高度自动化

2025-01-01

高度自动化（精选9篇）

高度自动化篇1

通过对2010北京国际包装博览会参展商提供的参展机械数据统计发现:高度自动化、智能化已经成为了包装机械未来发展的主要趋势。较之传统包装机械,参展的新型机械具有注重简洁化、注重生产率、更具完善性、更具自动化等特点。

新型包装机械普遍具备多功能、调整操作简单等条件,基于电脑的智能型仪器将成为食品包装控制器的新趋势。制造企业将趋向购买操作简易且安装容易的包装机械,结构运动控制等事关包装机械性能的优劣,可通过马达、编码器及数字控制(NC)、动力负载控制(PLC)等高精密控制器来完成。

在包装机械自动化方面,自动化操作程序已获得广泛应用,如PLC设备、数据收集系统等。机械制造企业在为用户提供生产自动线或生产流水线设备时更注重成套完整性,无论是高技术附加值还是较简单的设备门类,都按配套性要求提供。

通过此次统计发现,新型设备及技术得到了普及,如高智能数控系统、编码器及数字控制组件、动力负载控制等新型智能设备已经普遍应用到包装机械设备中,使设备使用者在操作过程中更具有独立性、灵活度、操作正确性、高效率和兼容性。

高度自动化篇2

企业发展的四个至关重要的因素是：“精神面貌、机制、队伍问题、企业文化的引领”。一个企业精神面貌的优劣，需要依靠具有“强烈责任心、强烈事业心、强烈进取心”的领导干部和职工队伍做坚强后盾和支撑；一个企业的快速发展，需要一个活力四射的机制；一个企业能力的强弱，需要“意识超前、作风超强、能力超群”的领导班子；一个企业长盛不衰、基业常青的法宝，需要一个“被企业员工共同信仰的企业文化”。当前，公司开展的“打造高度负责任、高度受尊敬企业”大讨论活动，就是进一步增强责任意识，增强全体员工对公司的热爱和忠诚度，把共同打造“具有高度社会责任感、高度受尊敬企业”当成奋斗目标，进一步统一思想、鼓舞士气、解决难题、推动工作。

随着油田“创先争优”活动的逐步推进，站在“十二五”起始之年的节点上，公司已然踏上了以思想解放引领发展跨越的伟大征程。今年以来，公司结合“管理优化年”工作思路，通过开展“三提一争”、“创先争优”、“双新”大讨论活动，在“抓干部、带队伍、整作风”上推出一系列新举措，大力加强领导干部和员工的“责任意识、忧患意识、危机意识、执行意识”，持续提升企业核心竞争力，而这“四种意识”也是企业精神“旧貌换新颜”最坚决的着力点，是企业

1加强干部队伍作风建设最集中的关键点，是企业扭亏增盈改变新局面的立足点，是“创建中国名牌钻井公司，打造具有较强国际竞争力的石油工程铁军”宏伟目标的着眼点。

常言道：“天地生人，有一人当有一人之业；人生在世，生一日当尽一日之责”。对照这“四种意识”，我们可看出“领导班子和干部职工应该负什么样的责任”是开展此次活动必须讨论的话题，是贯穿大讨论活动的主线。所谓责任，就是份内应该做的事情；负责任，就是承担应该承担的任务，完成应当完成的使命，做好应当做好的工作。负责任，说着简单做起来不易。责任是一种能力，又远胜于能力。责任是使命的召唤、是能力的体现、是制度的执行。只有能够承担责任、善于承担责任、勇于承担责任的领导才是企业可以信赖的“家长”，才是引领企业又好又快发展的“火车头”，只有善于承担责任、勇于承担责任、自觉履行责任的员工才能更好地推动企业的发展。

责任不是空洞的、泛泛的要求，而是要立足于本职，体现于行动，负起岗位职责。通过学习了个别企业违规事件的教训，我们不难发现----领导班子和干部职工的责任意识是关键。只有一个具有强烈的责任心、强烈的事业心、强烈进取心的领导班子，才能打造一支“忠于职守、精神焕发、出类拔萃、彰显魅力”的优秀团队。敢于负责任的领导班子是一面旗帜，是企业价值取向的核心和灵魂，是企业事业发展的第一要素。敢于负责任的班长就是要以高尚的人格魅力带动班子成员，发挥民主集中制作用，时时刻刻心存责任，善于凝聚集体的力量，形成一个有力的战斗整体。负责任的班子成员就要对分管工作不回避，不拖延，积极主动解决工作中遇到的问题。名人云：“高尚、伟大的代价就是责任。”只有责任才能够兑现向党和人民许下的承诺，才能够面对各种诱惑保持清醒，才能够正视困难勇往直前，才能够得到尊重塑立高尚人格，才能够赢得赞誉树立良好形象。小到一个家庭，大到一个单位和国家，莫不如此，责任和责任心都不可或缺。反之，家庭就不会稳固，单位就缺乏合力，民族就会逐步走向衰亡。责任是一种信仰，有了信仰才不致迷失方向。同时，责任也是一种担当、一种约束、一种动力，主动承担责任的人，就会感到身上有一股无形的压力，随之变成谋求做事的动力，就会有信心把自己应该承担的责任承担起来，就会有力量把自己应尽的义务履行到底。

同样，责任是一种精神，也是一种品格。“你不扛枪我不扛枪，谁来保卫国家；你不劳动我不劳动，谁来创造财富；你不尽责我不尽责，谁来推动企业进步；你不担责我不担责，谁来实现企业扭亏增盈；你不爱家我不爱家，谁来建设和谐家园。”有收获就一定要先倾心付出，有享受就一定要先乐于奉献，有业绩就一定要先尽职尽责，这是生存的法则，也是成功的法则，更是一名称职企业员工应当遵循的基本法

则。负责任就是要倡导“用心、到位、做实”的要求，在我们的企业队伍中还存在一些仍然很突出的问题：“别人不负责，我想负责也负不起来”——无法负责任；“大家都不负责，我一个人负责也白搭”——负责任无用；“别人对我不负责，我对别人负责是犯傻”——负责任吃亏；“负责不负责结果都一样，谁都无所谓，天塌砸大家”——消极负责任。凡此种种，都是极少数领导干部和职工对责任意识的模糊认识、对责任观念的歪曲理解、对履行责任的自我放弃。虽然这些问题只反映在极少数领导干部了职工身上，但是我们必须要高度警惕它对企业干事创业氛围上的“破坏力”，对建设和谐企业家文化的“干扰度”，对职工丧失责任意识上的“传染率”，对企业凝聚人心鼓舞士气上的“冲击性”。“尽力履行企业赋予你的职责，那你就会知道你在企业的形象、在企业的价值、在企业中的份量。”推脱责任、逃避责任、忘却责任、虚度光阴，这样的人生是没有价值的，也不会得到社会的尊重。诚然，如果公司各级单位都能建设成为“负责任、干事业、求实效”的集体，各项工作都能做到不掺假、不兑水，不图虚名，只求实效，我们钻井的被动局面必定会大大好转，“负责任、受尊敬”活动就能够落到实处，公司也就会开创新的辉煌。

煤粉高度自动测量仪总体设计篇3

首先利用球磨机把块煤磨成粉末状以增大了煤与空气的接触面积, 这样有利于煤粉更充分的燃烧以提高煤的利用率, 球磨机磨好的粉煤被输送到煤粉储仓进行储藏, 煤粉储仓是一个密闭容器, 这样会使煤粉的损失量及对环境的污染减到最小。然后鼓风机根据沸腾炉的燃烧状况不断地把煤粉吹进沸腾炉的炉腔内, 煤粉充分燃烧后使蒸汽炉产生水蒸气, 水蒸汽被输送到汽轮机组, 以推动汽轮机组转动, 然后带动发电机组发电。

