材料成型装备控制技术1

1、材料成型装备控制技术材料成型装备控制技术凌宏江、熊晓红、吴丰顺华中科技大学材料学院材料学院13级研究生用电子教案2013-2014学年第一学期材料学院 材料成型装备及控制技术 2目目 录录第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 材料成型过程中的检测技术材料成型过程中的检测技术第三章第三章 材料成型装备常用的执行装置材料成型装备常用的执行装置第四章第四章 PID控制技术控制技术第五章第五章 材料成型装备计算机控制系统材料成型装备计算机控制系统第六章第六章 材料成型过程中的电加热装置及控制材料成型过程中的电加热装置及控制第七章第七章 材料连接成型设备及控制技术材料连接成型设备及控制技术第八章第八章 铸

2、造成型装备及控制技术铸造成型装备及控制技术第九章第九章 塑性成型设备及控制技术塑性成型设备及控制技术材料学院 材料成型装备及控制技术 3第一章第一章 绪论绪论1.1 课程简介课程简介1.2 常用的材料成型方法及装备常用的材料成型方法及装备1.3 材料成型装备控制系统材料成型装备控制系统材料学院 材料成型装备及控制技术 4第一章第一章 绪绪 论论 本课程系统介绍材料成型过程计算机控制技术基础和设计方法。阐述了材料成型过程自动化技术基础-PID控制、模糊控制和智能控制；微型计算机控制技术, 微计算机应用系统设计基础、D/A、A/D接口技术和微计算机可靠性设计及相关隔离、抗干扰技术；材料成型计算机控

3、制系统设计的基本要求和特点及输入、输出接口设计；材料成型设备：焊接设备、锻压设备、冲压设备、塑压设备和铸造设备；通过典型应用实例介绍材料成型计算机控制系统设计方案、步骤、注意事项。 材料学院 材料成型装备及控制技术 51.1 课程简介课程简介本课程的目的和任务本课程的目的和任务本课程主要以计算机控制技术为基础，叙述其在材料成型设备中的应用，主要突出计算机控制技术在材料成型设备中应用 ，通过该课程的学习，学生能在材料成型加工过程计算机控制系统设计方面打下一定基础，为其将来进入社会创造良好条件。 材料学院 材料成型装备及控制技术 6学习本课程的意义学习本课程的意义 装备是整个工业和国民经济的基础，

4、工业的自动化与信息化又是现代工业与国民经济发展的必然趋势。 材料成形装备及其自动化的进展是材料成形工业技术发展的主要标志之一。 针对性的控制技术是关键。 课程内容，覆盖了原铸造、锻压、焊接、热处理等老专业的成型装备及控制技术 本课程讲述材料成形装备的结构和原理，以讲述装备的控制与自动化为重点。材料学院 材料成型装备及控制技术 7本课程的具体教学任务本课程的具体教学任务了解材料成形工艺过程的特点。熟悉材料成形装备或成形过程中的参数检测技术，以及材料加工中常用的执行机构。了解PID控制技术的实现方法以及在材料成形装备控制中的应用。熟悉和掌握材料成形装备计算机控制系统的组成及系统设计技术。通过材料成

5、形装备控制实例的学习，全面了解和掌握材料成形过程参数的检测技术，材料成形装备的控制技术。能初步设计材料成形装备的控制环节。材料学院 材料成型装备及控制技术 8本课程使用的教材本课程使用的教材材料成型装备控制技术材料成型装备控制技术吴丰顺等编著吴丰顺等编著机械工业出版社出版机械工业出版社出版材料学院 材料成型装备及控制技术 9本课程如何考试本课程如何考试考试方法：开卷考试。考试内容：按教材、课件内容出考试题。考试题型：填空、选择、简答、综合。分数安排：公共基础，25分 专题部分，铸造25分 塑性25分 焊接25分材料学院 材料成型装备及控制技术 101.2 材料成型方法及装备简介材料成型方法及装

6、备简介一、材料成型方法一、材料成型方法 通常分为冷加工冷加工、热加工热加工两大类 冷加工冷加工：切削加工，如：车削、刨削、磨削、铣削、镗削等 热加工热加工：铸造（或液态成形）、锻压（挤压）、焊接、粉末冶金等本课程主要介绍热加工成型本课程主要介绍热加工成型 铸造：液态成型 焊接：连接成型 锻压：挤压或塑性成型材料学院 材料成型装备及控制技术 11二、材料成型装备二、材料成型装备1. 铸造成型装备铸造成型装备1）重力作用下的铸造装备）重力作用下的铸造装备 砂型铸造砂型铸造：各类造型机、制芯机、铸型输送机及辅助装备、落砂机、砂处理设备、清理设备等 金属型铸造金属型铸造：金属型铸造机 熔模铸造熔模铸造

