压缩机自动化

2024-10-24

压缩机自动化（精选8篇）

压缩机自动化篇1

1 压缩机自动化技术概述

随着社会的不断进步, 科技和工业的不断发展, 对于压缩机这种各行各业都要用到的设备的要求在不断提高。所以压缩机的发展非常快, 对于压缩机目前的气动技术也已经被运用到了工业自动化的范围。本文从空气压缩机的角度来进行对其的系统自动化改造, 当然由于对于空气压缩机的整体自动化改造实在是太复杂了, 所以这里只从控制系统来进行阐述, 阐述系统改造的设计与应用。空气压缩机即空压机, 种类很多, 常见的有活塞式、螺杆式和离心式, 在工业生产中具有广泛的运用。在实际生产使用中发现, 原有的空压机控制系统存在着许多的缺点和不足, 例如启动电流大、噪音大、耗电量大、运行不平稳等。因此需要对其控制系统进行改造和优化。根据实际生产经验, 可以采用可编程变频器技术对空压机原控制系统进行改造。改造后的控制系统, 工作稳定可靠, 节能明显, 具有良好的经济效果。

2 空气压缩机控制系统改造过程

运行空压机将压缩空气送入两台用于储气和缓冲系统压力波动的储气罐, 然后分两路向用户供气。一路是不经过干燥处理的杂用气, 一路是经过两台干燥器干燥处理的仪用气。改造前空压机的压力变送器和设定的加载卸载参数来控制各自的启停、加载、卸载。

原空压机采用传统的控制系统, 存在着很多的缺点和不足, 主要表现在:启动过程中虽然采用降压启动, 但是启动电流依然很大, 而且启动时间长, 会对电网产生巨大的冲击作用, 并且影响其它设备的正常运行;由于空压机经常处于空载状态, 会造成电能的严重浪费, 增加了企业的生产成本;空压机工频运行时噪音很大, 造成工作条件恶劣, 而且其运行状态的突然变化会对设备本身造成很大的破坏作用, 缩短了设备的使用寿命。

正因为原空压机控制系统存在着以上的种种不足, 急需对其控制系统进行改造。以下就是空气压缩机控制系统改造的系统流程。

如图1所示, 改造后的控制系统主要由变频器、PID智能控制1器、压力传感器、软件控制单元等组成。控制PI系D统根据压力传感器检测到的空压机出口处的压力值大小, 通过PID智能控制器和变频器P来ID调整空压机的工作状态, 达到实时控制的目的。

在改造后的控制系统中利用变频调速技术实现恒压供气控制, 克服了原控制系统在供气方式上存在的诸多的不足。在此方案中, 将储气罐中的压力作为主要的控制对象, 储气罐中的压力通过压力变送器转换为电信号后传到PID智能控制器, 通过与压力设定PID值进行比较, 得出偏差值, 通过PID设定的控制模式运算产生控制信号, 控制信号经变频调速器控制电机的工作频率和电机的转速, 使得储气罐中的压力值始终与设定的压力值大小相接近, 以满足空压机工作的需要。其控制系统主要是主要利用了系统反馈控制的原理来搭建和实现的。在改造后的控制系统中添加了工频和变频之间切换的功能, 这样做的目的主要是为了保留原有的控制和保护系统。在改造后的控制系统中空压机的启动时通过变频器来启动的, 实现了空压机的软启动, 避免了启动过程中启动电流对电网和设备的冲击作用。

3 压缩机自动化改造后的经济效果

进行改造后经济效果是非常明显的, 主要表现以下几个方面:

1) 节能效果显著。采用变频调速的方法调整供气量, 使得电机输出功率基本与转速成正比关系, 可以取得很好的节电效果, 据统计, 节电率平均可达26%以上。

2) 利用变频技术实现空压机的软启动, 可以抑制过大的启动电流, 避免了对电网产生的冲击作用, 减小启动过程中设备的机械振动和对设备本身的冲击作用。

3) 采用变频调速技术可以无冲击地完成电动机的加减速运行, 减小了电机设备的磨损, 延长了空压机和其他设备的使用寿命, 从而达到对设备进行优化控制。

4) 采用变频调速技术后噪音问题得到了很好的解决, 对环境起到了很好的保护作用。

此外, 可以根据实际的生产情况, 采用满足设备要求的最低压力值进行输出, 降低了输气管道的损耗, 同时在满足设备正常运行要求情况下, 降低了用气量, 节约了电能。采用改造后的控制系统, 系统的自动化程度提高, 由于采用恒压供气, 设备工作稳定性变好了, 生产工艺得到了优化, 产品质量也随之得到了提高。

综上所述, 基于可编程变频器技术改造后的空压机控制系统, 实现了理想的控制效果, 供气系统安全、可靠和高效。系统的自动化程度得到很大的提高, 减少了设备的操作、维护人员;空压机工作的稳定性得到了很大程度的提高, 噪音得到了很好的控制;具有良好的节能效果, 同时降低了设备的维护费用, 提高了设备的使用寿命。总的来说, 降低了企业产品的生产成本, 对企业具有非常好的经济效果。

参考文献

[1]文丽松.PLC和变频器在矿山空气压缩机改造中的应用[J].采矿技术, 2008, 8 (5) :102-103.

[2]白坤海.空压机变频及微机自动控制系统研究[D].山东:山东大学, 2006, 5.

[3]罗韬.基于可编程变频器控制的空气压缩机控制系统的改造[J].江西有色金属, 2009, 23 (2) :44-45.

[4梁启宇.10kV螺杆空压机的节能升级控制策略[J].电力通用机械, 2009, 5:77-79.

