǎn)接模塊軟件設(shè)計44-50
• 4.4 SD卡軟件設(shè)計50-52
• 4.5 RS-485通信軟件設(shè)計52-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 5 中頻感應(yīng)爐監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的調(diào)試與測試56-67
• 5.1 系統(tǒng)硬件與軟件的調(diào)試56-57
• 5.1.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試56
• 5.1.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試56
• 5.1.3 調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法56-57
• 5.2 系統(tǒng)基礎(chǔ)功能測試57-65
• 5.2.1 電源柜遠(yuǎn)程控制與顯示系統(tǒng)測試57-61
• 5.2.2 爐體水溫顯示系統(tǒng)測試61-62
• 5.2.3 電源柜主電路狀態(tài)與水溫顯示系統(tǒng)測試62-65
• 5.3 測試結(jié)論65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 6 總結(jié)與展望67-68
• 6.1 總結(jié)67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-71
• 附錄71-72
• 碩士期間參與的科研項目與成果72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1056838