摘要
．人工合成金刚石技术是利用超高压、高温技术来人工合成金刚石晶体的新兴技术。该技术的应用使金刚石生产工业化成为现实。我国的人工合成金刚石技术近些年发展迅速，总产量位居世界前茅。但由于腔体及控制技术的原因，产品以中、低档的金刚石为主，缺乏国际竞争力。
近些年来，我国压机吨位及合成腔体均有较大的提高，但控制技术并没有跟上，特别是老型压机的控制技术还停留在初级阶段，对控制系统的改造尤为迫切。
本课题就是在此背景下，对六面顶压机的控制系统进行了研究改造，所做的主要工作和效果如下：
１．根据系统要求选择合适的工控机及输入输出板卡，选择组态软件。
２．在对控制过程深入了解后结合操作人员的经验及意见、要求设计控制程序，完善控制功能，特别是增加了以往无法实现的功能，方便了操作。
利用数据记录、统计功能，可快速的调整参数、检查处理报警信息，以
提高控制品质，排除系统故障及隐患。
３．监控画面的组态充分考虑操作工的意见，将画面设计的直观明了，使操作尽量简化，减少人工操作，提高工作效率，同时也减少了误操作，提
高了系统的可靠型。
４．根据系统的特点，采用自调整因子模糊控制策略对温度进行控制，压力的控制采用带死区的比例控制策略进行控制，取得了理想的控制效果。关键词：人造金刚石、六面顶压机、工控机、组态软件、模糊控制
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ—ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｄｉａｍｏｎｄｉＳａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｐｒｏｄｕｃｅｄｉａｍｏｎｄｃｒｙｓｔａｌｏｎ曲ｅｃｏｎｄｉｆｉｏｎｓｏｆ髓ｅｓｕｐｅｒ．ｐｒｅｓｓｕｒｅ．坊ｅｓｕｐｅｒ．ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｍａｋｅｓ
ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｄｉａｍｏｎｄｓｂｅｃｏｍｅｒｅａｌｉｔｙ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔ
ｙｅａｒｓ．ｏｕｒａｒｔｉｆｉｃｉａｌ．ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
ｄｉａｍｏｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｓｒａｐｉｄｌｙａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｅｘｃｅｅｄｓ
ａｎｙｏｔｈｅｒｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｆｏｒｒｅａｓｏｎｏｆｔｈｅｃｈａｍｂｅｒａｎｄｃｏｎｔｒ０１ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＯｕｒｐｒｏｄｕｃｔｑｕａｌｉｔｙｉｓｓｔｉｌｌｒｅｓｉｇｎｅｄｔｏｔｈｅｍｉｄｄｌｉｎｇｏｒｌｏｗｓｔａｔｅａｎｄｉＳｓｈｏｒｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓ．
ＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓＯｕｒｄｉａｍｏｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ
ｔｏｎｎａｇｅａｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｃｈａｍｂｅｒｈａｖｅ
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Ｉｎｓｕｃｈａｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｔａｓｋｉＳｔｏｓｔｕｄｙａｎｄｒｅｆｏｒｉｌｌ也ｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｈａｖｉｎｇ６－ｓｕｒｆａｃｅ坊ｅｄｉａｍｏｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ．功＃ｍａｉｎｗｏｒｋａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓａｒｅｓｈｏｗｎａｓｆｏｌｌｏｗｓ：
１、Ｃｈｏｏｓｅｓｕｉｔａｂｌｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，Ｉ／０ｂｏａｒｄｓａｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．
２、Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ
ｐｒｏｇｒａｍｓ，ｐｅｒｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｍａｄｅｓｐｅｃｉａｌｌｙａｄｄｉｎｇｓｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ
ｔｈｅｏｐｅｒａｔｏｒ’Ｓｅｘｐｅ６ｅｎｃｅａｎｄｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｗｈｉｃｈｈａｓｎｅｖｅｒｂｅｅｎｒｅａｌｉｚｅｄｂｅｆｏｒｅ．Ｉｔｍａｋｅｓ恤ｅｃｏｎｔｒｏｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｂｅｃｏｍｅｅａｓｙ．Ｔｈｅｓｅ
ｆｉｍｅｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｅｆａｓｔａｄｊｕｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ、ｃｈｅｃｋｉｎｇａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗａｒｎｉｎｇｓｉｇｎａｌｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅ
ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｆａｉｌｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｈｉｄｄｅｎ１１＂ｏｕｂｌｅｓ．