2 煤粉高度自动测量仪工作原理简介

本设计是煤粉仓中煤粉高度的自动测量装置, 因煤粉仓是密闭的, 就要求有一种测量装置能够测量煤粉储仓中煤粉的实际高度。当实际高度高于某个峰值时, 要求球磨机停止工作, 即停止煤粉进入煤粉储仓中。当煤粉实际高度低于某个下限极值时要求启动球磨机, 即向煤粉储仓中吹进煤粉。

对于这种测量装置来说, 目前可以查到的应用到的主要有以下两种:一种为利用人工手动测量, 即每隔一定时间测量人员把带刻度的绳索放下, 当感觉到探头接触煤粉表面后, 记下绳索的刻度值。第二种是利用放射性元素发生的放射线测量, 缺点就是利用了放射性元素, 处理不当会造成巨大的环境污染。

针对上述的两种装置测量的优缺点, 我们提出了一种新的全自动煤粉测量装置, 其结构如图所示, 其工作原理为:

三相交流电机经弹性联轴器与蜗轮蜗杆减速器相连, 在减速器的出口端与手动葫芦相配合, 葫芦链—端放入储仓内另一端经过手动葫芦, 支撑轮, 回程限位装置与探头相连。在开始测量时, 探头位于上部。摆板下部行程开关1处于常闭状态, 回程装置上的开关2也处于常闭状态。然后按下启动开关电动机正向旋转, 再通过联轴器处的光电计数器记录电机旋转的转数。电动机的转数除以蜗轮蜗杆减速器的传动比就可得到手动葫芦的转数。此转数乘以手动葫芦转过的链节数以及每节链条的长度, 就可计算出探头移动的距离。这样也就可以测知煤粉的高度。当探头向下移动接触到煤粉面后, 煤粉就会给探头一个方向向上的推力, 当此推力达到一定大小时支持支撑轮的摆板右端比左端重, 这样摆板就会向一端倾斜使得行程开关1处于打开状态, 电动机停止正向转动, 测量得到最终结果。同时, 启动电动机反转, 探头上升, 当探头上升到回程限位装置后, 就会带动行程开关2的开关探头运动, 同时也导致行程开关处于常开状态。电动机停止反转。继电器的触头处于闭合状态。下一个测量周期开始。

每次测量所得到的最终结果都要转换成煤粉高度。然后与上下限值进行比较。当换算值低于下限时发出启动球磨机工作的信号。当换算值高于上限值时发出停止球磨机工作的信号。同时把每次换算值用数码管显示。给观测者以非常直观的印象。

3 各部分结构设计

⑴电机的选择。由于煤粉高度自动测量仪是一种传动扭矩比较小, 转速不高的测量系统, 且负载不变, 因此根据以上标准, 我们选择Y801-4型电机, 其主要参数是:P=0.55kw;I=1.6A;n=1390转/min;N=70.5%;功率因数为0.26。

此种电动机具有体积小, 重量轻, 耗电少, 效率高, 噪声低, 振动小, 便于维修与使用等特点。

⑵联轴器的选用。采用十字滑块联轴器。此联轴器的材料可用45号钢, 工作表面需进行热处理以增大其硬度, 来减少工作中的摩擦造成的磨损。使用时应从中间盘的油空中注入润滑油以减少摩擦。此外, 这种联轴器因具有挠性故可以补偿两轴的相对位移。

⑶减速器的设计。在减速器传动类型的选用中, 可以选用齿轮传动和涡轮蜗杆传动。由于涡轮蜗杆减速器具有结构紧凑, 传动比大, 传动平稳, 在一定条件下有自锁性等优点。选用涡轮蜗杆减速器。

4 电气及其控制部分设计

⑴电机控制电路要求。在煤粉高度自动测量仪的控制电路中为了防止事故的发生, 本设计在控制电路中设计了保护装置。只控制电流短路, 因此设置了短路电流保护装置, 它的作用在于防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏, 或防止电源损坏。当发生以上情况时, 保护装置会立即可靠的是电动机与电源断开。

⑵控制电路设计。在此测量装置中为了实现自动功能, 即不但能时时显示, 定时测量, 而且还要根据测量、转换结果判断球磨机的工作, 因此考虑采用8031单片机作为主机, 构成此测量装置的微机测控系统。

参考文献

[1]刁永发, 何伯述, 许晋源, 等.大型电站锅炉屏区三维涡运动的研究[J].中国电机工程学报, 2004, 23 (5) .

[2]徐灏.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1995.

[3]凌建军.FW-B型粉位测控仪校验装置[J].内蒙古电力技术, 1997 (6) .

书法的高度取决于生命境界的高度篇4

熊秉明在《关于中国书法理论体系的分类》一文中，曾有一极具哲思的论断，他说：“讨论艺术的真谛，到了„艺术即存在的阶段‟，应该算到了终点。如果还有所说，那是有关存在本身的问题。如果还有疑问，那是对于存在的疑惑。”

艺术本体的终极即生命本体，本体即终极存在，在这里艺术本体与生命存在贯通为一。因此，很多艺术审美问题，并不仅仅是纯粹的审美问题，而反映出的是存在、文化问题，对于艺术的解惑之道，也只能返归生命源始。海德格尔提出“诗意的栖居”，返归古希腊艺术，试图从审美存在本体论层面解决艺术与存在的双重困境，以解决西方现代哲学艺术之困。而早在19世纪，黑格尔就曾预言，浪漫主义所导致的个体自由解放必将使艺术归于终结而为哲学所取代，艺术将做好准备做哲学的婢女，也是从艺术本体层面对艺术存在论的揭橥。黑格尔一语成谶的是，20世纪西方观念艺术的兴起恰恰印证了黑格尔艺术将为哲学所取代的预言。虽然西方现代观念艺术的发展已逸出艺术本体范畴，但从生命个体而言，它却有力地证明了艺术与存在的关系。在中国古代，儒家所倡导的“志于道、据于德、依于仁、游于艺”也是从存在论层面对艺术的审美限定，它从更高层面，即人格本体论强调了人的道德文化归属感，而将艺术归根于人的道德、文化存在。

现代山水画巨匠黄宾虹在论到中国艺术时说：“中国的道德文章可以不死，中华民族所赖以生存历久不灭的更是精神文明，艺术便是精神文明的结晶，现时世界所染的病症，也正是由于精神文明衰落的原因。要拯救世界必须从此着手，艺术就是祛病增寿的良药，历史上凡是世乱道衰的时候，正是艺术家努力救治的机会。”

以上这段极具文化自信力的话，表明黄宾虹也是从世道人心乃至民族文化本体的高度来看待艺术的，这与中西古今大哲之文化艺术如出一念。

从书法史上看，书法的迁变与文化嬗变同体共生，文化形塑书法，而书法也揭橥文化，并反映出每一个时代的文化变迁，无不承载与揭橥出彼时的文化审美风尚。而从魏晋发端的书法文人化历史，则更是使书法成为优入圣域的民族文化艺术的最高象征。宗白华认为中国音乐衰落，书法却代替它成为一种表现最高意境和情操的艺术。林语堂则认为，书法培育了中国人基本的韵律感和美学精神。

