安徽?？松萍技瘓F(tuán)有限公司通訊員王磊摘自《科技日報》：

本文針對六面頂金剛石壓機(jī)的復(fù)雜工藝流程特點(diǎn)，設(shè)計研發(fā)了一套六面頂金剛石壓機(jī)計算機(jī)自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。軟件部分主要解決了壓機(jī)的定位控制與同步調(diào)整問題，并給出了工藝曲線設(shè)定方法、控制算法及其主要運(yùn)行結(jié)果。該控制裝置與某超硬材料公司六面頂金剛石壓機(jī)及相關(guān)液壓系統(tǒng)配套組成金剛石全自動生產(chǎn)裝置，實現(xiàn)了全視窗界面、觸摸屏操作，控制算法新穎，圖形界面良好，控制精度高，保證了合成金剛石的品級。

1.引言

　　金剛石俗稱鉆石，是碳的一種同素異形體，是人類發(fā)現(xiàn)zui早的一種zui硬的天然礦物。石墨可在高溫、高壓的環(huán)境中，在觸媒的催化作用下，其原子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而合成人造金剛石。人造金剛石超硬材料的*性能使其在建材建筑工業(yè)、地質(zhì)鉆探、石油開采、機(jī)械加工、光學(xué)儀器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　六面頂金剛石合成壓機(jī)是我國超硬材料生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。由于國內(nèi)人造金剛石的生產(chǎn)工藝還比較落后，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備自動化程度不高,相當(dāng)一部分還停留在人工操作階段,尤其是壓力與加熱控制現(xiàn)狀很難滿足金剛石生產(chǎn)工藝的要求,精度較低,致使生產(chǎn)出的金剛石多為中低品級產(chǎn)品。為此，作者設(shè)計開發(fā)了新型的六面頂金剛石壓機(jī)自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)與某超硬材料公司六面頂金剛石壓機(jī)及相關(guān)液壓系統(tǒng)配套組成金剛石生產(chǎn)裝置。該監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了全視窗界面、觸摸屏操作，圖形界面良好，控制精度高，保證了合成金剛石的品級。

　　2. 六面頂金剛石壓機(jī)的生產(chǎn)流程

　　人造金剛石壓機(jī)的上、前、右、下、后、左六個油缸頂錘從分別六個方向向位于壓機(jī)中心的石墨葉臘石合成塊運(yùn)動，從而構(gòu)成六面頂壓機(jī);液壓油泵輸出的液壓油，通過油路中各閥門的開、閉控制各油缸頂錘的前進(jìn)后退;人造金剛石合成中所需的超高壓的是通過增壓器實現(xiàn)的。

　　人造金剛石常用的生產(chǎn)工序是：放入待合成的石墨葉臘石合成塊至壓機(jī)中心，按下“空程前進(jìn)”按鈕，上、前、右三個活缸頂錘前進(jìn)至停錘位，與下、后、左三個死缸一起從六面輕壓石墨葉臘石合成塊;按下“加壓合成”按鈕，進(jìn)入“充液”工步，六缸頂錘同時向壓機(jī)中心前進(jìn)，將石墨葉臘石合成塊壓緊，隨即進(jìn)入“聯(lián)通超壓”工步，對石墨葉臘石合成塊施加高溫、超高壓，并使加熱功率、壓力跟蹤預(yù)先設(shè)定的工藝設(shè)定曲線，加熱和保壓時間到達(dá)后系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)入“卸壓”、“回程”工步，六缸頂錘回到起始位，完成一個工作循環(huán)。

3.金剛石壓機(jī)自動控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　本系統(tǒng)由控制柜、手操器及現(xiàn)場儀表（元件）構(gòu)成?？刂乒駜?nèi)包括工業(yè)控制計算機(jī)、觸摸屏顯示器、過程輸入輸出模板、閥用比例放大器、直流電源、可控硅及調(diào)功板、電量變送器和有關(guān)電氣控制部分。現(xiàn)場部分包括位移傳感器、壓力變送器、溫度傳感器、電流互感器及電液比例閥等。