[5]陈陶锴.空压机控制系统改造[J].科技动态, 2007, 4 (298) :37-38.

压缩机自动化篇2

备份数据存储的路径为 E:dataBackupMySQL .下面即是windows命令行批处理命令的源文件

代码如下:

set d=%date:~0,10%

set d=%d:-=%

set t=%time:~0,8%

set t=%t::=%

set dzxpath=dzx%p%%d%%t%.sql

set ucpath=uc%p%%d%%t%.sql

set folder=E:dataBackupMySQL

echo off

”D:Program FilesMySQLMySQL Server 5.0inmysqldump.exe“ -hlocalhost --opt -uroot -pyoumysqlrootpassword discuzx > ”%folder%%dzxpath%“

”C:Program FilesWinRARRAR.exe“ a -ep1 -r -o+ -m5 -s -df ”%folder%%dzxpath%“.rar ”%folder%%dzxpath%“

”D:Program FilesMySQLMySQL Server 5.0inmysqldump.exe“ -hlocalhost --opt -uroot -pyoumysqlrootpassword discuzuc uc_admins uc_applications uc_badwords uc_domains uc_failedlogins uc_feeds uc_friends uc_mailqueue uc_memberfields uc_members uc_mergemembers uc_newpm uc_notelist uc_pms uc_protectedmembers uc_settings uc_sqlcache uc_tags uc_vars > ”%folder%%ucpath%“

”C:Program FilesWinRARRAR.exe“ a -ep1 -r -o+ -m5 -s -df ”%folder%%ucpath%“.rar ”%folder%%dzxpath%“

rem echo ”D:Program FilesMySQLMySQL Server 5.0datadiscuzx%filepath%"

―――――――-

可以直接下载该.bat批处理文件: mysql_dump

这里需要使用winrar，假定安装在 C:Program FilesWinRAR 上面代码里使用的是 rar.exe 这个命令行版的rar工具（推荐），而不是winrar.exe这个图形化版本，

windows下mysql自动定期备份并压缩(以discuz论坛为例)

，

当然要检查你的winrar安装目录里是否有rar.exe这个文件，如果没有，建议重新下载完整版的winrar.

这里假定需要备份数据库discuzx与discuzuc中的几个表（ucenter表） [如果升级安装discuzx，而又没有把ucenter导入discuzx的库里，就是这种情况]

把上面的命令保存为 mysql_dump.bat ，双击即可运行。为了实现无人值守的自动化处理，可以通过系统的任务计划定期执行这个命令。

自动删除解压后的压缩包等篇3

最近从网上下了不少漫画，都是压缩文档。为了节约硬盘空间，我想在解压后把所有压缩包都删了，手工操作显然有些麻烦，该怎么办？

如果你在使用TC(Total Commander)，那么可以安装TotalZAR2插件解决这一问题：打开“压缩文件”对话框，在右侧的下拉列表选择“zar”，单击下面的“配置”按钮，此时会打开设置对话框，注意勾选“在解压过程中自动逐个删除源文件”复选框，确认之后即可生效（如图）。以后，在使用TotalZAR2解压缩多卷压缩包时，只要返回上级目录，选择多卷压缩包之后按下“Alt+F5”组合键，选择“zar”，确认之后，TC会在完成解压的同时自动删除原来的压缩包，这就比较方便了。

将照片文件名批量更改为拍摄日期

最近利用年假和朋友出去玩，用数码相机拍摄了大量的照片，现在我想将这些照片整理分享给朋友，需要按照拍摄日期重命名，该如何操作？

可以利用TC的内容插件：选择需要重命名的照片文件，按下“Ctrl+M”组合键，打开批量重命名对话框，单击“插件”按钮，依次选择“shelldetails/拍摄日期”。在这里选择相应的格式，确认之后可以在预览区看到重命名之后的效果，如果没有什么错误，单击“开始”按钮即可完成批量重命名的工作。

规范英文文稿的大小写

最近我在加班完成暑假作业中的英文写作，但讨厌的是要碰到大小写切换的问题，如果全靠手动的话，既麻烦而且也容易遗漏。该怎么操作？

利用最新版本的WPS文字，可以很轻松的解决这一问题：切换到“开始”选项卡，按下“Ctrl+A”组合键全选文本，单击“字体”功能组的“更改大小写”按钮，此时会弹出“更改大小写”对话框，选择“小写”。继续打开“更改大小写”对话框，选择“句首字母大写”，执行后可以让每句话的第一个单词的字母大写。如果文稿中还有其他的专有名词，可以逐一选择之后执行“词首字母大写”。

怎么让图片小清新

最近网上流行小清新的风格，我也想让自己发到网上的照片带这种风格，应该怎么办？

可以在手机或者移动设备中安装美图秀秀，它提供了各种丰富的效果、模板和图片处理功能，基本能满足旅途中对图片的处理要求。就拿一杯水来说，在特效中为它加上“炫彩LOMO”，再到“时尚”特效中选择“日光”，补充一些光线，保存以后，再去“背景虚化”中模糊掉杂乱的背景物，不到一分钟，一杯水马上就可以小清新了（如图）。此外，为了让这杯水更有深度，还可以通过“文字”加入一些貌似很有深度的文字。弄好以后，往微博一发，顿时又小清新了一回。