书法的文人化性质与独特文化审美地位，决定了书家的文化价值定向，这是历史给出的答案。书法产生于中国文化内部，因而人文化成的文化要求便构成对书法的制约。从线的营构，品格到气韵、风骨、神采、意境都浸透着本土美学的形上追索，而这一切又归约为书家的个体生命存在。一个进入不了中国文化内部的书家不可能成为书法大家，也不可能创造出一流的伟大作品，这是毋庸置疑的。由此书法创作也如佛学渐悟的体道过程，书法的高度取决于生命境界的高度，单纯的技巧并不能深入中国文化内部，当然，这是一个极为复杂的问题。即如中国画中文人画与院画、戾家画之间存在的也是一个技与道的问题。早在北宋时期，苏轼就指出，世之工人能曲尽其形，而思致气韵则难以臻至。黄庭坚批评周越草书之俗，也是从其“胸次之罪”即境界格调不高出发的。这说明在以气韵、格调相高的书画领域，文与道占据着重要地位。在这里，道并不玄妙，道有形上之道、自然之道、生命之道、文化之道、个体之道。在道的泛化语境中，有一点是共同的，由文化自觉而超越世俗的创造性个体自律，历史上的每一位大艺术家无不具备这一点，这也是技与道的张力所在。当代很多中青年书家将技巧与文化作对立观，在思维上走向二元价值对立，实际上看看古代大家的知与行，这种所谓文化与技巧的对立争论便毫无意义了。“下士闻道，大笑之，不笑，不足以为道。”

从1992年介入书法，至今已逾22年矣，思来恍然如昨，而岁月骤逝，俯仰之间，已成陈迹。知往者之不谏，觉今是而昨非。在这22年不算短的时间里，我用之于创作的时间很短，仅于上世纪90年代初写了一段时间章草、《书谱》，便罢手，可谓浅尝辄止。后来近20年时间都用来读书写作了。这倒不是对创作不感兴趣，而是感到创作之难，尤其是在面对古代经典传统时，尤为感受到一种敬畏，因而感到较之无力地感性介入书法，还不如从文化立场去深入地体味它，研究它。20年来从书法理论史、书法史到现当代书法批评乃至现当代美术史、美术批评，写了五六部论著，自认对书法从文化、史学立场有了较深入的认识。近6年来，开始从创作层面关注书法，试图将对书法的观念思考诉之于创作。当然这里说的创作，仅是沿袭当下惯常的说法，实际上创作是一个很高的标准与境界，并不是随便地写写字就可称之为创作。

对我来说这无疑是一个新的转换过程，不论是知易行难也好，还是知难行易也好，皆需要严肃虔诚地对待。这里结集的作品，便是近期书法之思与践履之迹，雪泥鸿爪，托为心印。是为序

中国历史的漫长，也导致了文学艺术创作史、理论史的漫长。书法史从什么时候开始，对于书法的思考也就从什么时候开始。从简单到复杂，从不自觉到自觉，每一种新的书法理论和观点的出现，总是伴随着新的创作思潮和流派，体验着经验的总结和理论的概括，推波助澜，绵延而下，一代又一代书法理论家的认识，连跗接萼，波涌珠随，也就形成丰富的书法理论史。

姜寿田先生的《中国书法理论史》梳理了自文字始到晚清这样一个漫长历史过程的书法理论延续、嬗变，从泛化、朦胧到具体、清晰。作者将书法理论史放在文化史的大背景之下，在这个宽阔的地带，淡化了每一个朝代政事的界限，而以理论主线为特征进行。不止于朝代起讫，当行于所当行，因此降低了写史通常含有明显断代割裂的痕迹。譬如古代的书法理论家或轻或重地具有对书法创作意象情思、直觉感悟的把握方式，这一书论上的特征一直延续不断地起伏发展，形成若明若暗的内在结构之链。姜寿田在书中的许多部分都很强调这条绵延而下的主线的阐述，这也是我所兴会之处。因为一部理论史，理论家所把握的不仅是从理性、逻辑性方面来看待一个时代的创作，来切实无误地量化创作的是是非非，而可能是打开一个期待的视野，不以语言的理性获致。譬如书中论述了玄学、禅旨、逸格、淡意，就与当时的时代背景有关，而具体到个人的论述，又各具神韵，禀灵含异。可以看出，佛家思想中的“以心传心”的求解方式、道家的所谓“意致”的非理性把握，都在古代书论家笔下达成某种冥契。本书也似乎有意凸显这一点，使读者看到理论所阐释的很大部分是人的内在情感一个不可分割的有机整体。与此同时，该书也没有放弃相对的另一面，论述了“法”的秩序和理性化，譬如儒家知识论与审美的对立。在理论形态上，儒家的文艺思想主要是在文艺的入世功能，注重文艺的实际作用、效果，几乎每一个朝代，都有写实与实意的纠葛。我以为姜寿田是有意通过比较，凸显言意之辨、虚实问题、形神之别、风骨之标这些方面，显示理论史多向的途径。

如何看待中国古代书法理论史的价值，这也体现了一个撰写者的眼力。古书论比起古文论，应属不多，但是古书论驳杂，却是可以承认的。如果不分巨细尽收兼论，不免破碎大雅，榛芜塞路。在《中国书法理论史》里，提取用来论述的古代书论家著作篇目并无多，选择严格，针对性强，会其旨归，得其神理。譬如论述“逸格”、“淡意”，就是从李嗣真、董其昌的书论为切入点。这两家的理论很能体现出中国古代抽象艺术崇尚简约而旨丰，虚空而灵气弥满的特点。“逸格”、“淡意”之说可以有几个特征，譬如求洒脱素淡、求纯出自然、求襟抱天然。从中我们看到了书法理论上一个很有价值的现象——抽象艺术起源于人对于外部世界的感受，但最终又转向人的内心求其超脱、简淡。姜寿田很在意这种转变的背景，寻找促使理论观点转变的成因，以构成论述的力量。同时，本书也体现了古代书法理论观点的反复、反拨，使人感受到古代书论家实践、检验标准的差异甚至反动，如“儒家知识论与书法审美的对立、紧张”、“书学的伦理化”、“书法秩序的内在紧张与冲突”，作者将此作为要点来分析、阐释，正是看到了书法理论史上两股以上力量相对、相悖的几个方向的发展。客观事物的本身具有互相对立的两个矛盾方面，而这正是理论的丰富所在。姜寿田游弋在古代书法的长河里，抉剔出最有代表性的论点并试图寻找出形成的原因以及对后世的影响。在撰写《中国书法理论史》中，作者无疑要遇到许多理论建设上的变化，一些理论观点是如何产生变化的，变化的基础是什么，结果又是如何？作者倾心于细细抽丝剥茧，将本质的差别展示出来，因此在文中不时运用了“转换”、“变异”的字眼。作者很在乎转折阶段的理论衔接，既从社会发展史的角度去观察，又从书法美学角度去分析。我们可以以本书的最后一章，即“碑学结构与范式转换”为例。作者把碑学现象还原到它的萌生时期，并且前置了它产生的萌芽——从傅山开始。这一提法可能会有不少读者感到过于突兀，因为距离太远，甚至有些不搭界。但是随着文中细致地推进，细微如缕地梳理，条理逐渐清晰起来，逐渐地接近了碑学的中心。任何一种理论转换都是使于毫末的，甚至潜伏期很长，不可能一朝一夕间凸显，这就需要作者有长远眼光，寻找吉光片羽，这个隐显不定的前期过程挖掘得越详实，它的说服力就越大。作者在末了论述康有为的碑学主张时，已经不单纯集中在碑学范畴之中，而涉及到了整个社会文化的观念，处在这个环境中的人文化情绪深层结构的探索、文化环境下艺术感知的变革躁动，当然还有这种碑学观对于后来乃至当代留下的沉重思考。一部书法理论史，它的形成是建立在对于古代书法理论阅读、思考的基础上的。这些古代书法理论的存在，对于每一个阅读者来说都是对等的，因为它们已经是凝固了的历史遗留物。但是，撰写者如何去看待、判断，却永远是动态的、差异的，可以采用审美的、历史的方法，也可以采用实用的甚至某些自然科学的方法，构成不同的论述系统。姜寿田显然倾心于论述的开放性，运用既往文人心智所创造的艺术理论知识，包括西方的艺术手法，譬如阐释学，来研究古代波澜起伏的各类问题，在阐释问题的同时，视野有着囊括一切的普遍性，对古代书法理论的阐释是绝对的“现在”，同时又为未来准备信守它所阐释的，因为艺术语言的特殊标志是——属于一切存在的象征特性，没有任何观念是在一种意义上出现而提供给我们的。

