生产管理系统实验报告

生产管理系统实验报告（通用8篇）

生产管理系统实验报告 篇1

实

验

报

告（工商管理学院适用）

课 程 名 称: 生产运作管理 课 程 代 码: 101207869 学院(直属系): 工商管理学院

年级/专业/班: 2013级工商管理2班 学 生 姓 名: 梁代超 学 号: 3120130702133 实 验 成 绩: 任 课 教 师: 杨小杰

实验时间：2016 年6月

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目录

一、实验目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

二、使用工具、材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

三、实验过程（操作步骤、过程）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

1、账套初始化„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

2、生产基础资料练习„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

3、计划管理系统练习„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

4、生产车间管理练习„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

四、实验分析与总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

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一、实验目的

生产运作管理实验是在理论课程的基础上，通过一种体验式的互动学习让学生认识到企业生产管理的运作方式和方法，提升管理能力。该课程涉及供应链管理、计划管理、生产管理、质量管理等多个方面，复杂、抽象的生产运作管理理论以最直观的方式让各位学生去体验。学生的学习过程接近企业实战，会遇到企业生产管理中常出现的各种典型问题，学生们必须一同分析问题，制定决策，组织实施。这个参与的过程可以激发学生们的学习热情，也就是在这样成功与失败的体验中，学生们可以学到管理知识，掌握管理技巧，感受到管理真谛，并可加强学生之间的相互沟通和理解，突显出团队的协作精神，培养学生作为企业管理者所必须具备的素质。

二、使用工具、材料

1.金蝶K3软件及配套电脑设备 2.生产管理实验指导书

三、实验过程（操作步骤、过程的简要介绍）

本次模拟实验，主要是模拟南海海工实业有限公司的生产运营管理。通过对南海海工实业有限公司的套账、物料、生产作业计划等的录入和安排，让我们认识企业的生产运作过程中的详细流程和要求。

本次模拟试验过程主要包括三个阶段：账套初始化、生产基础资料练习、计划管理系统练习和生产车间管理练习。

（一）账套初始化

套账初始化模块为企业各生产部门和物料以及员工资料进行录入和代码设置，是整个实验开始的数据基础。其中包括了增加工作中心资料、增加工序资料和增加物料资料三个部分：

第一节 增加工作中心资料

首先我们熟悉系统，包括系统的功能、流程、使用方法等。然年后根据实验指导书的操作步骤依次录入工作中心代码、工作中心全名、工作中心名称以及所属部门等信息。其中又包括了剪切、冲压、机加等部门，为不同的部门进行工作分配和代码设置。

第二节 增加工序资料

进行各工序代码设置和各工序录入，熟悉生产所需工序，确认各工序之间的所属关系和

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彼此联系，为企业生产计划确定工序。

第三节 增加物料资料

这部分内容相对较多也比较繁琐，输入的信息也比较多。计价方法：原材料、半成品的计价方法采用加权平均法，产成品的计价方法采用分批认定法(批内移动平均)。

会计科目：所有原材料的销售收入科目为5102，销售成本科目为5405，存货科目为1211 所有半成品的销售收入科目为5102，销售成本科目为5405，存货科目为1241 所有产成品的销售收入科目为5101，销售成本科目为5401，存货科目为1243 默认仓库：原材料都入原料仓，半成品入半成品仓，产成品入产成品仓。

除ABS料和ABS水口料的数量精度为2，其余物料的数量精度为0，所有物料的单价精度为2。

（二）生产基础资料练习

这部分主要要求我们掌握K/3生产制造系统生产基础资料的处理工作，并录入生产基础资料的相关数据，并掌握如何维护。深刻理解物料属性设置与BOM类型的关系，理解BOM类型的应用场景。重点掌握BOM的维护功能。

1.基础资料维护

（1）增加资源清单资料，资源代码、名称、所属工作中心、关键资源否。记录每日加班班次和加班效率。

（2）维护生产类型录入类型代码、类型名称工序检验来源为生产任务还是工序汇报。（3）维护工种，录入工种名称、工种代码、标准工资和备注记录。（4）维护班制。

（5）维护生产线和物料对应关系，记录海工电扇和电扇头分别对应的两个不同生产线的不同关系。

（6）维护工艺路线，对工序一到工序五共五个不同工序路线进行维护。

（7）维护物料清单，在建立BOM时，首先要检查物料的属性设置是否正确，结合实际企业的业务场景，来理解和体会BOM类型的应用，体会BOM设置中几个关键参数，如偏置期、是否倒冲、损耗率、计划百分比等。

（8）在BOM建立完毕之后，进行低位码维护。2.工程变更与物料替代练习

（1）设置工程变更系统参数，建立工程变更申请，并审核，进行工程变更。（2）先建立物料替代关系，然后进行物料替代关系嵌套检查。

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（三）计划管理系统练习

在完成基础数据和生产数据的录入以后，根据我们实验过程中所处理的数据，掌握主生产计划的编制过程。掌握销售预测的编制、掌握主生产计划的系统参数设置、掌握主生产计划的编制过程。

1.编制销售预测

（1）增加产品销售预测单，确定产品购买客户和所需数量预计生产开工日期和完工时间。（2）将采购申请与产品预测关联，确认采购订单采购数量日期，以及是否交货。（3）建立销售订单，并进行销售预测准确率分析，根据销售订单确定所交货物。（4）进行预测冲销 2.编制和维护主生产计划（1）设置计划展望期。

（2）维护MPS计划方案，深刻理解MPS中各项参数的含义，以及对业务的影响关系。（3）根据前面录入的销售预测和销售订单，按照MTO的模式进行MPS计算。（4）查看MPS计算的结果，根据需要进行计划结果维护。（5）审核MPS计划订单。

（6）查看MPS的查询功能，进行需求反查。（7）查看MPS的日志，了解日志的内容。3.物料需求计划练习

（1）设置物料需求计划系统参数，维护计划展望期，维护MRP计划方案，查看MRP的系统参数设置。

（2）计算MRP，选取MPS的计算结果，按照MRP的向导进行计算。

（3）维护和查询MRP，查看MRP的计算结果，并进行采购计划、生产计划的投放，查看MPS/MRP的相关报表。

（4）MRP日志，查看MRP日志，了解MRP的计算过程。

（5）项目MRP，维护项目MRP的计算方案，增加销售订单，按照项目MRP进行计算，查询项目MRP的计算结果。

（6）物料替代清单，建立销售订单，指定该销售订单的物料替代清单，建立物料替代清单，并启用，设置替代物料的基本属性，设置物料替代的系统参数，设置MRP的计算参数，进 4

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行MRP计算，查询物料替代清单的结果。

（四）生产车间管理练习

生产车间在产品生产的整个过程中都扮演着极其重要的作用，通过这个模块实验，掌握生产任务的编制、下达、检验和汇报等整个处理流程，理解生产任务单生成的各种方式，掌握生产任务单的编制，掌握生产任务单的变更、改制等业务处理，掌握生产任务的汇报、投料、领料、物料 报废等业务的处理，掌握生产任务的相关报表编制。