在iPad中浏览Zip压缩包

有时候我会在iPad中处理邮件，其中不免涉及到Zip格式的附件，应该用什么方式来查看呢？

在App Store中搜索并下载WinZip之后即可使用。打开邮件后，会询问是否下载，选择“是”，附件下载完成之后选择“WinZip”的方式将它打开即可。

压缩机自动化篇4

离心式压缩机在工业生产中有着不可或缺的地位，其主要作用是为生产提供动力---压缩空气。而压缩空气重要的技术指标就是可调气量和稳定的压力，自动控制系统很好的解决了这些技术要求。自动调节系统通过对末端排气压力的检测自动调节进气阀和卸载阀的开度来满足生产的压力。通过不同运行模式间的转换来满足生产工艺气量的要求。

1 自动调节系统控制机构

首钢京唐空压机控制系统的中枢采用的西门子S7-300可编程控制器。作为整个系统的大脑它负责接收外部传输来的信息，并且对执行机构发出指令，控制外部执行机构按照程序指令动作。

控制面板通过串行通讯与PLC相连，面板PLC是HMI触摸显示型。它不仅可以显示空压机的各个运行数据而且还可以从控制面板上对设定值(如:排气压力、最小电流设定值、最大电流设定值等)进行修改，把所需数据写入PLC程序中。

2 自动调节系统执行机构

调节系统的执行机构为进气阀和卸载阀，它是作为最终的命令执行者。而阀门定位器是命令输出与执行者之间的纽带。本系统采用的是电/气阀门定位器也就是前面所提到的I/P传感器。

电气阀门定位器的工作原理：

图1为启动执行机构配用电气阀门定位器的框图。由图1可以看出，电气阀门定位器与气动执行机构配合使用时，具有机械反馈部分。电气阀门定位器将来自控制单元的4～20m A DC的电流信号变为气压信号来驱动执行机构。同时，从阀杆的动作距离获取反馈信号，构成具有阀位移负反馈的闭环系统，因而不仅改善了执行的静态特性，使电流信号与阀杆位移之间保持良好的线性关系;而且改善了气动执行器的动态特性，使阀杆的移动速度变快，减小了信号的传输的滞后。

3 空压机的运行模式

3.1 基本控制模式

基本模式是通过调节卸荷阀来保持空压机的设定压力。当用气量减少时，卸荷阀打开一定角度排出多余的气体;通过对进气阀/导叶的调节，来维持设计电机电流。

3.2 进气节流控制模式

节流模式与基本模式类似，它们的不同点是当满足外部用气系统需求时，通过进气节流来减少压缩机的电机电流。进气控制阀可以对进气进行节流，直到达到最小电流设定点，如果厂用系统需求量继续下降，调节卸荷阀的开度以保持设定压力。

在节流模式下，如果最小电流设置太低就会使空压机发生喘振。所以需要根据喘振测试来确定最低电流的设定值。

3.3 间歇模式控制

间歇模式控制是一种开关型控制模式。基于外部用气系统的需求而使空压机加载或卸载。当外部用气系统压力低于系统最低压力设定值时，进气阀/导叶打开到设定电流，卸荷阀全部关闭，把所有的压缩空气排到外部用气系统。当外部用气系统的需求减少时，压缩机的末端排气压力就会增加，为保持设定的排气压力，卸荷阀就会打开向大气排出多余的压缩空气。随着外部用气系统需求的进一步下降，卸荷阀的开度会持续增加，以保持设定的压力值。如果卸荷阀开度达到卸载设定点时，程序中计时器开始计时。如果保持卸载阀此开度超过3分钟，压缩机将进行卸载。压缩机将保持卸载状态，直到外部用气系统压力降到系统低压力设定值，此时压缩机又重新加载，循环重新开始。

3.4 自动双重模式控制

自动双重模式控制与间歇模式控制比较相似，不同的只是当压缩机的末端排气压力达到设定的排气压力值时，进气阀/导叶会对进气进行节流，以降低电机电流，进气阀/导叶开度就会减小进行节流，直到最小电流设定点。

如果压缩机排气压力持续增加，卸荷阀将会打开来保持所设定的末端排气压力。假如卸荷阀的开度达到卸载设定点，并且超过设置的时间，压缩机就会卸荷阀全部打开，进气阀/导叶关闭。这时空气压缩机会在卸载状态下运行，直到外部用气系统压力小于系统低压力设定值。压缩机将会重新进行加载，进行新一轮的循环。

4 自动调节控制逻辑

启动空压机前先从控制面板上对进气阀和卸载阀的模式进行设置，全都打到AUTO(自动)模式然后选择运行模式，压缩机启动运行。

影响空压机自动控制调节的设定值和运行数据包括，最大电流的设定值、最小电流的设定值、末端排气压力的设定值、电机电流以及末端排气压力。空压机正常运行后PLC会对这些数据进行比对分析，如果末端排气压力没有达到设定值，PLC就会进行PID调节发出命令增大电机电流但不会超过最大电流的设定值，增大进气阀的开度;或者是通过减小卸载阀的开度，这是由所选的运行模式决定的。而如果外部的用气量突然减小导致末端排气压力增大超过了设定值，调节系统会通过减小电机电流来减小进气阀的开度或者增大卸载阀的开度。

我们从中可以看出真正影响进气阀开度的数据量是电机电流;而影响卸载阀开度的数据量是末端排气压力。调节过程中是选择调节进气阀还卸载阀则是由运行模式决定的。因为整个调节过程采用的是PID调节所以不管是进气阀还是卸载阀，都会比较平稳不会出现大的波动，以保障所送出的压缩空气压力稳定，保证了质量。