如果说《中国书法理论史》有何不足，我以为还是过于简略。把古代书法史置于文化背景下无疑是准确的，但文化背景下的观念建立或崩溃、式微是如何细致地体现的，这种转换有时不能提供有力的证明。譬如“理学的建立与尚意书论的衰退”，这二者的关系还是缺乏深入，要说服读者肯定要找到一些关捩，有果必有因，果已经现成，但不能因此忽略因的几种可能性。“玄学”、“佛学”、“理学”、“道学”，这些对书法理论影响至深的学说，征引容易，为了不让它们成为贴在外表的一道标签，必须切实找到相关联的所在。

煤粉高度自动测量仪电气控制设计篇5

随着市场的发展, 控制系统日益复杂, 使用的电器元件越来越多, 是安装图中相交的线很多, 读起来很不方便, 为了使读者能更好的阅读, 我们本着以下几点进行设计:

(1) 为了区别主电路与控制电路, 在绘图时主电路用粗线表示, 控制电路用细线表示。

(2) 在原理图中, 控制电路中的电源线分列两边, 各控制回路基本上按照动作顺序由上而下平行绘制。

(3) 在原理图上各电器并不按照他实际布置的情况绘制在线路上, 而是采用同一电器的各部件分别会在它们完成作用的地方。

(4) 为了区别控制线路中各电器的类型和作用, 每个电器及它们的部件用一定的图形符号表示, 且给每个电器有一个文字符号, 属于同一个电器的各个部件都用一个文字符号表示。而作用相同的电器都用一定的数字符号表示。

(5) 因为各个电器在不同的工作阶段分别做不同的动作, 触点时开时闭, 而在原理图内只能表示一种情况。

因此, 规定所有电器得触点均表示正常位置, 即各种电器在线圈没有通电或机械尚未动作时的位置。如对于接触器和电磁式继电器为电磁铁未吸上的位置, 对于行程开关、按钮等则为未压合的位置。

(6) 为了方便查线, 在原理图上两条以上导线的电气连接处要打一圆点, 且每个接点要标一个编号, 编号的原则是:靠近左边电源线的用单数标注, 靠近右边电源线的用双数标注, 通常都是以电器的线圈或电阻作为单、双数的分界线, 故电器的线圈或电阻应尽量放在各行的一边———左边或右边。

(7) 对具有循环运动的机构, 应给出工作循环图, 万能转换开关和行程应绘出动作程序和动作位置。

在煤粉高度自动测量仪的控制电路中为了防止事故的发生, 本设计在控制电路中设计了保护装置。我们只控制电流短路, 因此设置了短路电流保护装置, 它的作用在于防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏, 或防止电源损坏。

当发生以上情况时, 保护装置会立即可靠的是电动机与电源断开。常用的短路保护元件有熔断器、过电流继电器、自动开关等。因为熔断器简单、价廉因此在这里我们选用了熔断器。在煤粉高度自动测量的装置中, 要求电动机具有正反转功能。

2 单片机控制电路

2.1 控制电路设计

(1) 主控制器CPU的选择。

在一般坐标联动的数控系统中, 大部分采用MCS-51系列单片机作为控制器, 该系列产品是集中CPU, I/O端口及部分RAM等为一体的功能很强的控制器, 只需增加少量外围器件就可以构成一个完整的微机控制系统, 并且开发系统齐全。指令系统功能强, 编程灵活性大, 硬件资料也很丰富。本设计选用MCS-51单片机系列中的8031八位单片机, 通过对存储器等的扩展, 可以满足要求。

(2) 存储器扩展电路设计。

在选用存储器芯片时, 主要考虑的是存储器时序的匹配就是8031所能取的时间必须大于存储所需要的读取时间, 此外还需考虑最大读出速度, 系统简化的合适容量, 适宜的工作温度。

程序存储器扩展:8031访问EPROM时, 其所能提供的读取时间于所选用的晶振频率有关, 约为3倍晶振时间周期。

此设计选用晶振频率为6MHz, t=480ns选用LD2764, 容量8k×8, 工作时速250ns, 工作温度-40~80, 电源5v±5%。

数据存储器的扩展:

由于8031内部RAM只有128字节, 不能满足系统要求, 需扩展片外数据存储器采用静态RAM, 其优点在于无须考虑保持数据而设置刷新电路, 扩展电路简单。8031访问RAM时, 可选6264静态RAM, 其容量为8k X8, 供电为+5v, 典型存储时间为200ns, 满足电路匹配要求。

存储器扩展电路设计:

存储器和数据存储器选输出端产生片选信号, 地址都是从0000H~FFFFH, 8031地址锁存允许信号, ALE于地址锁存器373的输入端G相连, 从而将P0口输出的地址信号锁存在地址锁存器中, 373的输出端接EPROM和G2-64的低8位地址线, 8031的P2口输出有锁存器功能故不外加锁存器, 直接与各存储器的高位地址线相连接。

(3) I/O口扩展电路设计。

8031单片机共有四个8位并行I/O口, 但可供用户使用的I/O口只有P1口及部分P2口线, 因此需扩展I/O口。8155与微机接口简单, 是微机系统扩展广泛使用的芯片, 与8031的连接可归为三总线连接, 8155具有地址锁存信号信号控制线和地址锁存器, 故可直接将地址数据线AD0~AD7直接与8031P0口线相应连接, 8155的ALE与8031的ALE直接相连, OE?M控制端通过电阻接高电平, 故只能选中8155的口其他读写信号WR, RD也相应连接, 具体电路参照电路图。

(4) 键盘, 显示接口电路。

本设计采用行列式4×8键盘, 即用I/O线组成行列结构, 按键设置在行列的交点上, 显示器由八位LED显示器组成, 键盘的列线及LED的字控制共用一个接口。单片机的时钟电路可以用两种方式产生, 内部方式和外部方式, 本设计采用内部方式, 利用芯片内部震荡电路在ATAL2引脚上接定时元件耦合电容在5~30PF之间。对始终有微调作用。

(5) 报警指示电路。

为了防止工作电路中出现断路, 电动机转动, 机械装置等引起的测量系统不能正常工作时报警电路发出警报, 引起工作人员注意, 从而及时断开电源, 停止整个测量装置的工作。采用中断方式, 利用8031的外部中断INT为了报警设置两个发光二极管一个用于出现故障时报警:红灯, 另一个用于正常显示;绿灯。

2.2 系统控制软件设计

本设计是煤粉高度自动测量仪, 其控制功能如下:

(1) 输入和显示数据。

(2) 监视按键, 键盘及开关, 如监视紧急停机键, 键盘扫描等功能。

摘要：本文研制的是一种具有动态显示功能, 廉价、高效、节能、可以改善工人工作环境, 结构简单紧凑, 便于操作, 原理简单方便维修和使用, 无污染全新的绿色, 高自动化程度的煤粉高度自动测量仪。

关键词：煤粉高度自动测量仪,电气控制设计,控制电路设计

参考文献

[1]凌建军.FW-B型粉位测控仪校验装置[J].内蒙古电力技术, 1997 (6) .