1.编制和查询生产任务单

（1）根据前面MRP计算的结果，下达一个生产任务单。（2）或者通过销售订单来下推生成生产任务单。

（3）查询生产任务单，并对生产任务单进行分割，将上面的销售订单所生成的生产任务单分割为两张。

（4）选择生产任务单进行确认。（5）选择生产任务单进行下达。

（6）理解生产任务单手工结案和系统自动结案的操作条件。2.生产任务变更

（1）选择一张已经下达的生产任务单，提交任务变更申请，修改生产数量。（2）对生产任务进行变更。

（3）查询变更后的生产任务单，理解相关的影响。3.生产投料

（1）设置生产投料的查询条件。

（2）选择一张生产投料单进行锁库，确保该订单的生产有物料上的保障。（3）生成配套领料表。（4）查询生产投料的相关报表。

（5）选择一张生产投料单，提交生产投料变更申请。（6）对生产投料进行变更。

（7）查询生产投料变更的结果，并了解相关的影响。4.车间作业管理

（1）制定工序计划，提前安排各工序工作计划。

（2）修改网罩的物料属性的默认生产类型为“工序跟踪普通订单”。

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（3）增加销售订单，进行MRP计算。

四、实验分析与总结

通过这次实验，我更加清楚的了解到了生产运作管理的各个环节，认识到企业在生产管理方面的基本情况，为我以后参与企业管理打下了基础。这次实验经过账套初始化、生产基础资料练习、计划管理系统练习和生产车间管理练习等三个环节让我清晰的了解到了企业的生产运作过程中的详细流程和要求。

运营管理实验让我对我们生产运营的过程有了更加深刻的理解，通过动手这次实验，让我们将这门课的一些理论知识与实践相结合，巩固了我的理论知识。此外在实验过程中，要实事求是如实地记录实验数据和现象，不允许人为改动，教师要耐心引导学生积极思考、认真分析错误和产生误差的原因。然后，尽可能安排学生重做实验，直至得出正确的实验结果，因为我们小组就是遇见问题后去找问题原因在哪里时，发现是前面错了，于是我们就重新再做，最后做出了正确结果。

这次实验培养了我们在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力以及培养了良好的探究能力和科学道德，例如团队精神、交流能力、独立思考、实验前沿信息的捕获能力等；提高了学生的动手能力，培养理论联系实际的作风，增强创新意识。

生产管理系统实验报告 篇2

柔性自动生产线是把多台可以调整的机台联合在一起, 再配以自动运送装置组合在一起的机器体系, 它可以让产品生产实现全自动化。柔性自动生产线它包含了加工设备、检测设备、装卸设备和运输设备, 这些机台联合在一起就可以形成一条高质量、高效率的自动生产线, 从而实现产品自动生产。在工作效率、加工质量、产品更换和生产成本上都有所改善。而一条完整的生产线是由检测系统、机器本体、中央信息处理器、输入和输出设备及执行机构5个部分组成。

PLC是一种可编程逻辑控制器, 主要针对内部存储程序使用, 不仅可以进行逻辑运算和顺序控制, 还可以执行算术操作等指令, 通过改变数字或者模拟式的输入/输出方式来控制各类机械的运行过程或生产过程, 在系统方面它属于数字运算操作系统。

2 基于PLC的自动生产线实验仿真系统的总体设计

PLC生产线的实验仿真系统包括5个单元, 即供料、加工、装配、输送和分拣, 这5个单元都有各自的职责和作用。首先由供料单元把需加工的工件放置在供料台上, 等待下一个单元进行下一个环节;而输送单元的工作就是通过机械手装置把物料台上的工件输送到指定地点进行加工;加工单元的作用就是把输送单元送来的工件放置到冲压设备中进行冲压, 冲压完成之后, 输送单元的机械手把加工完的工件送回物料台;装配单元是负责装配, 在已加工过的工件中装配其他所需小工件;而分拣单元就是对装配好的工件进行检查分类, 按照颜色或规格的不同, 把工件进行分类挑选。

3 输送单元的详细设计

输送单元在整个生产线实验仿真系统中是一个很重要的环节, 因此, 它需要执行的任务就比较多。其主要作用是通过机械手进行操作, 把指定的工件输送到指定的位置, 因此对输送单元中机械手的精确度有较高的要求。机械手和点击传动是输送单元必不可少的零件, 除此之外, 它还包括PLC和指示灯等模块。

输送单元对网络、电机定位和机械手装置都要实行严格的控制, 如图1所示为输送单元的工作流程图, 图2为输送单元的框图。

根据输送单元对于控制的要求, 绘制如图3所示的PLC控制系统原理图。

机械手动作的主要顺序如图4所示:

自动生产线的实验仿真系统使用集成驱动器来驱动步进电机。最常用的步进电机是Kinco型号的三相步进电机, 驱动器选择Kinco。这种驱动器与其他驱动器相比具有几个独特的优点:在驱动时它的内部直流电压可达到40V左右;在交流驱动时输出的电流为三相正弦交流电;电机每转一个齿距脉冲数可达到10000步;电机在非工作状态下会自动启动减少电流量的按钮, 这样就阻止了电机过量发热;运行过程中很少出现步进电机中的爬行和共振现象, 只有启动开关才能发挥三相电源中流过每相负载的电流的作用;影响信号的输入电路采用的是光祸隔离的方式。

4 结语

为了保证自动生产线的实验仿真系统符合要求, 需对系统进行适当检测和调试。对系统的调试可分为几个部分, 首先检查硬件电路的连接并进行适当的调试、对生产线的数据传输和网络连接进行调试, 将PLC的功能发挥出来。对设备出现的故障进行全面的分析和处理, 找出故障位置, 修理故障点, 让系统运转正常。其中最主要的是分析故障出现的原因, 针对故障现象对其线路进行严格的检测, 找出故障点的准确位置进行维修。本实验的仿真系统可以针对理论与实际相结合, 确保实验设计方案的实用性。

摘要：自动生产线指的是生产的自动化, 而柔性指的是可以进行调整的生产线, 生产线的自动化不仅降低了生产成本, 还提高了生产效率, 但它在生产上也存在一定的缺陷。文章介绍了在柔性自动生产线上, 将PLC和气动控制系统融入其中, 重新设计一款自动化生产线实验仿真系统, 该系统与过去相比具有更强的稳定性和新颖性, 同时也创建了教学实验仿真平台。

关键词：PLC,柔性自动生产线,实验仿真系统

参考文献

[1]祝恒云, 严潮红, 李靖谊.基于Web的自动化生产教学实验仿真系统的平台设计[J].南京工业职业技术学院学报, 2003, 3 (4) .