5 结束语

离心式压缩机是冶金工业中不可或缺的重要设备，而人工控制难免会发生失误，自动控制调节空压机能够避免这种情况的出现。自动控制不仅降低了人工成本而且大大增强机组运行的稳定性，它还能够最大限度满足生产工艺的需求。自动控制是未来发展的必然趋势，通过对空压机的自动控制的研究分析让我们对它有更加深入的了解，对以后更加深入的学习有很大的帮助。

参考文献

[1]徐忠,离心式压缩机原理(修订本)M机械工业出版社,1990.XU Zhong,Principles of centrifugal compressor(Revised Version)M Machinery Industry Press,1990

[2]丁炜,过程控制仪表及装置M电子工业出版社,2007.Ding Wei,Process control instrument and device M Electronic industry press,2007

[3]FS-ELLIOTT空压机说明书,FS-ELLIOTT air compressor

压缩机自动化篇5

1 系统设计

1.1 设计要求

压缩空气自动控制系统用来对空气加压氧舱两套压缩空气系统进行自动控制,同时备有手动控制,其主要功能有:单、双机手动启动,手动或自动关机;单、双机自动运行。要求双机启动时,两台空压机不能同时启动,即第一台机工作5min后第二台机才能开始工作。在负载空压机发生短路、断相、过载等故障时,本控制系统具有自动保护作用。

1.2 电路组成

控制系统包括执行电路和控制电路两部分,执行电路即主电路,由两路空气开关C1、C2及交流接触器Ja、Jb组成。分别通、断及保护两台空压机Da、Db的配电电路。控制电路由继电器J1、J2、J3、J4、J5和延时继电器SJ1,电接点压力表下限接点S1,上限接点S2组成,用来控制交流接触器按预先要求进行工作。面板上有电压表、电源指示灯、工作指示灯,有电源、启动、关机等多种按钮,有手动、自动选择开关,1号机、2号机、双机选择开关,控制系统电路原理图,见图1。

1.3 电路工作原理

将空气开关C、C1、C2合上,控制面板上的电压表有220V电压指示,按面板上的电源按钮K1,电源指示灯亮,表明已接通电源,具备了工作条件。

将K2置手动位,K3置1号机,按启动按钮AN2,由于J2工作,J2-1通,J1工作,J1-1将AN2自琐,J2-2通,J1-2通,Ja工作,Ja常开触点闭合,空压机Da工作,La灯亮。随着压力升高,当电接点压力表上限接点S2接通,J5得电,J5-2常闭触点断开,J1失电,J1-2断开,使Ja失电,空压机Da停机,或者是按停止按钮AN1,使J1失电,空压机Da停机。当K3置2号机时,工作原理同上,使得空压机Db自动启动、停止。当K3置双机位时,按启动按钮AN2,由于J4工作,J4-1通,J2工作,J2-1通,J1工作,J1-1将AN2自锁,J2-2通,Ja工作,空压机Da工作,延时继电器SJ1开始延时,一般调延时5min,当空压机Da工作5min后,延时继电器SJ1-1通,J3工作,J3-1通,J1工作,J3-2通,Jb工作,空压机Db工作,当按停止按钮AN1时,Da、Db同时停机,或者是随着压力升高,当电接点压力表上限接点S2接通,J5得电,J5-2断开,J1失电,J1-2断开,使Ja、Jb失电,空压机Da、Db同时停机。

将K2置自动位,K3置1号机,J2工作,J2-1通,一旦电接点压力表下限接点S1接通,J1工作,J1-3闭合,将下限接点S1自琐,J1-2通,J2-2通,Ja工作,空压机Da工作,随着压力的升高,当电接点压力表上限接点S2接通,J5工作,J5-2常闭触点断开,J1失电,Ja失电,空压机Da停机,当压力下降到电接点压力表下限接点S1接通时,空压机Da工作,实现了空压机Da自动启动、停机。当K3置2号机时,空压机Db自动启动,停机的工作原理同上。当K3置双机位时,一旦电接点压力表下限S1接通,空压机Da工作,延时继电器SJ1开始延时,当空压机Da工作5min后,空压机Db开始工作,当电接点压力表上限接点S2接通时,空压机Da、Db同时停机,当压力下降到电接点压力表下限接点S1时,空压机Da开始工作,工作5min后,空压机Db开始工作,实现了空压机Da、Db自动启动、停机。

2 使用注意事项

电接点压力表的调节要根据临床需要进行调节,一般下限调到0.4MPa,上限调到0.6MPa。

(1)空气开关自动分断后,要等待5～10min,空气开关冷却后,才能再次合闸,防止热合闸损坏脱扣机构。

(2)空气开关和延时继电器的调整必须在断电后进行。

(3)空压机首次运行或停机时间超过48h后再次启动前,一定要进行人工盘车,转动灵活后才能通电启动。

3 临床应用

空气加压氧舱压缩空气自动测控系统,也适用于现代化医院中心供压缩空气的控制,在双机工作时,采用了延时继电器,避免了双机同时启动因电流过大而烧坏,为避免电接点压力表接点直接带动交流接触器因电流过大而打火,采用了中间继电器J1[3]。通过3年的使用,本控制系统具有故障率极低,安全、可靠、保护功能较强,大大提高了工作的可靠性,较好地实现了在无人的情况下自动提供压缩空气的工作模式,大大节省了人力,减少了劳动强度,提高了工作效率,确保了压缩空气的使用安全,在临床收到了很好的效果。

参考文献

[1]毛方琯.高压氧舱技术与安全[M].上海:第二军医大学出版社,2005.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中华人民共和国国家标准GB/T12130-2005医用空气加压氧舱[S].北京:中国标准出版社,2005.