高度自动化篇6

太阳方向自动跟踪是提高太阳能利用的有效手段。与固定式相比,单轴跟踪可以提高20%以上,双轴跟踪可以提高30% 以上[1],全自动式可以提高发电量的35%[2]。由于跟踪精度影响跟踪效率,因此人们都竞相开发高精度的实时跟踪系统.比如有些双轴跟踪精度为2°[1],美国阿尔法公司的全自动跟踪太阳能发电设备的跟踪精度为0.5°[2],还有二维程控太阳能跟踪器的精度达0.25°[3]。为配合这个跟踪精度,要么使用跟踪精度高达0.018 75°的步进电机[3],要么使用带减速机构和齿轮减速机构级联[1]。但是高精度往往意味着高投入和系统的高复杂性,而我们具体的应用究竟需要多高的跟踪精度目前并没有统一的说法。虽然文献[4,5,6,7]也建立了数学模型对跟踪系统进行预测和分析,但是都是基于按月统计固定式与跟踪式的性能差别。为更好的利用太阳能,简化太阳能光伏跟踪系统,有必要专门研究一天中太阳相对辐射通量变化率与跟踪精度的关系。

1 太阳光直接辐射强度

日-地距离的变化使得一年中垂直于光线的单位面积上所接收到的太阳辐射通量有±3.4%的变化。为研究方便,取日-地平均距离,则大气层外的太阳能直接辐射强度为太阳能常数Isc。太阳辐射能在通过大气层时会产生一定的衰减,表征大气对辐射衰减程度的重要参数就是大气透明度和大气质量[8]。根据布克-兰贝特定律,设r为目地间距引起的修正值,m为大气质量,p2为将pm修正到m=2的透明度,计算垂直于太阳的光表面上的直接辐射强度I公式为[9]:

$Ι = r Ι_{s c} p_{2}^{m} (1)$

大气大气透明度和大气质量之间有着复杂的关系,但是对于大多数地方来说,根据各地相关资料可以确定四季的大气透明度。一天中,随着地球自转,太阳光直接辐射强度的变化很大,为了应用上的方便,可以将m值换成太阳高度角。日地平均距离时各种大气透明度下直接辐射的平均辐射强度随太阳高度角的变化表如表1所示[9]。原表中数据由于单位cal/(cm2·min)是非标准单位并且使得各值太小,对建立模型仿真而言,误差太大,所以将它的单位转换为mW/cm2。转换公式:1cal=4.186 8 J。

我们可以利用这个表,根据太阳高度角可以查出某一透明度条件下的辐射强度值。

2 太阳能电池板高度角自动跟踪模型

为方便计算,假设一天中跟踪高度角跟踪范围是15～90°,太阳辐射强度为I=rIscp $_{m}^{m}$ ,随时间推移,太阳光产生角位移α。

太阳能电池板的自动跟踪几何模型如图1所示,在日地平均距离条件下,设图1中初始太阳高度角为15°,初始太阳辐射强度为I0,太阳能电池板的初始位置为垂直于太阳光。为方便计算,将表1中的数据处理,结果表明太阳高度角在15～90°(7点到12点间)间太阳辐射强度成线性增强,即I=I0+kt,其中k为线性系数,t为时间变量。太阳辐射强度为I。假设太阳光线转动随时间推移而转动一个小角度α(短时间),则在法线方向的太阳辐射强度为:

$Ι_{Η, b} = (Ι_{0} + k t) \cos α (2)$

将式(1)对时间进行积分,则垂直于太阳光线的太阳辐射通量为:

$Η^{'}_{Η, b} = \int_{0}^{t} (Ι_{0} + k t) \cos α d t (3)$

而时间和转动的角度的关系为 $d t = \frac{Τ}{2 π} d α (Τ$ 为常量24 h),则上式变为:

$Η^{'}_{Η, b} = \frac{Τ}{2 π} \int_{0}^{α} (Ι_{0} + \frac{Τ}{2 π} k α) \cos α d α (4)$

经运算可得:

$Η_{Η, b} = \frac{Τ}{2 π} [Ι_{0} \sin α + k (α \sin α + \cos α - 1)] (5)$

假设在α角度内实行实时跟踪,则太阳辐射通量为:

$Η^{'}_{Η, b} = \int_{0}^{t} (Ι_{0} + k t) d t (6)$

经运算并换算为α关系可得:

$Η^{'}_{Η, b} = \frac{Τ}{2 π} (Ι_{0} α + \frac{Τ}{4 π} k α^{2}) (7)$

在转动α角度后的相对太阳辐射通量变化率为:

$\begin{array}{l} σ = 1 - \frac{Η_{Η, b}}{Η^{'}_{Η, b}} \\ = [1 - \frac{Ι_{0} \sin α + k (α \sin α + \cos α - 1)}{Ι_{0} α + \frac{Τ}{4 π} k α^{2}}] \times 100 ％ (8) \end{array}$

3 数据处理和仿真

表1的直观性不强,不易看出数据间的联系。为分析方便,笔者从表1中截取15～90°的数据作图,建立了太阳能电池板的自动跟踪几何模型,如图2所示。

将高度角15～90°间太阳辐射强度线性化处理,即I=I0+kt。根据式(5)可知,只要能确定I0和k的值,就可以得到太阳光线的相对辐射通量变化率σ随太阳高度角的函数关系。

表2中最后一组的大气透明度值M是假设某天在高度角为15°时大气透明度很低,然后一直平滑过渡到大气透明度最好的情形(如某天上午由大雾到完全晴朗等)。k的意义是每分钟太阳辐射强度的变化率。这样可以作出7条曲线如图3所示。

4 仿真结果分析

图3中的上面一个图是最小跟踪角α从0°增大到50°(弧度值:0.872 7)时的7种天气透明条件下的太阳光线的相对辐射通量变化率,下面一个图是最小跟踪角α从0°增大到10°(对应弧度值:0.174 5)时的7种天气透明条件下的太阳相对辐射通量变化率。M曲线是大气透明度值为M时的情形,其它曲线是大气透明度依次增大。可以看出,大气透明度变化剧烈时,曲线变化最大;大气透明度越高,曲线越平缓,说明在相同的最小跟踪角度α条件下对太阳相对辐射通量变化率影响越小。最小跟踪角度α的值为10°时(对应时间40 min),大气透明度变化剧烈时太阳相对辐射通量变化率为1.2%,大气透明度越高,太阳相对辐射通量变化率越小,最高透明度情况下仅为0.6%,一般透明度情况下在0.8%左右。也就是说对于太阳能光伏发电自动跟踪系统而言,跟踪精度是10°(40 min跟踪一次),太阳能电池板的接收面的太阳相对辐射通量仅变化0.8%。

结论表明:对于非聚焦的太阳能光伏自动跟踪应用方面,高精度方向跟踪对光伏效率提高不显著。适当降低跟踪精度可以减少太阳能电池板的跟踪摆动,提高其运行稳定性,降低功耗和成本,提高可靠性。

该结论对于设计人员有指导意义。我们不必一味追求高跟踪精度,而应该根据实际需要,选择合适的跟踪精度。高性能低成本是设计制造跟踪系统应该追求的目标。

摘要：考虑大气透明度的影响,根据太阳直接辐射强度公式,建立太阳能光伏电池板的高度角自动跟踪模型。数据处理结果表明一天中太阳直接辐射强度与时间成线性关系,从而得到太阳相对辐射通量变化率跟跟踪精度的关系。仿真结果表明:在75°高度角的跟踪范围内,即使角度差为10,°太阳相对辐射通量变化率也仅为0.8%。对于非聚焦的太阳光伏发电系统的方向跟踪而言,精度无需太高,高性能低成本是设计制造跟踪系统应该追求的目标。

关键词：太阳能,自动跟踪,精度,高度角

参考文献

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[3]饶鹏,孙胜利,叶虎勇.两维程控太阳跟踪器控制系统的研制[J].控制工程,2004,11(6):543-545.

[4]Evans D L.Simplified method for predicting photovoltaicarray[J].Solar Energy,1981,27(6):555-560.

