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碳化硅,它的硬度仅次于天然金刚石和一种黑刚玉,经粉碎后碳化硅颗粒是磨料磨具行业优质原材料。颗粒粒径在一定范围的碳化硅颗粒业内习惯称之为“碳化硅微粉”,按其粒径精密分级后粒径在1000目以上的可作为生产晶体管、集成电路和太阳能电池所需的硅晶片线切割加工用磨削材料。硅晶片线切割所需的碳化硅微粉对分级精度高低和一致性要求很高,其分级精度高低直接决定了微粉产品的等级、档次、价格差异及产品的市场竞争力。不同等级的碳化硅微粉的价格相差很大。当前国内外碳化硅微粉粗分级通常采用气流分级方法,800目以上精密分级工艺均采用水溢流分级。目前国内水溢流分级普遍采用的手动控制方式,存在分级不细、准确性和稳定性较差、分级效率低、分级时间长且能耗大等不足之处,严重影响碳化硅微粉品质稳定和生产效益的提升。
本学位论文紧密结合江苏省2006年重大科技成果转化专项基金项目“硅晶片线切割用6HSiC微粉材料的研究及产业化”(项目编号:BA2006049)子课题2:“SiC微粉规模化生产关键工序自动化控制技术”的研究,负责其中的分课题“水力精分车间自动测控与信息化管理系统”的研发工作。
水力精分车间自动测控与信息化管理系统用于水力溢流分级工艺的自动控制和信息化管理,自动控制主要包括溢流管道的恒压供水和溢流流量的锯齿波控制两大功能模块。系统为三级构架,底层为各测控仪表,中间级为PLC控制器,上层为监控计算机。恒压供水采用模糊PID控制算法来实现,使用自主专利技术锯齿波算法来控制溢流流量,实现了对水力溢流分级工艺全程的自动控制。系统使用STEP7软件对PLC进行编程和组态,采用iFix组态软件来设计监控平台,并自主研发了手操器这一重要的控制仪表,此处按照其功能需求给出各个模块的电路原理图和嵌入式软件的设计方法。
本学位论文的主要内容分为四个部分:一、系统总体方案的设计与论证;二、系统总体的硬件设计,其包括PLC硬件设计、三个GGD控制柜设计安装和手操器仪表硬件设计:三、系统软件设计,其包括PLC软件编程、上位机监控平台软件开发和手操器仪表的软件设计。最后一章为系统安装和调试中涉及的问题和解决方法。