[3]姜宗义,等.医院中心负压三泵连锁自动控制系统[J].医疗卫生装备,1998,19(5):8-10.

[4]王强,王勇,李兴明.医用空气加压氧舱应急呼吸供气系统的研制[J].中国医疗设备,2009,24(2):42-43.

[5]吴建军,张健.医用空气加压氧舱加压系统噪声的控制[J].中国医疗设备,2010,25(1):91-92.

[6]李兴明,王强,王勇.高压氧舱设备的改造[J].重庆医学,2008,37(9):909-910.

压缩机自动化篇6

随着信息时代的到来,作为计算机通信、信息存储、Internet网络传输等信息技术的关键环节,图像压缩编码算法的研究已成为当今信息技术里最活跃的研究领域之一。经过近几年的研究探索,学者们提出了许多编码方法,目前研究图像编码的主要方法是分形理论、神经网络和小波变换等等。

不同于以上几种方法,本文给出的是一种用广义有限自动机(GFA)对图像进行自动编码/解码的算法。从本质上讲,有限自动机算法的原理就是利用图像本身的自相似性以减少描述图像所需的比特数。由于不需要反复迭代,有限自动机算法在解码时可表现出更大的优越性。

目前有限自动机方法的使用已经延伸到了灰度图像,其典型代表是Karel Culik II和Jarkko Kari提出的加权有限自动机(WFA)[2,3],给出了如何将图像与自动机对应的规则以及一个用非确定性的有限自动机(NFA)进行自动编码/解码的算法。Karel Culik II和Jarkko Kari在检测自相似性时仅考虑单纯的灰度比例变换关系,因而为了增加编码能力采用了非确定性的有限自动机。本文在灰度比例变换基础上增加了图像旋转、翻转、补运算等措施,大大增强了自相似性检测能力,从而可以用GFA进行编码。

1 有限自动机的基本概念

通过给无限四叉树的每个结点赋值0、1可以描述一个二值多分辨率图像。如果四叉树的每个出边被标志成0、1、2、3,则能够得到到达每个结点的一个唯一标识路径,这个符号序列被称为结点的标识。深度为k的结点的标识是字母集{0,1,2,3}上的一个长度为k的子字符串。正规字符串集可以由有限自动机或正规表达式来表示[5],因此,将有限自动机应用于处理多分辨率图像的思想得到了许多学者的认可[4,6]。

1.1 相关定义

有限自动机是一种具有离散输入输出系统的数学模型,它具有任意有限数量的内部格局或状态,用来记忆过去输入的有关信息,根据当前的输入可确定下一步的状态和行为。

定义1[7] 有限自动机被定义为一个5元组(S,Σ,δ,s0,F)。其中:

(1) S是一个有限集,它的每个元素称为一个状态;

(2) Σ是一个有穷字母表,它的每个元素称为一个输入字符;

(3) δ是一个从S×Σ到S的单值部分映射。δ(s,a)=s′ 意味着:当先行状态为s、输入字符为a时,将转换到下一个状态s′,称s′为s的一个后继状态;

(4) s0∈S是唯一的初态;

(5) F⊆S,是一个结束状态集(可空)。

定义2 一个有限自动机可以用一个状态转换图描述。从初态出发到达一个终态,就可以接收一个符号序列。该序列是由从初态到达终态的路径上的字符连接而成的。

1.2 图像的有限自动机表示

如果用一个确定有限自动机A表示一个图像I,A的每一个状态对应于I的每一个子图,起始状态与I相对应。如果从状态i转变到状态j表示成0(1,2,3),那么与状态j相对应的图像位于与状态i相对应的图像的第四(第三,第一,第二)象限。

2 灰度图像及有限自动机构造

2.1 图像划分与有限自动机状态表示

对一幅图像进行划分的方法是将它分成大小相同的4个小正方形图像,对每块小图像再进行同样的划分,依此类推。

本文考虑的是分辨率为2n×2n的灰度图像。为了充分发挥有限自动机在图像描述方面的优势,可以用字母集∑={0,1,2,3}上长度为n的字符串作为标识来描述分辨率为2n×2n的图像的每个像素,其中空串对应整幅图像,e用来表示单位正方形,它的象限由单个数字表示,如图1(a),这个正方形的四个子图标识为w0、w1、w2和w3,依此类推。图1(b)是分辨率为4×4的所有像素的标识,图1(c)是标识为3203的像素。

有限自动机通常使用状态转换图来表示,结点表示状态,起始结点有一个入弧,终点用两个圈表示。从状态i到状态j的一条标有a的边表示输入a将使状态从i转变到j。输入字符集中的一个字符串如果能够表示从起始状态到终态的一条途径,那么这个字符串对于该自动机是可识别的,这个集合(能够被自动机A识别的语法)表示为L(A)。

图2(a)对于所有分辨率为2m×2m,m≥1的图像来说都是一样的。对于深度为m的图像可以描述成有限集合{1,2}Σm-1(Σm-1表示Σ中所有长度为m-1的字符的集合),因此二值多分辨率图像可以描述成正规集 ${1, 2} Σ^{*}$ 。图2(b)可以用正规集 $Σ^{2} {1, 2} Σ^{*}$ 表示,其自动机表示如图3所示。

(a) 2×2的网格 (b) 8×8的网格

2.2 多分辨率图像的自动机构造过程算法

对于一个多分辨率图像,在自动机存在的前提下可以用如下的程序段来描述该图像。对给定的图像I,用Iw表示I在标识为w的正方形中放大后的图像,状态数x表示的图像记为ψx:

(1) 令i=j=0;