7、：压蜡机、结壳生产线、焙烧炉等 消失模铸造消失模铸造：模样成形机、振动紧实台、热干砂冷却系统、真空系统等2）外力作用下的铸造）外力作用下的铸造 离心铸造离心铸造：离心铸造机 压力铸造压力铸造：冷室压铸机、热室压铸机 低压铸造低压铸造：低压铸造机 挤压铸造挤压铸造：挤压铸造机材料学院 材料成型装备及控制技术 12典型铸造车间配置及流程典型铸造车间配置及流程材料学院 材料成型装备及控制技术 13铸造装备-熔化工部材料学院 材料成型装备及控制技术 14铸造装备-浇注工部材料学院 材料成型装备及控制技术 15铸造装备-造型工部材料学院 材料成型装备及控制技术 16铸造装备-制芯工部材料学院 材料成型装

8、备及控制技术 17铸造装备-砂处理工部材料学院 材料成型装备及控制技术 18铸造装备-清理工部(落砂)材料学院 材料成型装备及控制技术 19铸造装备-清理工部(清理)单钩式抛丸清理机滚筒式抛丸清理机材料学院 材料成型装备及控制技术 202. 塑性成型设备各类挤压机焊锡丝挤压机万吨双动铝挤压机双螺杆挤压机材料学院 材料成型装备及控制技术 21塑性成型设备各类轧机材料学院 材料成型装备及控制技术 22塑性成型设备冲压材料学院 材料成型装备及控制技术 23塑性成型设备锻造材料学院 材料成型装备及控制技术 243. 焊接设备 埋弧焊设备材料学院 材料成型装备及控制技术 251.3 材料成型装备控制系统

9、材料成型装备控制系统本节简要介绍材料成型装备控制系统的组成和分类，材料成型装备计算机控制系统、自动生产线中的材料加工装备及控制技术和材料成型装备的先进控制技术。材料学院 材料成型装备及控制技术 26一、材料成型装备控制系统的分类一、材料成型装备控制系统的分类控制系统的分类方法控制系统的分类方法: : 按控制方式分按控制方式分：开环控制，闭环控制，复合控制等； 按元件类型分按元件类型分：机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、气动系统、生物系统等； 按系统功用分按系统功用分：温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统等； 按系统性能分按系统性能分：线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、定常系统

10、和时变系统。材料学院 材料成型装备及控制技术 27线性定常系统根据参考输入量又可分为线性定常系统根据参考输入量又可分为 恒值控制系统恒值控制系统：参考输入是个常值，要求被控量也等于常值,外部扰动存在时，被控量偏离参考量而出现偏差，控制系统根据偏差产生控制作用，以克服扰动的影响，使被控量恢复到给定的常值。 程序控制系统程序控制系统：参考输入是按预定规律随时间变化的函数，要求被控量迅速、准确地复现。 随动系统随动系统：参考输入是预先未知的随时间任意变化的函数，要求被控量以尽可能小的误差跟随参考输入量变化。材料学院 材料成型装备及控制技术 28材料加工装备中涉及的控制技术： 温度控制 湿度控制 速度

11、控制 电压控制 电流控制 功率控制 液位控制材料学院 材料成型装备及控制技术 29二、材料加工装备控制系统的组成二、材料加工装备控制系统的组成任何一个自动控制系统都是由被控对象和控制器有机构成的。自动控制系统根据被控对象和具体用途不同，可以有各种不同的结构形式。典型自动控制系统的功能框图如图所示：材料学院 材料成型装备及控制技术 30被控对象被控对象 一般是指生产过程中需要进行控制的工作机械、装置或生产过程。描述被控对象工作状态的、需要进行控制的物理量就是被控量。给定元件给定元件 主要用于产生给定信号或控制输入信号。 测量元件测量元件 用于检测被控量或输出量，产生反馈信号。如果测出的物理量属于

12、非电量，一般要转换成电量以便处理。比较元件比较元件 用来比较输入信号和反馈信号之间的偏差。它可以是一个差动电路，也可以是一个物理元件（如电桥电路、差动放大器、自整角机等）。放大元件放大元件 用来放大偏差信号的幅值和功率，使之能够推动执行机构调节被控对象。例如功率放大器、电液伺服阀等。执行机构执行机构 用于直接对被控对象进行操作，调节被控量。如阀门，伺服电动机等。校正元件校正元件 用来改善或提高系统的性能。常用串联或反馈的方式连接在系统中。例如RC网络、测速发电机等。材料学院 材料成型装备及控制技术 31三、材料成型装备的计算机控制1 微型计算机控制系统的组成 2 微型计算机控制系统分类 3 微