生产管理系统实验报告 篇3

关键词：生产系统、建模与仿真、工业工程、Flexsim

【中图分类号】G642.3

1.引言

在项目前期规划、投资平衡分析、生产物流控制、资源分配、作业排序等生产制造领域，计算机仿真发挥了巨大作用，通过建立生产系统模型，采用计算机仿真软件模拟出真实生产运行状态和时间变化规律，对真实生产系统的性能和实际参数进行估计和判断，进而反映出系统运行本质规律，做出建立或改进系统的决策[1-3]。《生产系统建模与仿真》课程是《工业工程》、《系统工程》学科的专业课程，在课程设置上起着连接《基础工业工程学》、《系统工程》、《物流工程》、《现代制造工程》、《仓储规划与设计》等课程的桥梁与纽带作用，因此更强调建模理论与仿真软件的应用。因此，如何结合机械类工业工程专业特点，探索《生产系统建模与仿真》的教学实践和教学方法是一个很有意义的课题。

本文分析了《生产系统建模与仿真》课程建设现状，结合重庆理工大学工业工程专业学生实际特点，提出面向实验和应用的《生产系统建模与仿真》课程教学的改革方法，以制造业生产和物流主要研究对象，探讨了教学改革的措施与教学方法。

2.《生产系统建模与仿真》课程教材及现状

生产系统的多样性和复杂性，使其很难通过建立物理模型或采用实验的方法对其进行检验和评价，因此，借助软件和计算机技术模拟生产系统环境可节约成本，对未知情况进行提前预测。我国大学《生产系统建模与仿真》课程授课对象主体分为两类：一类是机械类工业工程专业学生，一类是管理类专业学生。普遍采用的教材有孙小明：《生产系统建模与仿真》，上海交通大学出版社；张晓萍主编：《物流系统仿真原理与应用》，中国物质出版社；苏春：《制造系统建模与仿真》，机械工业出版社；王亚超、马汉武主编：《生产物流系统建模与仿真》，科学出版社；王道平、张学龙主编：现代物流仿真技术，北京大学出版社。重庆理工大学工业工程系采用教材为王亚超、马汉武主编的《生产物流系统建模与仿真》，其它为参考资料。该教材上篇主讲系统仿真理论，下篇主讲基于Witness系统建模与仿真实例分析[4]。借助工业工程系正版Witness软件，该课程对学生了解生产计划、物流运行情况有很直观的认识。但该教材也存在明显的缺点。

3.教学改革措施及方法

通过与学生沟通、调研和实践，认为《生产系统建模与仿真》课程可从优化教学内容，加强实验环节、以应用为导向、举一反三，建立以培养知识 （Knowledge）、能力（Ability）、素质（Quality）三位一体的高级应用型专门人才为目标的开放性教学系统等几个方面开展教学改革。

（1）优化教学内容

根据学时设置不同，将授课理论内容重点集中在生产系统、离散事件系统仿真、加工系统、排队系统、系统仿真的概率统计知识等方面。理论教学主要采用讲授和课堂讨论相结合的方式，通过课堂报告和课程论文检验理论教学效果。另一方面，教师结合企业生产实际设计案例，供学生学习和体会。在实验仿真中，教师主要采用引导式教学，启发学生根据约束条件设计系统模型，然后进行仿真，提出改进措施。

（2）加强实验环节、以应用为导向、举一反三

针对本科学生就业实际和知识结果，重点加强实践环节，并应用为导向来设计生产系统仿真模型和案例，仿真模型为工程实际项目或案例，加深理解理论教学知识点，掌握一门系统仿真应用软件。为此，工业工程系在2011年新修订的教学大纲中，增加了实验环节课时量，之前实验课时为8学时，现在增加到16个学时，突出了实验的作用。另外在实验过程中，设计实际生产和制造情境，以应用为导向，将模型举一反三。

（3） 建立以培养知识、能力、素质三位一体的高级应用型专门人才为目标的开放性教学系统

深化教学改革人才培养模式，要根据社会需要和专业自身特点设计人才培养目标。重庆理工大学工业工程专业于2003年开办，结合机械类和理工科大学的特点，工业工程专业人才培养目标可定位为知识（Knowledge）、能力（Ability）、素质（Quality）三位一体的高级应用型人才（KAQ），该人才培养模式的组织样式和运行方式如图2所示[5]。

图2 KAQ人才培养模式路径演化图

基于工业工程KAQ人才培养模式，在《生产系统建模与仿真》课程的教学活动中应拓展相关知识，进行其他各种教育活动，注重知识传授的综合性和拓展性。因此，在教学中强调生产系统建模知识能更广泛的涵盖专业技术、物流、经济管理等领域，实现以基础知识为前提、专业理论为支撑，综合知识为辅助的知识体系，并把该课程教学资料和实验视频上网，建立一套开放教学系统。在能力整合方面强调举一反三、灵活贯通，能根据同一模型针对不同的案例进行整体设计和优化。在素质教育方面，强调能综合利用建模与仿真知识实现专业拓展，打破现有固有成规，利用所学知识完成创造性建模工作和技术发明。

4.结论

《生产系统建模与仿真》涉及计算机、制造系统、数学建模等多方面的理论和知识，具有多学科、多系统相互关联的理论体系。本文分析了重庆理工大学工业工程系《生产系统建模与仿真》课程教学内容，提出了面向实验和应用的教学体系改革思路，以加强实验环节，应用导向，培养KAQ三位一体应用性人才为驱动目标，优化教学内容、结构，锻炼学生实际动手能力，不断激发学生创新意识，最终提升学生的知识水平和综合素质。

参考文献：

[1] 谢美华，严奉霞. 系统科学专业《系统建模与参数估计》课程教学改革[J]. 高等教育研究学报，2010，33（4）：107-109.

[2] 刘兴堂，刘力，宋坤，等. 对复杂系统建模与仿真的几点重要思考[J]. 系统仿真学报，2007，19（13）：3073-3075，3104.

[3] 曹星平，邱晓刚，黄柯棣. 建模与仿真确认框架[J]. 系统仿真学报，2005，17（1）：252-254.

[4] 王亚超，马汉武，陈友玲等. 生产物流系统建模与仿真[M]. 科学出版社，2010，8.