[5]Ineichen P,Zelenka A,Guisan O,et al.Solar radiationtransposition models applied to a plane tracking the sun[J].Solar Energy,1988,41(4):371-377.

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[8]郭延玮,刘鉴民.太阳能的利用[M].北京:科学技术文献出版社,1987:34-56

高度自动化篇7

GB 50084-2001 (2005年) 《自动喷水灭火系统设计规范》规定, 采用闭式系统的民用建筑和工业厂房, 喷头的最大安装高度不应超过8 m, 并规定了每个火灾危险等级下的喷水强度和作用面积。而国外标准如美国NF-PA 13-2010《自动喷水灭火系统安装标准》、英国BS EN12845:2009《固定式灭火系统—自动喷水灭火系统设计、安装和维护》等标准中除规定快速响应喷头的安装高度不应超过9m外, 均未规定设置场所的系统最大安装高度, 如NFPA 13仅规定了不同火灾危险等级的喷水强度和作用面积, 并且呈线性关系, 直线上的每一点均采用, 并规定为经济合理设计, 宜选用喷水强度大、作用面积小的点。而BS EN 12845也仅规定了各火灾危险等级下的喷水强度和作用面积以及推荐采用的喷头类型。

根据我国规范规定, 只要不超过规定高度, 系统均可采用同一组设计参数。为研究安装高度对自动喷水灭火系统喷头动作性能以及控火性能的影响, 笔者选取目前应用最为广泛的标准喷头, 试验前测得其响应时间指数RTI约为65 (m·s) 1/2, 分别在常规安装高度3m和极限安装高度8m的情况下开展了2次对比试验, 以确定净空高度对自动喷水灭火系统控火性能的影响。

1 试验研究

1.1 试验地点

试验在公安部天津消防研究所试验基地燃烧实验馆进行。馆内建有自动喷水灭火系统全尺寸火灾试验平台, 该平台可同时安装100只喷头, 可在3~24m高度范围内无梯度调节, 并附属自动数据采集系统, 可以准确测定火灾试验场所内不同梯次的火场温度、喷头动作时间、动作喷头个数等关键指标。

1.2 试验要求

试验采用环状供水管网布置, 双向端末供水, 供水干管管径DN200, 配水管管径DN50, 安装喷头的4根配水支管管径为DN25, 每根配水支管上安装4个喷头, 配水管与配水支管之间通过弯头转换连接, 试验管路布置如图1所示。

为尽量避免供水管网对喷头洒水分布性能的影响, 拟采用流量系数为K80 的下垂型喷头。每次试验均布置16个, 按4×4布置, 喷头间距为3m, 喷头溅水盘与顶板的距离为140mm, 均符合规范要求。在配水支管末端设置压力表, 试验期间控制其压力为0.1 MPa。

1.3 试验燃料的确定

在试验燃料的选择上, 为保证2次试验具有可对比性, 选取具有重复性和对比性较好的标准燃烧物组合作为试验燃料, 其单体由瓦楞纸箱、聚苯乙烯塑料杯、纸隔板组成, 其中瓦楞纸箱规格为500 mm×500 mm×500mm, 纸箱内装有125个塑料杯, 按5×5×5布置, 塑料杯之间用厚度为4mm的纸隔板隔离。该标准燃烧物单体选取普通民用建筑内常见的可燃物材质, 燃烧性能稳定, 受环境条件如温度、湿度的影响较小, 通过不同组合和摆放方式可模拟一些典型建筑的固体可燃物荷载及其分布状况, 目前该标准燃烧物已广泛应用于自动喷水灭火系统的灭火试验。

每次试验选取16个标准燃烧物单体和4组木托盘, 托盘规格为1.0m×1.0m, 标准燃烧物单体并排放置在托盘上, 按2×2布置, 并均匀布置在4只喷头围合正下方, 如图2所示。根据前期试验结果, 该组合的火灾热释放速率约为3.6 MW, 火灾增长系数约为0.020 56kW/s2, 介于中速火和快速火之间。

点火器的火源为浸有0.11L汽油的纤维棉棒, 直径7.6cm, 长7.6cm, 并将纤维棉棒用聚苯乙烯袋包裹。试验时, 4个聚苯乙烯包裹的纤维棉棒放置在试验燃料最底部4个试验货品相交处, 使用浸有丙烷的火炬点燃聚苯乙烯包。

1.4 试验过程

1.4.1试验1

试验1的喷头安装高度为3m。点火后初期火势发展较慢, 150s时第1只喷头动作。喷头动作后, 能够很快淋湿周围燃烧物, 火势被限制在不到1m2的区域内, 没有向外蔓延, 试验总共动作了3只喷头, 货物烧损量约为2个标准燃烧物单体, 试验现象如表1和图3所示。

1.4.2 试验2

试验2的喷头安装高度为8m。由于喷头安装高度的提升, 喷头动作时间较试验1明显延迟, 因此火势燃烧范围较大, 但在喷头动作后火势被限制在不到2m2的区域内, 没有穿透燃烧物向外蔓延, 约烧损了5个标准燃烧物单体。试验现象如表2所示。

2 试验结果分析

图4为试验1和试验2顶板下方测得的4只喷头处的温度随时间变化曲线。由图可以看出, 2 次试验中喷头动作后顶板温度迅速降低到室内温度21 ℃左右, 并在随后的时间内一直维持在该温度。说明2次试验系统均能成功控制初期火灾, 没有出现火势增长和蔓延现象。

试验1 中, 3 只喷头动作时的温度分别为119.3、100.8、128.6 ℃, 第一只喷头动作时火源正上方的温度约为169.8℃。在试验2中, 4只喷头动作时的温度分别为91.1、88.9、100.7、108.1 ℃, 第一只喷头动作时火源正上方的温度约为122.3 ℃。由于试验1顶板距离火源较近, 试验1点火位置正上方的温度较试验2高约40%, 喷头处的温度较试验1分别高约13%~30%。

在喷头动作时间上, 2次试验中第一只喷头的动作时间分别为150s和210s, 试验2较试验1延迟了40%左右, 且试验2共动作了4 只喷头。这意味着在系统设计时, 系统作用面积和设计用水量都较试验1增加。

喷头动作时间的滞后带来的不仅是喷头动作数的增加, 还涉及到货物烧损量。试验1和试验2 的货物烧损量分别约为2 个标准燃烧物单体和5 个标准燃烧物单体。货物烧损量的增加也使得火场环境中的有毒有害气体如CO、CO2的含量增大, 缩短了可用安全疏散时间。

3 结论及建议

(1) 在2种试验条件下, 喷头均能及时启动, 且喷头动作后均能穿透上升火羽流, 并淋湿周围燃烧物, 有效将火势控制在限定区域内, 火势没有向外蔓延, 系统均能有效控火。

(2) 在喷头动作时间上, 当安装高度为8 m时, 第一只喷头动作时间较安装高度为3m时约延迟40%, 且系统在喷头动作个数上也有增加。

(3) 在货物烧损量上, 当安装高度为8m时, 货物烧损量较安装高度为3m时多烧损3个标准燃烧物单体。

系统的控火性能还与设置场所的火灾危险等级和喷头的响应等级有关, 今后应开展不同火灾危险等级和响应级别下控火性能的试验研究, 进一步总结其应用规律。

摘要：为研究喷头安装高度对自动喷水灭火系统控火性能的影响, 分别在安装高度为3m和8m的情况下, 选取目前应用最为广泛的标准喷头开展对比试验, 从动作时间、动作个数、动作温度以及货物烧损量等方面进行对比分析。结果显示, 在2种安装高度下, 喷头均能有效控火, 但安装高度提升不仅造成喷头动作时间延迟, 还使得喷头动作个数、货物烧损量等明显增加。

关键词：自动喷水灭火系统,安装高度,控火性能,动作时间

参考文献

[1]GB 50084-2001 (2005年版) , 自动喷水灭火系统设计规范[S].