13、型计算机控制系统的发展趋势材料学院 材料成型装备及控制技术 321 微型计算机控制系统的组成材料学院 材料成型装备及控制技术 33目目 录录第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 材料成型过程中的检测技术材料成型过程中的检测技术第三章第三章 材料成型装备常用的执行装置材料成型装备常用的执行装置第四章第四章 PID控制技术控制技术第五章第五章 材料成型装备计算机控制系统材料成型装备计算机控制系统第六章第六章 材料成型过程中的电加热装置及控制材料成型过程中的电加热装置及控制第七章第七章 材料连接成型设备及控制技术材料连接成型设备及控制技术第八章第八章 铸造成型装备及控制技术铸造成型装备及控制技术第九章

14、第九章 塑性成型设备及控制技术塑性成型设备及控制技术材料学院 材料成型装备及控制技术 34第一章第一章 绪论绪论1.1 课程简介课程简介1.2 介绍常用的材料成型方法及装备介绍常用的材料成型方法及装备1.3 材料成型装备控制系统材料成型装备控制系统材料学院 材料成型装备及控制技术 35第二章第二章 材料成型过程中的检测技术材料成型过程中的检测技术2.1 概述概述 2.2 材料成型过程的参数测量方法材料成型过程的参数测量方法 介绍材料成型过程中的过程参数及常用参介绍材料成型过程中的过程参数及常用参数的测量方法数的测量方法 2.3 材料成型过程常用传感器材料成型过程常用传感器 介绍材料成型过程常用

15、传感器的测量原理介绍材料成型过程常用传感器的测量原理和传感器的选用和传感器的选用材料学院 材料成型装备及控制技术 36第三章第三章 材料成型装备常用的执行装置材料成型装备常用的执行装置3.1 概述概述 3.2 电动装置电动装置 3.3 气动装置气动装置 3.4 液压装置液压装置材料学院 材料成型装备及控制技术 37第四章第四章 PID控制技术控制技术4.1 PID控制的来源控制的来源 4.2 PID调节器的控制作用调节器的控制作用 4.3 数字数字 PID算法及改进算法及改进 4.4 PID算法中参数的整定算法中参数的整定 4.5 智能智能PID控制策略控制策略材料学院 材料成型装备及控制技术

16、 38第五章第五章 材料成型装备计算机控制系统材料成型装备计算机控制系统5.1 微机控制系统中的信号采样微机控制系统中的信号采样 5.2 微机控制系统中的输入输出接口技术微机控制系统中的输入输出接口技术 5.3 计算机控制系统抗干扰措施计算机控制系统抗干扰措施 5.4 材料成型装备计算机控制系统的设计材料成型装备计算机控制系统的设计材料学院 材料成型装备及控制技术 39第六章第六章 成型过程中的电加热装置及控制成型过程中的电加热装置及控制6.1 材料成型过程中的电加热技术材料成型过程中的电加热技术 材料成型过程中的电加热热源的特点、电材料成型过程中的电加热热源的特点、电阻加热装置中的功率电子开

17、关与计算机控阻加热装置中的功率电子开关与计算机控制制 6.2 典型电加热装置的实例分析典型电加热装置的实例分析 电阻加热炉中的温度计算机控制系统分析、电阻加热炉中的温度计算机控制系统分析、电阻点焊计算机控制系统分析、中高频感电阻点焊计算机控制系统分析、中高频感应加热系统及控制技术应加热系统及控制技术材料学院 材料成型装备及控制技术 40第七章第七章 材料连接成型设备及控制技术材料连接成型设备及控制技术7.1 弧焊电源控制技术简介弧焊电源控制技术简介 7.2 “弧焊电源弧焊电源电弧电弧”系统的计算机控制技系统的计算机控制技术术 7.3 焊缝跟踪系统焊缝跟踪系统 7.4 生产线中的连接成型装备及控制生产线中的连接成型装备及控制材料学院 材料成型装备及控制技术 41第八章第八章 铸造成型装备及控制技术铸造成型装备及控制技术8.1 冲天炉熔化控制技术案例冲天炉熔化控制技术案例 8.2 DISA造型线控制技术造型线控制技术 8.3 湿型砂砂处理控制技术湿型砂砂处理控制技术 8.4 压铸机控制技术压铸机控制技术 8.5 低压铸