(2) 创建初始状态0状态,使ψ0=I;

(3) 假设ψi=Iw,处理状态i,也即

for k=0,1,2,3 do

if Iwk=ψq then 从状态i到状态q建立一条边标记为k;

else j=j+1;

ψj=Iwk;

从状态i建立一条边到新状态j标记为k;

(4) if i=j表示所有状态均已处理过,处理结束;

else i=i+1;

执行第3步。

如果存在一个自动机能够很好地描述给定的图像并形成一个具有最少状态数的确定自动机则以上程序段终止。本文采用的图像压缩方法就是基于这个自动机程序段的,除此之外还用到下面将要介绍的GFA。

3 广义有限自动机(GFA)及压缩算法

3.1 广义有限自动机

广义有限自动机的每种转换都用一个输入符号表示,同时它还具有如图4所示的16种转换方法[1]。

在GFA转换表中,转换用数字0~15来表示,第i种转换表示成ti。一张GFA表和标有a-n状态转换的FA表相似,其中a表示输入,n表示转换。对于具有状态集Q和初始状态q0的GFA来说,当∀q∈Q时,状态q代表图像Iq,其前提条件为:对每一个p∈Q并且a∈{0,1,2,3},用(p,a-ni,qi),i=1,2,…,r表示所有从状态p出去的边并且标识为a-ni。图像∪ $_{i = 1}^{r}$ tni(Iqi)是由从Ip中获得的图像在a象限进行无限划分得来。

3.2 压缩算法实现过程

本算法在实现过程中结合了小波变换的方法,采用Daubechies小波族中的db1小波对灰度图像进行图像预处理,所以本文采用的方法结合了小波变换和GFA两种方法的优点。

以下给出GFA压缩算法核心部分的主要思想。

输入:一个由有限的四叉树ψ表示的灰度图像,一个误差值error。

(1) 初始状态q0表示子正方形ε(即整幅图像),对于所有q≠q0,初始分配为α(q0)=1,α(q)=0,最后的分配β对于所有的q均满足β(q)=1;

(2) 如下递归处理每一个状态:将下一个未处理的状态q赋给正方形w,把w分成四个子正方形w0,w1,w2,w3,对wa(a=0,1,2和3)执行步骤(3);

(3) 将子正方形wa(a∈Σ)中的图像表示为ψ′,如果ψ′=0,则从状态q没有标识为a的转换;否则,该算法遍历所有已创建的状态和转换ti,i=0,…,15,如果状态p和转换tj被找到且满足dk(ψ′,tj(ψp))≤error,其中ψp是一个赋给状态p的子正方形图像,则创建一条新的边(q,a-j,p)。如果没有这样一个状态和转换,则赋予ψ′一个新的(未处理的)状态r并创建一条新边(q,a-0,r);

(4) 转到步骤(2)处理未处理的状态,否则结束。

解码算法相当简单。假设已有一个GFA,先计算图像(2n×2n)中每个像素所对应的串s(长度为n),然后根据s在GFA中递归地进行状态转移,同时执行每一转移所对应的翻转等操作就能得到该像素的灰度值,最后即得到恢复图像。

4 实验结果

为了验证GFA算法的有效性,实验时以Matlab6.5及VC++作为实验环境,以灰度级为256级,大小为256×256的Lena图像、Baboon图像、沧浪亭图像及花瓶图像作为原始图像进行压缩,其压缩结果如图5所示,表1列出了图像编码的结果及各衡量值。

该实验的视觉效果可以用峰值信噪比(PSNR)、压缩比及dk(文中提出的原图像和恢复图像间的差别测量方法)来衡量。

PSNR公式由式(1)和式(2)所示:

$Ρ S Ν R = 10 \times \log (\frac{255^{2}}{Μ S E}) (1)$

其中:

$Μ S E = \frac{1}{Ν^{2}} \sum_{i = 0}^{Ν^{2} - 1} (f_{i} - g_{i})^{2} (2)$

fi为测试图像的像素值,gi为复原得到的图像的像素值,N2为像素的总数。

两幅大小相同的图像f和g间的差别dk定义成式(3):

$d_{k} (f, g) = \frac{\sum_{w \in Σ^{k}} | f (w) - g (w) |}{2^{k} \times 2^{k}} (3)$

即f与g对应点灰度差绝对值之平均。其中,f是原图像,g是恢复后的图像,k是一个正整数。这一定义能较好地符合人的主观视觉感受,当两幅图像视觉效果差别较大时,dk值也相应较大。

5 结论

本文提出了一种新的基于广义有限自动机的图像压缩方法,该方法对灰度图像的压缩具有很好的可行性。从上述实验的结果可以看出压缩结果图像没有很明显的方块效应;其次,基于广义有限自动机(GFA)的图像压缩方法采用的是确定有限自动机(DFA),而Karel Culik II和Jarkko Kari提出的加权有限自动机(WFA)采用的是非确定性有限自动机(NFA),虽然DFA和GFA都能精确地识别出正规集,但用DFA而不用NFA具有简单、编码时不用解方程组以及解码迅速等优点。

摘要：提出一种用确定性的广义有限自动机(GFA)对灰度图像进行压缩编码的方法。对一幅输入的数字化灰度图像,检测其中的自相似性,该图像可以被表示成一个广义有限自动机。解码算法可以非常高效的由确定的广义有限自动机复原图像,且结果图像没有很明显的方块效应。这种方法与传统的有限自动机方法相比具有状态数较少、压缩比高、压缩效果较好的优点。

关键词：图像压缩,有限自动机,广义有限自动机,灰度图像

参考文献

[1]Karel Culik II,Vladimir Valenta.Finite automata based compression of bi-level and simple color images[C].Utah:Data Compression Con-ference,1996.