[2]NFPA 13-2010, Standard for the installation of sprinkler systems[S].

[3]BS EN12845:2009, Fixed firefighting systems-Automatic sprinkler systems-Design, installation and maintenance[S].

[4]杨丙杰.国内外规范中自动喷水灭火技术的对比分析[J].消防科学与技术, 2012, 31 (3) :265-267.

[5]宋波, 杨丙杰, 李毅, 等.高大净空场所火灾实体灭火试验研究[J].消防科学与技术, 2009, 28 (12) :912-915.

高度自动化篇8

新疆的棉花种植是全区农业的重要部分,但棉花生产机械化程度偏低(仅为43%),严重制约了自治区棉花生产的快速发展,尤其是棉花打顶不能实现机械化,全靠人力,打顶的时间在15d左右。棉农对棉花机械化打顶的呼声很高,在机械化打顶中对棉株高度实现自动测量成了需解决的首要问题。

超声波技术已在人类生产与生活中广泛应用,本研究采用了超声波技术测量棉花的高度。随着科学技术的发展与环境保护要求的提高,超声波技术在农业测距中也得到新的发展。这些年来,随着超声波技术研究的不断深入,再加上其具有高精度、无损和非接触等优点,超声波的应用变得越来越普及。

1 超声波测量介绍

超声波是一种机械波,它可以在气体、液体和固体中传播。电磁波的传播速率为3×108m/s,而超声波在空气中的传播速度为340 m/s,其速度相对电磁波是非常慢的。超声波的频率很高,波长很短,可以像光线那样沿着一定方向传播;其传播的能量较为集中,只朝某一方向发射超声波;超声波的振幅很小,加速度非常大,因而可以产生较大的力量;在两种不同媒介的界面上,超声波的部分能量会被反射。超声波的这些特征使其在遥控、遥测以及其他领域中得到了广泛的应用。

在超声波测量系统中,如果频率取得太低,则外界干扰较多;如果频率取得太高,在传播过程中衰减较大。故在测量中,常使用40kHz的超声波。目前,超声波测量的距离一般为几米到几十米。由于超声波发射与接收器件具有固有频率的特性,故超声波测量系统可不加选频电路,具有很高的抗干扰性能。

2 超声波测距原理

超声波测量有很多方法,其中应用最广泛的是脉冲回波法。其基本原理是:超声波发射器是利用压电的谐振带动周围空气震动来工作的。发射声波传感器由脉冲信号激励发出超声波,通过传声媒介传到被植株顶端,形成反射波;反射波再通过传声介质返回到接收传感器。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波接受器接收到反射波就立即停止计时。一般情况下,超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,再根据超声波在介质中传播的速度,可以计算出发射点距障碍物的距离。计算公式为

S=VT/2

式中 V—超声波的速度;

T—传播时间。

本文采用的超声波测高是根据超声波测距原理来完成的(如图1所示)。

3 总体设计方案

3.1 测量系统的结构原理

棉花高度自动测量系统的工作原理为:超声波传感器安装在被测作物上方的某一位置,由单片机产生40kHz的方波信号,触发超声波传感器向外发出40kHz的超声波,同时单片机的计数器从零开始计数。超声波在空气中传播,遇到作物后产生回波信号。超声波传感器接收到回波信号,由接收电路处理后,经放大和整形成为脉冲信号,送入单片机。单片机收到此信号立即使计数器停止计数,将计数器内的数值乘以单片机的机器周期,所得的时间为超声波在空气中的传播时间。由此时间经过计算可得出超声波传感器与被测作物之间的距离。用电位器电路测量超声波探头当前的离地高度,两者之差即为所求的作物高度。

3.2 超声波测量装置支架设计

测量装置支架主要由基座、滑杆、连杆、锥齿轮系和电位器等组成,如图2所示。超声波探头安装在滑杆上,滑杆根据作物的实际高度上下运动。滑杆上下运动通过曲柄滑块机构传递到锥齿轮,两锥齿轮通过啮合带动电位器转轴转动,使电位器电路的输出电压发生变化。电位器电路的输出电压经过A/D 转换,送入单片机处理,得出超声波探头的离地高度。

1.超声波传感器 2.连杆 3.信号处理器4.紧钉螺钉 5.滑杆 6.基座

将超声波装置应用于打顶机,使得打顶精度更高,打顶质量更好,弥补了原来机械“一刀切”的弊端。在设计时,必须尽量选用性能优越、适用的测量部件,提高打顶机的精确度以及灵敏度,争取实现打顶机的智能化。根据现在科技的发展状况,要实现这一要求是完全可能的。

打顶机机械的工作示意图如图3所示。

1. 超声波装置 2. 拖拉机 3. 棉花打顶机构

本研究主要是利用超声波测距原理来实现测量高度的目的。而超声波传感器应用在农业机械上,就特别要注意它的具体实用性。由于地表不平、棉苗高度不一,在设计时要合理地配置各器件的位置(即结构),以期达到避振和测量准确性的要求;另外,系统中各个构件的性能也必须能达到相应的技术要求(如支架的强度要求等)。

4 存在的问题及展望

本研究设计的超声波测高系统,在测量精度与存储数据上都有一定的缺陷。随着单片机等相应技术的发展,测高系统的功能将逐步完善。在与计算机的数据通信方面没有做出相应设计,只研究了驾驶员适时操作的问题。在实际的农业机械自动化控制中,基于现场总线的控制已经广泛使用,再使用组态软件,配合PLC,就可以实现适时与全自动化的控制。

参考文献

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[2]周航慈.单片机应用程序设计技术(修订版)[M].北京:航空航天大学出版社,2004:120-136.

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[4]江泽涛.温度对气体中超声速度的影响[J].南昌航空工业学院学报,1998(2):47-51.

高度自动化篇9

轴瓦安装和使用的主要影响因素是安装过盈量, 为了控制轴瓦的安装过盈量, 必须严格检验控制其外径尺寸公差。但是轴瓦的直径是无法测量的, 只能代之以半圆周长来检验[1,2]。

由于轴瓦具有弹张量, 在自由状态下不呈圆柱形, 故其周长测量只能在强制载荷下, 通过采用专用测量设备测量半径高度和对边平行度的方法来完成[3]。国内对轴瓦半径高度的检测一般采用人工方式进行离线测量, 这种检测方式存在生产效率低、劳动强度大、人为因素多、可靠性差等弊端, 更为主要的是通过该方式不能测量轴瓦对口的平行度;国外则采用自动化方式进行在线测量, 利用接触式传感器, 采用可转动的压头在测量轴瓦半径高度的同时也对轴瓦对口平行度进行测量[4]。国内少数轴瓦生产厂家从国外引进了轴瓦半径高度及对口平行度的自动检测设备, 虽可满足检测要求, 但存在价格高、设备维护与升级费用大、测量数据波动较大等缺陷 (其中压力波动是一个关键的影响因素) 。

笔者在借鉴国外先进技术的基础上, 针对其存在的缺陷和不足以及国内检测的现状, 设计符合我国国情、性能优越的自动检测装备。

1 总体设计

根据轴瓦的技术标准与生产需求, 本系统的不确定度为3 μm, 检测速度为7～8 秒/片。整个系统由PLC进行控制, 机械系统包括自动进出料机构、自动检测机构及液压驱动机构等几部分。系统的工作流程如图1所示, 总体设计效果如图2所示。