实验4生产者消费者问题报告 篇4

实验（实习）名称 生产者-消费者问题的模拟实现 实验（实习）日期 2014.11.30 得分 指导教师 陈遥

系 计算机

专业 计科 年级 12级

班次 2 姓名 唐薇 学号 20122308061

一、实验目的

本实验的目的是通过编写和调试一个解决生产者–消费者问题的简单模拟程序，进一步深入理解课堂教学中讲授的进程同步问题，以及用于解决同步问题的信号量机制的基本思想，即通过研究进程同步和信号量机制实现生产者消费者问题的并发控制，以便阶段性地巩固学习成果。

二、实验内容

（1）概述

说明:有界缓冲区内设有20个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数。

编制程序模拟解决生产者-消费者同步问题。具体设计要求:(1)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的全部内容,当前指针位置和生产者/消费线程的标识符。(2)生产者和消费者各有两个以上。(3)多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码。（2）设计原理

通过一个有界缓冲区把生产者和消费者联系起来。假定生产者和消费者的优先级是相同的，只要缓冲区未满，生产者就可以生产产品并将产品送入缓冲区。类似地，只要缓冲区未空，消费者就可以从缓冲区中取走产品。应该禁止生产者向满的缓冲区送入产品，同时也应该禁止消费者从空的缓冲区中取出产品，这一机制由生产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。与计算打印两进程同步关系相同，生产者和消费者两进程Producer和Consumer之间应满足下列两个同步条件：

• 只有在缓冲池中至少有一个缓冲区已存入消息后，消费者才能从中提取信息，否则消费者必须等待。

• 只有缓冲池中至少有一个缓冲区是空时，生产者才能把消息放入缓冲区，否则生产者必须等待。

为了满足第一个同步条件，设置一个同步信号量full，它代表的资源是缓冲区满，它的初始值为0，它的值为n时整个缓冲池满。这个资源是消费者进程Consumer所有，Consumer进程可以申请该资源，对它施加P操作，而Consumer进程的合作进程生产者进程Producer对它施加V操作。同样为了满足第二个同步条件，设置另一个同步信号量empty，它代表的资源是缓冲空区，它的初始值为n，表示缓冲池中所有缓冲区空。信号量full表示可用缓冲区数量，信号量empty表示缓冲区数量，设置整型变量：存入指针in和取出指针out。

为解决生产者/消费者问题，应该设置两个资源信号量，其中一个表示空缓冲区的数目，用g_hFullSemaphore表示，其初始值为有界缓冲区的大小SIZE_OF_BUFFER；另一个表示缓冲区中产品的数目，用g_hEmptySemaphore表示，其初始值为0。另外，由于有界缓冲区是一个临界资源，必须互斥使用，所以还需要在设置一个互斥信号量g_hMutex，初始值为1.P原语的主要动作是：

• sem（信号量）减1；

• 若sem减一后仍大于或等于零，则进程继续执行；

• 若sem减一后小于零，则该进程被阻塞后入与该信号相对应的队列中，然后转进程调度。V原语的操作主要动作是：

• sem加1；

• 若相加结果大于零，进程继续执行；

③若相加结果小于或等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一等待进程然后再返回原进程继续执行或转进程调度。

采用的同步方法：

1）利用函数CreateMutex(NULL,FALSE,NULL)创建互斥信号量g_hMutex，表示缓冲区当前的状态，若为true时，则表示缓冲区正被别的进程使用。三个参数表示的意义分别为：指向安全属性的指针，初始化互斥对象的所有者,指向互斥对象名的指针。

2）利用函数CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1, NULL)创建缓冲区空的信号量g_hFullSemaphore，值为true时表示缓冲区已满。四个参数分别为：表示是否允许继承、设置信号机的初始计数、设置信号机的最大计数、指定信号机对象的名称（-1是因为计数从开始）。

3）利用函数CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL)创建缓冲区满的信号量g_hEmptySemaphore，该值为true时表示缓冲区为空。

程序清单 1.存储结构定义

利用信号量解决生产者消费者问题

const unsigned short SIZE_OF_BUFFER = 20;//缓冲区长度 unsigned short ProductID = 0;//产品号

unsigned short ConsumeID = 0;//将被消耗的产品号

unsigned short in = 0;//产品进缓冲区时的缓冲区下标 unsigned short out = 0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标 int g_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//缓冲区是个循环队列 bool g_continue = true;//控制程序结束 HANDLE g_hMutex;//用于线程间的互斥

HANDLE g_hFullSemaphore;//当缓冲区满时迫使生产者等待 HANDLE g_hEmptySemaphore;//当缓冲区空时迫使消费者等待 DWORD WINAPI Producer(LPVOID);//生产者线程 DWORD WINAPI Consumer(LPVOID);//消费者线程

2.算法相关的函数

（1）创建各个互斥信号以及生产者线程和消费者线程的函数在如下主函数里面所示： int main(){ //创建各个互斥信号

g_hMutex = CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);g_hFullSemaphore=CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);g_hEmptySemaphore = CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);//调整下面的数值，可以发现，当生产者个数多于消费者个数时，//生产速度快，生产者经常等待消费者；反之，消费者经常等待。const unsigned short PRODUCERS_COUNT = 3;//生产者的个数 const unsigned short CONSUMERS_COUNT = 1;//消费者的个数 //总的线程数

const unsigned short THREADS_COUNT=PRODUCERS_COUNT+CONSUMERS_COUNT;HANDLE hThreads[THREADS_COUNT];//各线程的handle DWORD producerID[PRODUCERS_COUNT];//生产者线程的标识符 DWORD consumerID[CONSUMERS_COUNT];//消费者线程的标识符 //创建生产者线程

for(int i=0;i< PRODUCERS_COUNT;++i){ hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);if(hThreads[i]==NULL)return-1;} //创建消费者线程

for(i=0;i

//生产一个产品。简单模拟了一下，仅输出新产品的ID号 void Produce(){ std::cerr << “Producing ” << ++ProductID << “ *** ”;std::cerr << “Succeed” << std::endl;}（3）把新生产的产品放入缓冲区的函数： //把新生产的产品放入缓冲区 void Append(){ std::cerr << “Appending a product *** ”;g_buffer[in] = ProductID;in =(in+1)%SIZE_OF_BUFFER;std::cerr << “Succeed” << std::endl;}（4）输出缓冲区当前的状态的代码： //输出缓冲区当前的状态

for(int i=0;i

for(int i=0;i

DWORD WINAPI Producer(LPVOID lpPara){ while(g_continue){ WaitForSingleObject(g_hFullSemaphore,INFINITE);WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE);Produce();Append();Sleep(1500);ReleaseMutex(g_hMutex);ReleaseSemaphore(g_hEmptySemaphore,1,NULL);} return 0;}（2）消费者算法： //消费者

DWORD WINAPI Consumer(LPVOID lpPara){ while(g_continue){ WaitForSingleObject(g_hEmptySemaphore,INFINITE);WaitForSingleObject(g_hMutex,INFINITE);Take();Consume();Sleep(1500);ReleaseMutex(g_hMutex);ReleaseSemaphore(g_hFullSemaphore,1,NULL);} return 0;} • 运行结果分析

输入输出数据说明和分析：

该程序设置的缓冲区数据长度为20，生产者个数为3，消费者个数为1，程序启动后，生产者先进行生产，当3个生产者全部生产完之后，消费者开始从缓冲区中取出产品，当消费者取出一个后，生产者开始继续生产，当生产完3个之后，消费者开始从缓冲池中取产品，依次循环。

三、小结

管理信息系统实验报告 篇5

任务一构建用例图.......................................................................2

一、实验目的.................................................................................2

二、实验器材.................................................................................2