[2]Culik II K,Kari J.Image compression using weighted finite automata[J].Computer and Graphics,1993,17(3):305-313.

[3]Culik II K,Karhumaki J.Automata computing real functions[J].SIAMJ.on Computing,1994,23:789-814.

[4]Berstel J,Morcrette M.Compact representation of patterns by finite au-tomata[C].Proceeding Pixim’89,Paris,1989:387-402.

[5]Hopcroft J E,Ullman J D.Introduction to automata theory[J].Lan-guage and Computation,Addison-Wesley,1979.

[6]Staiger L.Quadtrees and the Hausdorff dimensions of pictures[J].Workshop on Geometrical Problems of Image Processing,Georgenthal,1989:173-178.

压缩机自动化篇7

内压缩流程是制氧生产的关键设备, 但其存在稳定工作区域窄及容易发生喘振等问题, 其中喘振对压缩机的危害极大, 必须配备控制系统来防止喘振的发生[1]。随着计算机控制技术的发展, 防喘振的控制手段和控制品质都得到了提高, 但防喘振控制还存在大量气体放空导致的能源浪费及控制回路单一导致的控制质量不好等问题[2]。

针对某新型双导叶离心式内压缩流程制氧机生产中存在的控制难点, 本文提出了一套综合控制策略, 即采用自适应动态干预控制改进了常规的基于PID控制的防喘振算法, 建立了多重防御体系, 抑制了喘振的发生;同时采用最小二乘曲线拟合方法求得了双导叶随动专家经验公式, 实现了双导叶的协调动作。

1 自适应PID防喘振控制

离心式压缩机虽然有体积小、流量大、调节性能好、控制气量的变化范围广等优点, 但它也有本身固有的喘振、轴向推力、轴振动等不足, 需要设计合理的系统对喘振进行控制及实现连锁保护[3]。

通过一定的数学推导, 可以得到如下的离心式压缩机制氧装置的近似喘振曲线:

其中, 2p为离心式压缩机出口气体压力;∆p1为离心式压缩机入口气体压差;a与b为与离心式压缩机工作参数相关的常数。这样在2p-∆p1关系图上可用一条直线来近似描述离心式压缩机的喘振曲线, 为保证压缩机工作在安全区, 其工作点首先应满足不等式p2

实际应用时工业现场工况的影响因素众多, 根据一条防喘振线进行常规的PID控制算法往往难以适时有效地预防和抑制喘振的发生, 需要采用多种控制方式建立多重防御体系 (如图1所示) 以提高控制系统的适应性和鲁棒性。

压缩机喘振自适应多重防御体系中的6条线把控制区域分割成6个区域根据压缩机当前的工作点位置自适应地进行控制, 基于此构建的的离心式压缩机喘振自适应控制系统的控制框图建立如图2所示。

压缩机喘振自适应控制系统工作原理如下:1) 喘振控制线L4是防喘振控制器的基准线将压缩机喘振线L1右侧的区域划分为控制区和安全区, 调控时基于压缩机实际工作点根据PID运行结果减小或增加防喘振阀的开度以使工作点回到控制线L4。2) 紧关线L5右侧为“绝对安全区”, 压缩机工作在该区域时控制器输出电流大于额定值强制防喘振阀完全关闭, 而当压缩机的工作点左移时控制器首先将输出信号跳回额定值, 然后再实施正常的控制作。3) 设置快速响应线L3作为非线性控制方式的起动线, 即根据测量与给定偏差的大小和方向来改变PID对偏差信号的调节增益, 以实现非线性自适应控制。4) 释放线L2使防喘振控制系统可以通过检测控制偏差的减小速率来判断工作点的左移速度, 进而阶跃性地减小输出信号以增大气体流量, 梯度性地让压缩机脱离喘振危险。5) 控制器检测到压缩机工作点移至保安线L6的左侧, 即已发生喘振时立即将控制线L4向右移动适当距离以抑制喘振再次发生, 并发出报警信息以提醒操作人员查找并排除喘振原因, 然后再将控制线复位到初始位置。

同时所设计的离心式压缩机防喘振控制系统还设计了许多安全措施以防止压缩机正常投运和报警状态下人为因素给压缩机带来危险。

2 双导叶随动专家控制

所研究内压缩流程制氧机的空气压缩机由于在一级压缩吸入口和二级压缩吸入口都装有入口导流叶片, 如果两个导叶的开度匹配不好, 便会导致压缩机吸入气流不顺、功耗上升及效率下降, 严重时甚至会造成压缩机喘振或极端情形导致机械损坏。投入使用初期, 该两级入口导叶开度的调整都是由现场操作人员手动进行, 这不仅导致人员的劳动强度大, 而且经常出现两个导叶的开度匹配不好的情况, 这些都严重影响了工厂的生产效益。

通过认真分析压缩机历史操作数据 (如图3所示) , 可以发现这些数据近似分布在一条直线上下, 从而考虑通过最小二乘法拟合出了操作曲线。

具体地, 可根据历史数据构建如下的拟合方程组求取一、二级入口导叶开度匹配的线性函数关系式系数a与b:

其中, xi与yi分别为一、二级入口导叶IGV1与IGV2的开度数据。代入该压缩机已积累的历史经验数据得到两者的函数关系为y=27.83+0.71x, 这样构建如图4所示的离心压缩机双导叶随动专家控制系统。