机械手 (5) 将轴瓦从外部输入到测量系统的内部, 放在轴瓦模具 (7) 里, 由液压缸驱动测量压头 (6) 对轴瓦的两个对边施加作用力将轴瓦压入模具里, 等到作用力平衡后, 通过对比安装在压头上的测量头传出的数据与标准轴瓦的数据, 经过数据换算最终得到轴瓦高出度和对边平行度值, 经与标准值的比对后, 判断轴瓦的相关检测量是否达到标准。由于轴瓦存在自由弹张量, 必须要有一个机构将轴瓦从模具推出一段距离 (此时轴瓦仍然存在轴瓦模具里) , 这个过程主要由安装在轴瓦模具前端的气缸 (8) 来完成, 然后机械手再将其从轴瓦模具里输出, 完成整个检测过程。

2 自动进出料系统设计

考虑到轴瓦的形状是半圆柱, 一种方案是采用有电磁铁的吸盘, 通电吸取轴瓦, 断电则释放。但是这种方案会使轴瓦磁化, 在一些精密仪器上应用就必须进行消磁处理, 造成人力、物力上的浪费。笔者设计的自动进出料系统主要是靠机械手臂和机械手来完成的, 机械手臂的驱动方式采用二维的气缸驱动, 可以满足设计要求。

如图3所示, 机械手臂主要由两个驱动气缸组成, 导杆气缸滑块 (2) 可以沿着导杆滑块气缸 (1) 的导轨在水平方向进行移动。气缸 (3) 安装在导杆气缸滑块 (2) 上, 从而使气缸 (3) 可以随着导杆气缸滑块在水平方向运动;而机械手安装在机械手安装板 (4) 上, 机械手安装板又安装在气缸 (3) 上, 所以当气缸 (3) 驱动的时候, 机械手 (5) 就可以做上下运动。由两个气缸组合而成的机械手臂可以实现机械手的二维运动。

1—导杆滑块气缸;2—导杆气缸滑块;3—气缸;4—机械手安装架;5—机械手

机械手主要是用来抓取轴瓦的, 由于轴瓦在自然状态下是趋近于半圆形的薄片, 要用夹的方式将其夹住。机械手指抓取轴瓦的工作原理图如图4所示。

如图4所示, 机械手上使用3个手指将轴瓦夹住, 其中手指2, 3是固定在一起的, 手指1可以作单独运动, 当手指1向上运动时, 机械手就松开轴瓦, 当手指1向下运动时, 通过上下3个手指的作用将轴瓦夹住。由于轴瓦是有一定重量的物体, 如果用一般的电机来驱动手指1的话可能夹紧力不够, 于是在设计机械手推动手指1运动的驱动时也使用气缸。

3 自动检测系统设计

自动检测系统设计主要包括测量压头、检测模具的设计。测量压头的整体结构如图5所示。

1—测头安装板;2—测头底座;3—平行度传感器;4—平行度传感器安装架;5—侧板;6—高出度传感器安装架;7—高出度传感器;8—转动板;9—摆动压板

为了满足不同直径轴瓦的检测要求, 就必须使测量压头可以左右移动、调整距离。本研究通过在测头安装板上设计燕尾导轨, 使测量压头可以在测头安装板上左、右移动。这样做的目的是针对不同直径的轴瓦, 可调整测量压头之间的距离以满足不同规格轴瓦的检测要求。传感器安装架上开口, 用螺钉把传感器夹紧, 松开螺钉又可以调整传感器长度。根据误差分析, 转动间隙对测量误差影响很大。本设计选用滚动轴承作为传动副, 靠螺母的拧紧来调整弹簧对摆动压块的预紧力, 实现转动板和滚动轴承之间无间隙接触。

如图6所示, 本研究采用浮动的支撑板支撑被测轴瓦, 当测量压头施加一定压力时, 浮动支撑板由气缸驱动下行, 轴瓦上产生的摩擦力可以保证轴瓦不会落下, 然后压头按设定压力压紧轴瓦。这样既保证轴瓦的外圆柱面与检测模具无间隙接触, 又可消除轴瓦本身的形位误差对测量造成的影响。

1—轴瓦模具;2—气缸;3—模具底板;4—底板支撑气缸;5—模具底座

4 液压驱动机构系统设计

由误差分析知, 传感器的轴线与测量面的垂直度误差对测量精度的影响很大。因此, 在测量压头的运动设计中, 要严格控制其运动导向。为保证测量头精确的导向, 本研究采用燕尾槽导轨, 并采用浮动的球铰连接驱动源, 以消除导轨与驱动力方向不一致所带来的影响。球铰的设计如图7所示。

1—液压缸;2—螺钉;3—球头套;4—球头;5—球铰挡圈;6—测头安装板;7—测量压头

球头 (4) 可以在球头套 (3) 中转动, 可以消除导轨与驱动力方向不一致所带来的影响。在连接的时候, 右边球头的螺纹头连接到测头安装板 (6) 上, 左边球头套 (3) 上的螺纹头连接到液压缸 (1) 上。为了防止液压缸在回程的时候球头从球头套中脱落下来, 笔者设计了球铰挡圈 (5) , 用螺钉 (2) 把球头套 (3) 和球铰挡圈 (5) 连接在一起[5]。对于压力波动的控制, 可以在缸外加装行程开关, 当开始进入缓冲阶段时, 开关即切断油路, 使液压能等于零;还可以在活塞杆与负载之间加装减振器;或者采取在液压缸出口加装液控节流阀等手段来减小压力波动带来的误差影响。

5 检验载荷的计算

为确定轴瓦检验载荷力的大小, 按国际标准[6], 其计算过程如下。

F的计算为:

$F = (S_{1} + \frac{E_{2}}{E_{1}} \times S_{2}) \times Ρ_{0}$ (1)

式中 S1, S2—瓦背和减磨层的径向截面积, mm2;E1, E2—瓦背和减磨层的弹性模数, MPa (瓦背材料为低碳钢, E1=2.1×105, 减磨层为铝合金, E2=0.7×105) ;P0—为保证瓦背与轴承座孔贴合轴瓦径向截面上所需之压应力, MPa (该值范围:50～85) 。

瓦背的径向截面积为:

$S_{1} = \frac{π}{8} [D_{0}^{2} - (D_{0} - e_{1})^{2}]$ (2)

式中 D0—轴瓦外圆直径, mm;e1—瓦背厚度, mm。

减磨层的径向截面积为:

$S_{2} = \frac{π}{8} [(D_{0}^{} - e_{1})^{2} - (D_{0} - e)^{2}]$ (3)

式中 e—轴瓦壁厚, mm。

若取D0为200 mm, e1为2.5 mm, 将D0、e1代入式 (2) 中, 可得瓦背的径向截面积S1为:

$S_{1} = \frac{π}{8} [200^{2} - (200 - 2.5)^{2}] = 390.05 m m^{2}$

若e取4.5 mm, 将e代入式 (3) 中, 可得轴瓦减磨层的径向截面积S2为:

将各已知数据代入式 (1) 中, 可得轴瓦的检验载荷F为:

检验载荷力除了要正确计算其大小, 在测量过程中还要保障其稳定性, 因此对检验载荷力的精度有较高的要求。国际标准中对检验载荷的偏差所作的规定如表1所示, 针对不同范围内的检验载荷力对应有不同的允许偏差。在实际设计中, 检验载荷力的精度也应当控制在标准所规定的允许偏差范围之内。本系统可考虑设计液压系统来对测量头实施加载。

6 液压缸计算

已知轴瓦的检验载荷F=24 644.25 N, 供油公称压力p=6.3 MPa, 液压缸实际工作的最大行程为:300 mm。则油缸内径D为:

$\begin{array}{l} D = \sqrt{\frac{4 F}{π p}} \times 10^{- 3} = \sqrt{\frac{4 \times 24 644.25}{3.14 \times 6.3}} \times 10^{- 3} = \\ 70.6 \times 10^{- 3} m \end{array}$