三、实验内容.................................................................................2 任务二构建类图...........................................................................8

一、实验目的.................................................................................8

二、实验器材.................................................................................8

三、实验内容.................................................................................8 任务三构建活动图.....................................................................10

一、实验目的...............................................................................10

二、实验器材...............................................................................10

三、实验内容...............................................................................10 任务四构建顺序图.....................................................................13

一、实验目的...............................................................................13

二、实验器材...............................................................................13

三、实验内容...............................................................................13 任务五构建协作图.....................................................................15

一、实验目的...............................................................................15

二、实验器材...............................................................................15

三、实验内容...............................................................................15 任务六构建状态图.....................................................................16

一、实验目的...............................................................................16

二、实验器材...............................................................................16

三、实验内容...............................................................................17 任务一构建用例图

一、实验目的

1.学会分析系统中的参与者和用例 2.掌握用例图的绘制方法

二、实验器材 1.计算机一台； 2.Visio 工具软件；

三、实验内容

1、分析ATM系统需求，按要求画出用例图;

2、建立一个学生管理信息系统的需求的用例图

3、建立管理借阅书籍的用例图

四、实验步骤

（一）ATM系统的用例图 1.分析

ATM自动取款机：客户可以取钱，存钱，查询余额，转帐，修改密码。

通过分析可找出如下几个参与者：(1)ATM（2）客户 通过分析得到如下用例：（1）存款（2）取款（3）查询余额（4）转帐（5）修改密码（6）打印收据

（二）学生管理信息系统的需求分析与完整的用例图 1 学生管理信息系统简介

学生管理信息系统主要为学校的学生处设计：方便学校学生处与学院学生口管理员方便管理学生，学生成绩由教务系统提供，教务系统提供相关的WEB service供学生管理信息系统调用。通过分析可找出如下几个参与者：

学生处管理员、学校领导（学校各种报表统计信息）、学院管理员、班主任（提供学生操行、查询等）、学院领导（学院各种报表统计信息）、学生、后勤管理人员（卫生管理、保卫处异常情况处理）、财务人员、考勤管理员（由副班长提供考勤信息）等 通过分析得到如下一些大的用例：

学生基本信息管理、考勤管理、成绩导入、学校各种报表信息（要求细化）、学院各种报表信息（要求细化）、个人成才规划、新学期注册，操行评定、学生任职信息系统、学生奖惩管理系统（要求细化，包括评优评奖等）、学生变动信息管理（培训内容、助学贷款情况、学校还款情况、勤工助学情况，党员管理），后勤卫生管理、保卫处的学生的异常情况处理、其它的具体由学生自 己定。

2.建立设计一个学生管理信息系统的需求分析

分析学生管理信息系统，建立系统需求分析，并要求画出系统功能框图,如学生管理信息系统的功能模块图如下

系统模块图如后勤卫生查询功能子系统模块图如下。3．建立一个学生管理信息系统的完整的用例图

完整的要求，就为每一类用户分配一个用例模型，如一般学生查询功能用例

要求分析其它参与者的用例模型（4）建立用例的文字描述 1．“基本信息查询”用例

用例编号：04010101用例名：基本信息查询

执行者: 学生自己、学生的班主任、辅导员及其它的特权用户。目的: 查询学生的基本信息，包括姓名、学号、家庭地址等信息。类型： 端点、基本的 级别：二级

过程描述：

用例名：财务信息查询

执行者: 财务人员、学生、学生的班主任、辅导员及其它的特权用户。

目的: 查询助学贷款情况、学校还款情况、勤工助学情况等信息 用例名：学生课程信息查询

执行者: 学生的班主任、辅导员及其它的特权用户。目的: 查询学生选课信息、课程信息、考勤信息等信息。

（三）管理借阅书籍用例图

图书管理员可以操作读者信息，对信息进行添加、删除、修改；也可以查询读者信息；并在读者进行借还书以及图书预约时过程中发挥一定的作用：如还书时超期罚款。

读者可以查询图书信息、当需要的书被借出时，可以进行预约；有需要的书时，直接借阅；但是如果读者借阅的书超过5本则不能再预约和再借出；如果小于等于5本则可以。借出的书超期要罚款。任务二构建类图

一、实验目的 1.理解类的基本概念 2.理解类间的关系 3.掌握类图的绘制方法

二、实验器材 1.计算机一台； 2.Visio 工具软件；

三、实验内容

（1）分析学生管理系统中的选课子系统中类及关系，然后画出它们的类图。（2）生态系统类图

四、实验步骤

（一）.选课子系统类图

分析学生管理系统中的选课子系统，通过分析可抽象出如下类：（1）学生类（2）管理员类

学生类和管理员类的属性较容易分析，这里只列出课程类的属性和方法： 1）课程名称（2）开课教室（3）课程号（4）授课教师（5）选课的学生

（3）课程类

（6）开课起始时间（7）允许选课的学生人数（8）设置课程号（9）设置课程名称（10）查询课程号（11）查询允许选课学生人数

（二）.类图2 动物生存需要水和氧气，鸟属于动物的一类，鸟有翅膀，大雁、企鹅、鸭都是鸟类，大雁南飞，以雁群为组织，唐老鸭也是鸭子。画出问题中相关类的关系图。任务三构建活动图