双导叶随动专家控制系统可使压缩机吸入气流顺畅、使压缩机的能耗稳定在较低的水平、同时也大幅度降低了能耗波动与提高生产的自动化水平。

3 现场控制系统调试结果分析

现场双导叶离心式压缩制氧机控制系统由PCS7 DCS、Profibus现场总线、ET200M远程I/O等硬件组成, 控制系统软件采用PCS7软件包, 提供有CFC、LAD、IL、SFC等图形化组态手段和WINCC6.0监控软件。由于各种调节阀门、导叶执行机构等, 一般都接收4~20m ADC标准信号。我们在其定位执行器输入端加入标准的4m A、8m A、12m A、16m A及20m A模拟量控制信号, 通过观察相应装置是否对应0%、25%、50%、75%、100%的开度而判断其工作的正确性, 从而研究所设计控制系统的有效性。

现场离心式压缩机制氧机组有100多个受控阀门, 这样调试时记录的数据很多, 受篇幅限制, 在此仅列出了氧气流量调节阀FV200A的调试记录数据如表一所示。可见本文所设计的PID自适应控制方案较常规PID控制方法能更好地跟踪调节信号, 能够更好地抑制离心式压缩制氧机出现喘振现象。

传统操作人员手动与双导叶随动专家控制两种情况下双导叶离心式压缩制氧机升压过程如图5所示, 图中红线和紫线分别表示压缩机的出口压力和驱动电机电流。可见采用人工手动调节两个导叶进行升压时压缩机的出口压力曲线和电机电流曲线波动较大, 而采用双导叶随动专家控制后出压缩机的出口压力曲线和电机电流曲线都比较平滑稳定, 压缩机的能耗和工作稳定性大为改善。

4 结束语

针对内压缩流程制氧机喘振及双导叶开度调节问题, 本文改建立了自适应多重防御控制系统, 使得控制器反应更加迅速, 能够更快和更有效的防止喘振的发生, 且节能效果明显;采用最小二乘曲线拟合方法得到了双导叶随动专家经验公式, 实现了双导叶的协调动作、节约了能源、降低了人员劳动强度。工业现场实用表明所研制的内压缩流程制氧机自动控制系统性能稳定, 控制效果良好。

参考文献

[1]李方涛, 李书臣, 苏成利, 等.离心式压缩机防喘振控制及故障诊断系统研究与应用[J].化工自动化及仪表, 2011, 38 (5) :589-592.

[2]阮荣波.离心式压缩机的调节控制系统[J].中国石油和化工标准与质量, 2012, 33 (13) :65-66.

压缩机自动化篇8

一、工件简介

要加工的工件 (如工件一图所示) 材质A3, 工件加工过程包含了车工工艺中基本的加工, 如外圆、内孔、螺纹、倒角等加工, 对工件既有配合精度的要求, 又有质量的要求。由于空气压缩后产生的压力, 能推动工件自动排气, 故对其质量有严格要求, 装配后的质量为220克 (允许最大230克, 最小210克) , 其壁厚为1.25mm, 这样薄的工件在加工内孔时, 要保证较精确的同心度, 其加工时难度较大。

二、常规加工工艺

1. 车外圆, 外圆要求精度为Φ45.5mm将其切断长为1 0 4 mm

2. 由铜片包裹外圆, 用钻头及内圆弧刀, 先加工其Φ43的内孔, 再加工M35×1的内螺纹。

3. 完成后, 将半成品取出, 首尾对调, 加工另一端外表面, 使排气阀与研合气门能精密配合。

三、加工工艺的改革与探索

1.基本思路。由于工件壁厚为1.25mm, 故要求很高的同轴度。按常规的加工方法, 产品的废品率很高, 加工效率低, 又考虑到加工零件为大批量生产, 故为加工工件特意制作了 (如工件2图所示) 装夹具, 装夹具在左端加工成1:19.18的外圆锥面, 是为了装夹在床头的主轴内孔上, 右侧加工成1:20的外圆锥面, 右侧内孔Φ45.5mm是为了与工件的外圆很好的配合, 对内孔长为85mm的外锥面使用铣床将圆周四等分, 铣出了Φ3mm的沟槽, 这样在外力的作用下, 其收缩后能紧紧与工件外圆配合, 并产生均匀的加紧力, 从而提高了同轴度。为了使工件二的外锥面发挥作用, 加工了如工件三图所示工件三, 工件三内锥面, 与工件二的外锥面配合, 配合的同时收缩产生均匀的力, 抱紧工件一, 提高同轴度。

2.新加工工艺过程

⑴加工装夹具 (工件二图)

A.使用45#钢, 先按工艺要求, 加工如图示左侧部分, 使其与CA6140配车。

B.按工艺要求加工, 其长为30mm的M80×3的外螺纹。

C.加工右侧Φ45.5mm的内孔。

D.要求高的精度, 因为要与工件的外圆配合, 留出4mm的空刀量后, 加工1:20的锥面。

⑵加工与装夹具配合的工件 (工件三图)

A.使用45#钢, 加工与工件二配合长度20mm的M80×3的内螺纹, 并留出5mm的空刀量。

B.加工与工件二配合的1:20的内锥面。

⑶加工自动排气阀 (工件一图)

A.车轴外圆, 直径为Φ45.5mm, 按工件长度的要求, 将其切断长为104mm, 因为是大批量的生产, 可以同时加工出多个半成品。

B.工件二左端与CA6140主轴配车后, 将工件一半成品与工件二右侧内孔配合后, 用工件三与工件二配合, 通过收缩间隙, 用均匀的外力抱紧工件一。