３、Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｓｉｍｐｌｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｏｓｉｍｐｌｉｆｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｒｅｄｕｃｅ
ｔｈｅｍａｎｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｉｍｐｒｏｖｅＷＯｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｍｉｓｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｏｒ’Ｓｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ，conf
４、Ａｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈｔｈｅｄｅａｄｚｏｎｅｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｓｙｓｔｅｍ’Ｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｌｌｉｄｅａｌｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔｓ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ－ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｄｉａｍｏｎｄ，６－ｓｕｒｆａｃｅｄｉａｍｏｎｄｐｒｅｓｓｅｒ，
ＩＰＣ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ，ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤壅盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：｛条辱牵签字日期：２。口３年萝月／’日
学位论文版权使用授权书
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第一章绪论
１．１课题的提出
金剐石作为一种天然矿物，其具有一系列极其优异的物理性质。它具有极高的硬度，是迄今地球上最硬的物质，在莫氏硬度中（以１０种矿物为基准来确定ｌ～１０的硬度值），金刚石的硬度为ｉ０［１】；杨氏模量最大，约为１１００ＧＰａ；热导率最高，可达３３Ｗ／ｃｒｎ·Ｋ（３００Ｋ时）；
声速最快，约为１８．２ｋｍ／ｓ；最耐磨，在空气中的摩擦系数为Ｏ．１；透波波段最宽；电阻大；空穴迁移率最大等优异性质［２１。
总之，金刚石是一种超硬材料、导热材料、声学材料、光学材料、敏感材料和半导体材料等。随着现代工业和科学技术的不断发展，金刚石以其一系列优异的物理机械特性使其应用领域正逐渐扩大。目前金刚石已成为工业，特别是国防和尖端科技领域中不可缺少的超硬材料。
然而天然金刚石的资源有限，远远满足不了工业上对金刚石日益增长的需要，这就促使人们研究人工制造金刚石的方法。
１９５４年１２月１６日，ＧＥ公司采用静态高压高温法（静压法）以粉末态的金属和石墨为原料，首次成功合成出人造金刚石晶体。使合成温度由２５００～３０００’Ｃ下降到１２００～１６００。Ｃ；合成压力由１２—１３ＧＰａ下降到５．５～６ＧＰａ。这使金刚石生产工业化成为现实。７０年代初美国Ｇ．Ｅ．Ｃｏ发明的以Ｃｏｍｐａｘ为代表的系列产品及我国自行研制的Ｎｉ—Ｓｉ体系，丽（ＴｉＨ）一Ｓｉ．Ｂ体系的人造金刚石烧结体系列产品，用其制作的金刚石工具，加工精度高、速度快、寿命长。从而使人造金刚石进入全面代替天然金刚石而制作工具的时代【１ｌ。
人造金刚石单晶是一种利用超高压高温技术人工合成的金刚石晶体，化学成分和晶体结构与天然金刚石相同，是一种极为重要的超硬材料，属国家鼓励发展的高新技术产品。
目前，美国的ＧＥ、英国的ＤｅＢｅｅｒｓ、德国的Ｗｉｎｔｅｒ公司在超硬材料生产、烧结技术水平、超高压高温腔体容积、温度、压力控制技术水平、生产规模、产品品种、质量、检测技术、应用技术等方面都处于领先地位。他们掌握着生产高档金刚石的先进技术，垄断着世界市场，经济效益十分显著ｐｊ。
我国自１９６０年１０月开始研制人造金刚石，经过两年多的努力，１９６３年在国产３００吨６１型两面砧超高压装置上，以高纯石墨粉为原料，以镍铬合金为触媒，在７．８万ＧＰａ和１３７５—１５５０＂Ｃ的条件下合成成功我国第一颗人造金刚石巩从此我国的人造会刚石行业发展迅速■见表ｉ－１。
２堂塑矍堡主丝苎
茎二兰堑笙
｝年份１９７０１９８０１９８５１９９０
１９９４１９９６产量（万克拉）４６４５０１７００４３００２４００３２０００
表１－１人造金刚石产量
虽然我国人造金刚石的产量迅速增加，但是，产品却是以中、低品级金剐石产品为主。通过对比各种数据，我们了解到美国ＧＥ的超硬材料品种有２７种，英国ＢｅＢｅｅｒｓＣｏ超硬材料的品种有２８种，而我国超硬材料品种只有９种。这些品种中，ＪＲｌ树脂结合剂砂轮用的低品级金刚石占到总量的８０％，但标志着国际先进水平的一些高品级的ＳＤＡｌ００、ＳＤＡｌ００Ｓ、ＳＲＤＣＢＮ５００、ＣＢＮ５５０及Ｃｏｍｐａｘ、Ｇｏｏｓｅｔ、Ｓｙｎｄｉｅ、Ｓｔａｃａｐａｘ产品我们还不能生产。在激烈的国际市场竞争中，我国的金刚石产业处于不利的位置。
造成上述差距的技术原因是我们的超高压高温装置的反应腔体积小、压力、温度控制技术落后，其次是分选技术没有跟上。
我国的人造金刚石产业经过十多年特别是近几年的发展，压机吨位由６ｘ８ＭＮ发展到６×１２ＭＮ，６×１６ＭＮ，乃至６ｘ２０ＭＮ，为高品质级金刚石的研究及产业化提供了越来越优越的外部条件。但仅仅靠提高合成设备的吨位和腔体并不能从整体上带动我国人造金刚石品质和产量的提升。通过上面的分析我们知道压机控制系统是影响金刚石品级的重要因素。因此，在提高吨位和合成腔体积的同时，必须对现有的压机控制系统进行改造，使其能满足生产高品质金刚石的要求。
在金剐石压机控制系统方面，虽然近些年也有一些控制系统采用了可编程序控制器（ＰＬＣ）提高了电控系统的可靠性。但是，压力、温度两参数的控制方式没有多大变化，依然为电触点压力表和调压器控
制，严重的阻碍了人造金刚石水平的提高【６】。六面顶压机上采用的ＰＬＣ虽是两位控制，也属计算机的一种应用，它取代了很多的中间继电器、时间继电器等，使压机动作的可靠性大大提高。而该类控制系统重要的是应当解决合成压力、温度两大参数的精确控制，以满足合成金刚石所需的高压、高温的合成工艺要求【７Ｊ。
目前随着技术的发展，计算机已能满足在恶劣环境条件下可靠的控制功能。将计算机控制技术应用于六面顶压机，会大大提高控制系统的可靠性并完善控制功能。对提高压力和温度控制技术水平和金刚石品级的提高及其产业化将起到推动作用。

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