一、实验目的

1．熟悉活动图的基本功能和使用方法。2．掌握如何使用建模工具绘制活动图方法。

二、实验器材 1.计算机一台； 2.Visio 工具软件；

三、实验内容

（1）分析图书管理系统中管理员和读者的活动状态，画出管理员和读者的活动图。（2）分析学生管理系统，并画出详细的活动图，并用活动图细化用例图

四、实验步骤

（一）图书管理系统活动图 分析

在图书管理系统中管理员的活动如下： 处理还书 处理借书 处理罚款

读者的活动如下：

(1)登录(2)找书(3)预约(4)浏览 1.管理员活动 2.创建读者的活动图

（二）分析学生管理系统，并画出详细的活动图，并用活动图细化用例图

（1）学生基本信息保存的活动图

录入基本信息、点击保存、链接数据库、判定学号是否已存在、判定录入信息是否符合规范（日期信息、身份证号、邮编等信息）-保存。

任务四构建顺序图

一、实验目的 学会用顺序图实现用例

二、实验器材 1.计算机一台； 2.Visio 工具软件；

三、实验内容

1.分析系统需求，画出ATM登录的顺序图(一)ATM登录的场景

“登录成功”活动的执行顺序是：(1)插卡(2)读卡

(3)初始化登录屏(4)提示输入密码(5)密码输入(6)验证密码(7)密码有效(8)返回 任务五构建协作图

一、实验目的

1.学会协作图的绘制方法

2.掌握顺序图和协作图的相互转换。

二、实验器材 1.计算机一台； 2.Visio 工具软件；

三、实验内容

（1）分析系统需求，画出ATM取款的协作图。

四、实验步骤

客户在 ATM上取款的场景 ATM取款的场景分析：

(1)客户插入银行卡(2)读卡机读取卡号(3)初始化屏幕

(4)读卡机打开账户并提示输入密码(5)用户输入密码(6)验证密码

(7)屏幕提示选择操作(8)用户选择取款操作(9)银行账户扣除钱款(10)吐钱机提供钱和收据(11)用户取钱并退卡

任务六构建状态图

一、实验目的

1．熟悉状态图的基本功能和使用方法。2．掌握如何使用建模工具绘制状态图方法。

二、实验器材 1.计算机一台； 2.Visio 工具软件；

三、实验内容

（1）分析图书管理系统中的书和借书证的状态，画出它们的状态图；

（2）分析学生管理系统，并画出详细的状态图

四、实验步骤

（一）图书管理系统

图书业务有编目、书库、借出、阅览室、注销五种状态。引起状态变化的事件/动作

（1）图书到达后，经验收，等待编目（2）编目后可送入阅览室供阅览或进入书库（3）阅览室的书籍经批准予以注销（4）书库中的书主要用于借阅

（5）借出的书归还后入库，如果遗失，则注销 画出图书业务状态图

生产管理系统实验报告 篇6

系统名称：

医院运营管理信息系统（HRP）引入背景：

随着社会的发展和病人的增多以及医院内部管理问题，如何运用现代先进的管理思想及管理工具和开发技术来将医院的物流和资金流等方面的活动实时控制和集成处理，并以信息的形态及时地传递到各个科室和病人，做到对医院的物流、资金流和信息流的全面集成和统一管理，以避免医院以往的处方流失和无法有效控制成本费用的问题。在借鉴国外平台型医院信息化系统（HIS）的先进经验，并结合国内各家医院的传统管理模式和实际需求的基础上，开发了该医院运营管理信息系统（HRP）。

引入方式： 借鉴HIS--医院信息系统（Hospital Information System,HIS）是医院行业软件总称，是电子学领域中医学、信息学（Medicel Informatics）的重要分支。

其定义是：利用电子计算机与通讯设备，为医院所属各部门提供病人医疗信息（Clinkal Information System,CIS）和行政管理信息（MIS）的收集、存储、处理、提取和数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。

医院运营信息系统强调以病人医疗活动为主线进行管理。病人所有信息：临床的、服务的、用药记录、护理记录和费用信息等能被实时传递到医院各个部门、为医院管理和医疗分析提供便捷服务。产品开发依照卫生部《全国医院信息系统HIS基本功能规范》设计，并采用大量卫生行业信息分类编码，尊重各地区及各家医院管理不同要求。

我国医院运营管理信息系统的发展大体上经历了三个阶段: ①孤立应用阶段,如病案首 页、药品、器械、库房的管理等。这一阶段的特征是,各个应用之间相互独立,信息不能共享。

②部门级的应用阶段,如收费系统、药品从药库到药局的一体化管理、检验信息的采集与管理、以病案首页为中心的病人登记、疾病分类、医疗统计管理等。这一阶段的特征是,在一个局部系统内部存在多方面应用,它们之间信息可以共享,但局部系统与局部系统之间不能完善地集成。例如,病房与检验部门之间、检验系统与收费系统之间不能有效地交换信息。

③即目前正在发展的阶段,是较为完整的集成的医院运营信息系统阶段。这一阶段的主要特征是,从医院的总体上把握信息系统的功能,围绕病人在医院活动的各个环节构造系统的整体框架结构,各系统之间信息高度共享。组织参与情况：

第一，借助本公司已有“变革与创新”的信息化支撑平台软件。第二，我们金蝶HRP基于“国家卫生信息标准基础框架”，运用先进技术开发，以金蝶在众多国内医院管理咨询和资源管理的先进经验为基础、策划物资管理、设备管理、成本管理及决策支持等完整的信息化解决方案。第三，各医院通过引进金蝶这套管理系统，利用金蝶HRP的管理创新、流程优化、保障运营，来提升医院管理水平，达到服务和谐医疗的目的。

第四，根据医院财务管理的基准、医院高层领导和财务人员的报表需求和医院内部各个工作人员的合理化建议来作为参考标准。整体系统实施满足需求预计：

1、会计满足95%以上的需求；

2、医生满足90%以上的需求；

3、门诊收费人员满足80%以上的需求；

4、药房管理人员满足85%以上的需求；

5、药库管理人员满足80%以上的需求；

6、住院部管理人员满足70%以上的要求；

7、医院院长满足90%以上的要求； 开发过程：

1、首先详细了解“国家卫生信息标准基础框架”。

2、总结众多国内医院管理咨询和资源管理的先进经验作基础。

3、召集企业优秀员工组成技术攻关团队。

4、设计出涉及物资管理、设备管理、成本管理及决策支持等完整的信息化解决方案。

5、对该系统进行超负荷运营测试。对系统不足之处进行改进。

6、选择试点医院，对开发的系统进行实际情况检测，列出要改进的部分。使系统更符合用户群的需要。开发环境：

系统根据医院管理的行业特征，参照HRP管理思想和管理理念和管理信息系统的类型来确定系统技术架构、系统业务架构和系统实施方案。开发平台：

1.体系结构：基于 C/S结构，容易扩充到多层架构。2.数据库系统：Microsoft SQL Server 2000。3.网络操作系统：Windows NT/2000/2003 Server。4.主要开发工具：Visual C++6.0、Visual Basic 6.0。使用情况：

各大型医院纷纷采购这个信息管理系统，系统的社会应用程度很高。同时我公司也在跟进系统应用方面的研究，确保系统的升级和维护。

运营管理信息系统的结构图 系统带来的影响：

1、管理创新：“智慧医疗”管理理念和“智慧医院运营”管理思路的创新，必将实现政府、医院、患者等多方面的共赢。

2、优化医院运行效率：通过办公自动化与门户管理，将人员、事项、资源和项目形成一个联动的整体，完成“人找人”、“人找事”、“事找人”、“事找事”等医院内部不同协作事务的管理，显著地提高组织工作效率和执行力。

3、优化医疗成本控制：金蝶HRP强调事前计划、事中控制、事后分析“三部曲”的统一，合理控制医院运营成本。

4、保障医院战略有效实施：通过绩效管理、预算管理完成整个医院的战略目标和年度规划目标，解决过去医院战略和年度规划无法有效执行到位的问题。

5、保障实现院长负责制：为医院建立完善人、财、物内部管控机制和审计制度，通过医院智能分析系统（BI系统），实时洞悉医院各个业务环节，及时发现问题并进行梳理，保障院长负责制的有效执行和实现。