　　控制系統(tǒng)I/O通道如圖1所示。該系統(tǒng)通過24路A/D接入六缸位移、油壓、電壓、電流、油溫、水溫等信號，通過64路開入點(diǎn)接入各種開關(guān)量輸入信號，通過12路D/A輸出各種電液比例控制信號及加熱功率控制信號，通過32路開出點(diǎn)輸出各種開關(guān)量輸出信號。

4.金剛石壓機(jī)自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　六面頂金剛石壓機(jī)自動控制系統(tǒng)軟件由工控組態(tài)軟件與可視化編程語言相結(jié)合編制而成，其中工藝設(shè)定曲線由可視化編程語言編寫，幫助文件采用網(wǎng)頁HTML形式編制，調(diào)用IE瀏覽器瀏覽;其他全為使用工控組態(tài)軟件組態(tài)而成。通過 DDE 方式進(jìn)行工控組態(tài)軟件與可視化編程程序間的雙向動態(tài)數(shù)據(jù)交換。壓機(jī)工藝流程及監(jiān)控系統(tǒng)主畫面和其他相關(guān)畫面可通過觸摸屏點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕自由切換，可實現(xiàn)工藝流程動態(tài)圖形顯示、實時數(shù)據(jù)棒形圖顯示、實時數(shù)據(jù)趨勢曲線顯示、參數(shù)越限報警以及實現(xiàn)壓力、功率工藝曲線的快速設(shè)定;實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)記錄與追憶;在符合*口令的前提下進(jìn)行各控制系統(tǒng)參數(shù)的在線整定。

　　4.1系統(tǒng)特點(diǎn)與控制功能

　　¨ 采用電液比例控制技術(shù)，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力、超高壓壓力及六缸位移的連續(xù)控制。

　　¨ 采用工業(yè)控制計算機(jī)控制技術(shù)，實現(xiàn)全視窗界面、觸摸屏操作，技術(shù)*、操作方便，控制可靠。

　　¨ 采用高精度位移傳感器及懸臂式位移檢測機(jī)構(gòu)測量六缸的位移，定位控制精度大幅提高;提出新型控制算法，利用六面頂金剛石壓機(jī)系統(tǒng)油缸的單向容量特性，實現(xiàn)無超調(diào)、無余差的六缸定位控制;采用新型的壓機(jī)充液同步調(diào)整控制方案，各缸可單獨(dú)調(diào)整，相互影響小，調(diào)整方便。

　　¨ 開發(fā)成功壓力、功率工藝曲線程序設(shè)定模塊，用戶可自由設(shè)定多達(dá)15段折線組成的程序升壓、升功率曲線，設(shè)定、修改、保存非常方便、直觀，并可預(yù)存大量的工藝設(shè)定曲線;通過 DDE 進(jìn)行工控組態(tài)軟件與工藝曲線程序設(shè)定模塊間的雙向動態(tài)數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)同步實時顯示。

　　¨ 聯(lián)通超壓階段跟蹤程序設(shè)定曲線，控制良好、保壓平穩(wěn)，波動小，有利于金剛石的合成;采用自動補(bǔ)償控制方法實現(xiàn)功率控制，有效地克服了電網(wǎng)電壓的波動對合成的影響。

　　4.2 壓機(jī)的定位控制與同步調(diào)整設(shè)計

　　傳統(tǒng)的六面頂人造金剛石壓機(jī)六缸定位控制方法基本上采用的是位式控制方法，在“空程前進(jìn)”工步時由感應(yīng)式接近開關(guān)檢測三個活缸是否到達(dá)停錘位，一旦到達(dá)即切斷液壓油缸的供油;而在“充液”工步則不再控制六缸的定位。此方法的不足表現(xiàn)在：①“空程前進(jìn)”工步時停錘不準(zhǔn)，易產(chǎn)生壓不。