安徽?？松萍技瘓F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的復雜工藝流程特點，設(shè)計研發(fā)了一套六面頂金剛石壓機計算機自動控制系統(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、機械加工、光學儀器等領(lǐng)域得到廣泛應用。

　　六面頂金剛石合成壓機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. 六面頂金剛石壓機的生產(chǎn)流程

　　人造金剛石壓機的上、前、右、下、后、左六個油缸頂錘從分別六個方向向位于壓機中心的石墨葉臘石合成塊運動，從而構(gòu)成六面頂壓機;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中心，按下“空程前進”按鈕，上、前、右三個活缸頂錘前進至停錘位，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，進入“充液”工步，六缸頂錘同時向壓機中心前進，將石墨葉臘石合成塊壓緊，隨即進入“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、壓力跟蹤預先設(shè)定的工藝設(shè)定曲線，加熱和保壓時間到達后系統(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、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?，F(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路開出點輸出各種開關(guān)量輸出信號。

4.金剛石壓機自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　六面頂金剛石壓機自動控制系統(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擊相應按鈕自由切換，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*口令的前提下進行各控制系統(tǒng)參數(shù)的在線整定。

　　4.1系統(tǒng)特點與控制功能

　　¨ 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;采用新型的壓機充液同步調(diào)整控制方案，各缸可單獨調(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，并可預存大量的工藝設(shè)定曲線;通過 DDE 進行工控組態(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”工步時由感應式接近開關(guān)檢測三個活缸是否到達停錘位，一旦到達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”工步時停錘不準，易產(chǎn)生壓不。