6、保障医疗质量和安全：通过资源流程管理以及绩效引导提升医疗工作质量，保障医疗安全实现管理信息集成化，搭建医院信息平台。

7、使病人能够更清晰和透明的了解自己在医院期间产生的费用。

8、能有效提高服务水平，让病人更满意。不足：

1、医院管理人员的培训工作不足，导致在使用的过程中，出现一些操作失误和对系统的损害。

2、对大型三甲医院的持续超负荷系统运营的估计不足。

3、系统易操作性不足，系统的智能化水平有待提高。改进方案：

1、将医院一定时间内的系统使用情况进行收集汇总。

2、分析系统开发中存在的不足之处。

3、对系统进行改进升级，满足不同客户的具体需求。

4、加强对医院操作人员进行培训，让其熟练使用。

5、逐步提高医院管理系统的智能化和自动化。

医院运营信息管理系统应用分析（HRP）

班级：09级公共事业管理

生产管理系统实验报告 篇7

关键词：ControlLogix控制器,机械手,自动生产线

0 引言

在工业现场批量生产中, 要求机器设备能自动地对工件进行检测、传送、加工、装卸、剔除废品, 通常把设备按工件的加工工序依次排列, 并用控制系统将各个部分的动作协调起来, 使其按照规定的工艺自动进行工作, 这种系统称为自动化生产线[1]。随着计算机技术、网络技术、现场总线技术的发展, 在结构和功能上, 对自动化生产线提出了更高的要求, 本文以辽宁工业大学的工业控制网络实验室为平台, 以罗克韦尔公司的Control Logix系列产品系统为控制核心, 设计自动生产线机械手控制系统实验模型, 该系统涵盖了计算机、工业控制网络、Device Net总线、Control Logix控制器、气动机械手、传感器等技术。

1 系统模型

该系统的结构如图1所示, 主要由PC机监控客户端、Ethernet/IP网络、控制模块Control Logix PLC、输入模块1756-IB16、输出模块1756-OB16、气动机械手、传感器、生产线组成。

1.1 PC机监控客户端

PC机监控客户端作为网络的一个工作站, 主要完成硬件组态, 创建控制器文件, 设置网络通信参数, 编写软件梯形图及监控生产线状态。

1.2 Ethernet/IP网络

开放式网络Net Linx结构一共有三层, 如图2所示, 以太网 (Ether Net) 、控制网 (Control Net) 、设备网 (Device Net) , 在三个应用层次上都有交叉和延伸。个人电脑作为控制系统中的工作站, 通过以太网 (Ethernet/IP) 与其他工业设备相互连接, 处于以太网层;PLC主机及各I/O接口模块构建成的控制器通过以太网模块接入到以太网层, PLC控制器及I/O接口模块处于控制网, 设备网应用于工业网络的底层, 在控制器和I/O设备之间实现通信。在这里选用1756ENB作为以太网模块[2]。

1.3 Control Logix控制器

美国罗尔韦尔自动化公司的可编程控制器PLC设备以其优良的性能广泛应用于工业控制的各个领域。本次设计采用Logix5561处理器是安装在1756I/O框架上的高速单槽内。Control Logix控制器采用模块化的设计[3,4], 无源数据总线背板式的结构, 包括处理器在内所有单元, 根据功能设计成各种模块, 处理器模块Logix5561不仅包括数字量、模拟量这些传统的信号模块, 还有各种网络通信模块、专用的运动伺服控制模块及相应的运动控制指令, 为工业控制提供—种非常灵活且完整的控制方案。

1.4 气动机械手

机械手是一种能自动化定位控制的多功能机器, 它可以进行三维运动, 每维有两种不同的形式, 如图3所示, 即升跟降、缩跟伸、回跟转, 这样就有8种状态, 在编写程序的时候就可通过每个位置传感器得到机械手的实时位置。在生产线开始工作以后, 首先机械手的初始位置是 (回, 缩, 降) , 之后按照图中所示顺序动作。

1.5 输入/输出模块

输入/输出 (I/O) 模块种类繁多, 其中的数字量模块分为交流、直流两大类, 本系统采用16点阵断型数字量直流输入模块1756-IB16D和直流输出模块1756-OB16D, 在面板上对应有16个状态指示灯 (ST) 和16个故障指示灯 (FLT) 。

1.6 干簧传感器

本设计采用欧姆龙公司的干簧传感器SMCD-A93用作机械手和生产线的位置及行程检测, 干簧传感器的关键元件是簧片开关, 当线圈通电后, 管中两簧片的自由端分别被磁化成N极和S极, 两极相互吸引, 接通被控电路[5]。

1.7 生产线

自动生产流水线教学装置是实际生产过程的微缩仿真模型, 它由工作平台、过程单元、控制装置三部分组成。工作平台提供了公共信号端子和接口, 供过程单元输入和输出信号的接入, 工作平台设有静音空气压缩机和减压阀, 为装置提供稳定的气源。过程单元由供料、加工、装配、分拣四个独立的单元组成, 这些单元构成了自动生产线的一个部分。控制装置由机械手和带动生产线传送带的伺服电机组成。

2 功能及实现

2.1 控制要求

具体的控制要求有:在自动生产线上, 使物料自仓库由机械臂推出;1#机械手升高后旋转至仓库口物料所在位置, 伸长手臂后落下至物料位置, 夹住物料按原来路径返回并将物料放置于1#传送带上;1#传送带口传感器检测到信号之后, 启动1#传送带与2#传送带电机, 使两个传送带运行;当2#传送带口传感器检测到物料后, 停止两个传送带的电机, 同时停止1#机械手的操作;当2#传送带口物料检测信息消失后, 1#机械手继续之前停止的工作。

2.2 组态I/O模块

系统以1#机械手臂的电磁阀作为输出点, 在取料至输送1#传送带的过程中, 传感器检测信号作为输入点, 输出点6个, 输入点10个, 都是数字量, 其I/O分配表如表1所示。

2.3 编写程序

系统的整体运作流程如图4所示, 其中以太网的驱动配置、创建控制器文件、I/O模块的组态以及创建主例程等任务由上位机PC运行RSLogix 5000软件完成, 传感器检测、机械手动作、货物传送至传送带、传送带运送货物至仓库、检测入库、计数报警这部分是自动生产线流程, 由主控制器Control Logix系列的Logix5561处理器控制机械手和传送带电机来完成[6,7]。以机械手的一个夹物动作为例, 流程如图5所示。

3 调试

对本生产线机械手控制系统进行软硬件配置和网络组态, 编写PLC梯形图, 经调试, 系统上电后, 机械手部分可以流畅运行, 完成取物、抓取、放置、运送、分拣等自动生产线工艺流程, 完全符合控制要求。说明系统的软硬件组态正确, 控制思想明确, 控制方法可靠。

4 结语

本文对“基于Control Logix PLC控制器的实验室自动生产线机械手控制系统”进行设计, 完成硬件接线、网络构建、软件组态、编程、调试等一系列工作, 采用先进控制器Control Logix, 实时性好, 可靠性高, 处理速度快, 采用标准化、模块化、系统化设计, 具有分散式控制、集中管理的优点, 系统完全通过网络进行组态及通信, 配置灵活、组态方便, 工作人员在上位机上编程、监视设备运行情况, 实时地对现场参数进行修改。经过实验室调试, 该系统高效、灵活、可行。应用于辽宁工业大学工业控制网络实验室, 效果良好。

参考文献

[1]鲍风雨.典型自动化设备及生产线应用与维护[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[2]付中元, 田治礼.基于PLC的流水线模拟控制系统的应用设计[J].科学技术与工程, 2008, 8 (12) :3175-3179.

[3]于蕾, 孙鹏.ControlLogix系统在煤矿带式输送机运输系统集中控制中的应用[J].矿山机械, 2009, 37 (23) :61-63.

[4]吴顺勇.基于ControlLogix的污水厂控制系统[J].微计算机信息, 2009, 25 (10) :74-75.

[5]宋文绪, 杨帆.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社, 2004.

[6]孙兵, 赵斌, 施永辉.基于PLC的机械手混合驱动控制[J].液压与气动, 2005 (3) :37-39.

结合工业生产的化学实验综合题 篇8

［问题的由来］

结合工业生产的化学实验综合考查题是每年高考中必考的题型，它能很好地体现化学科学与STSE的联系。以与化学有关学科领域相结合作背景，考查学生的化学素养、化学知识和解决实际化学问题的能力，是高考试题的主要命题思想之一，为此，笔者创作了此习题。

［问题］

最近我国在磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥技术方面获得重大突破，利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵。其生产流程如下：

回答下列问题

(1)操作a的名称是__________，实验室中进行此操作时用到的玻璃仪器有_________________。操作b的名称是______________。

（2）反应Ⅱ的生成物是两种酸式盐的混合物，写出该反应的化学方程式： _________________。

若在实验室中进行此反应，可用的装置是_______（填编号）

(3)化验室要测定干燥固体A中二水硬石膏的含量（杂质不含结晶水）

实验中样品应放在________（仪器名称）中加热，为了得到正确的实验结果，实验中至少称量____次（填数字）。

如果实验前取m g样品，实验后固体物质的质量为n g，则样品中二水硬石膏的质量分数量是（用含m、n的关系式表示）__________________。

某次测定的结果明显偏低，可能的原因是___（填编号）

a．加热温度过高，CaSO4发生了分解反应；

b．石膏的热导率很低，加热时间不够；

c．样品中有挥发性杂质；

（4）SO2转化为SO3是在接触室（如右图）里进行的，中部是一个热交换器，它是用导热性能良好的管状材料（如铜管）制成。温度低的气体A从管外流过，上层催化剂反应后的热气体从管内流过，通过导热材料进行气体与气体的热交换。实验室里有很多实验也需要热交换（除直接加热），如在进行气、气热交换时，通常使用_______（填仪器名称，下同）；气、液热交换时，通常使用_________；举一例有液、液热交换的化学实验___________（填实验名称）。

［问题解析］

磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥的工艺是: 磷矿经破碎后与硫酸加入萃取槽中进行化学反应：

磷石膏经烘干脱水成半水石膏，与焦炭、粘土等辅助材料粉磨均化成生料，加入回转窑内，反应式为：

所以：

（1）操作a的名称是过滤，实验室中进行此操作时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。操作b实现的是将可溶性的磷铵化肥从溶液中结晶析出，则操作b的名称是浓缩、冷却、结晶。

氨气是极易溶于水的气体，将氨气溶解于水或酸时，其装置一定要有防止倒吸的功能。所以可用的装置是C、D。

（3）该小题考查定量实验（重量法）的基本操作，与实验室测定硫酸铜晶体中结晶水的含量相似，样品应放在坩埚中加热，实验中称量干燥的坩埚一次、称量坩埚加样品一次、加热后移入干燥器中冷却，待冷却到室温时再称量一次、最后再恒重称量至少一次。所以至少称量4次。

热物质和冷物质可以是气体和气体，如（人教版）实验室制乙酸乙酯实验中玻璃导管的作用，热物质是热的乙酸乙酯气体，冷物质是常温下的空气；也可以是气体和液体，如做蒸馏实验时冷凝管的作用，热物质是通入冷凝管中的热气体，冷物质是通入的冷却水；还可以是液体和液体，如实验室制取硝基苯时水浴加热的原理，热物质是水浴，冷物质是试管或烧瓶中物质。

［问题拓展］

本题提供的背景可考查其它化学实验基本操作的内容。如：

用气体吸收法测定磷铵化肥的成份，见问题拓展1。

用滴定法测定硫酸的物质的量浓度，问题拓展略。

问题拓展1

为了测定固体磷铵化肥铵态氮的百分含量，实验室用下列实验装置进行实验：

在A中加入m g磷铵样品，关闭止水夹，向A中加入浓NaOH溶液，反应前后C中浓硫酸增重n g，回答下列问题：

（1）B中应加入_________（填物质名称），其作用是_________________________。D的作用是_________________________________。

（2）反应停止后打开止水夹，向反应装置中鼓入一定量的空气，其作用是：________________。

（3）该磷铵化肥中铵态氮的质量分数是______（用含m、n的关系式表示）

拓展题解答：

（1）定量实验中一个重要问题是精度控制，用吸收法测定生成气态氨的质量，要排除可能存在的各种干扰。本实验中，用湿法制氨气，气体中必定有一定量的水蒸气，也要防止空气中的水蒸气进入体系，影响实验结果，除去氨气中水蒸气的固体物质常见的有碱石灰等，其作用是吸收氨气中水蒸气，防止引起实验误差。D的作用是防止空气进入C中，引起实验误差。

（2）反应停止后，A和B中将残留一定量的氨气而未被C中浓硫酸吸收，也是引起实验误差的原因之一。所以反应停止后鼓入空气，可以确保氨气被完全吸收，提高实验的精确度。

（3）计算磷铵中铵态氮的质量分数，可以用以下关系计算：

［使用记录］

此题曾于2007年5月校高考摸拟考试时使用，186名同学参加考试，得分率为64%，其中第四小题由于题目新颖，内容偏冷，同学们不能联系已学过的化学知识，不少学生无从下手，得分率并不理想。

［教育价值］

我们选取某些工业生产过程作为试题背景，用以考查学生对间接经验的理解和应用水平，是一种联系实际的考查方法，贯彻了课程标准有关的课程定位和课程目标思想。

中学化学实验基本操作，特别是定量实验方法，源于科学研究，服务于生产实际。掌握化学实验基本方法，是社会的需要，也是学生终身发展的需要。

参考文献：

[1]山东鲁北化工股份有限公司．磷石膏制硫酸联产水泥．

http://www.xbsn.com/technology/ShowArticle.asp?ArticleID=9938

[2]上海市教育委员会．上海市中学化学课程标准．第2版［M］.上海：上海教育出版社，2004.10．

[3]刘长军．2007年新课程化学高考改革方向的研究[J]．化学教学，2007，（4）：61-65.