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在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统,使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。
2直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。
5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
3可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(ProgrammingLogicalController,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。
基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。
4运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地,运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
5结束语
计算机技术和微电子技术的快速发展,推动着工业运动控制技术不断进步,出现了诸如全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术,为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。
关键词:伺服驱动技术,直线电机,可编程计算机控制器,运动控制
1引言
信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(FullClosedACServo)、直线电机驱动技术(LinearMotorDriving)、可编程序计算机控制器(ProgrammableComputerController,PCC)和运动控制卡(MotionControllingBoard)等几项具有代表性的新技术。
2全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统,使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。
3直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。
5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
4可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(ProgrammingLogicalController,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。
基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。
5运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地,运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
关键词:混凝土;裂缝;干缩;收缩;骨料;水灰比;硬化;添加剂
1.引言
大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热,形成较大的内外温差,当温差较大超过25℃时,混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝,同时混凝土降温阶段如果降温过快,由于厚板收缩,又受到强大的摩阻力,可能导致收缩贯穿裂缝。此外,混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。因此大体积混凝土存在的主要问题是裂缝的控制。
2.大体积混凝土的概念
目前国内对于大体积混凝土尚无一个明确的定义。我国有的规范认为,当基础边长大于20m,厚度大于1m,体积大于400m3时称大体积混凝土;有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大,导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。
3.大体积混凝土的主要类型
目前主要根据混凝土的种类和要求的性能进行分类。按照混凝土种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土;按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。
4.大体积混凝土的特点及施工技术要求
大体积混凝土结构厚、体形大、钢筋密、一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大,浇注完毕后,由于体积过大,造成混凝土水化热大,温度场梯度大,混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。工程实践证明,大体积混凝土施工难度比较大,混凝土产生裂缝的机率较多。
5.大体积混凝土裂缝的主要类型
5.1干缩裂缝
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。
5.2塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细,且长短不一,互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上,较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm.从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状,深度一般3~10cm,通常延伸不到混凝土板的边缘。
5.3沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。
5.4温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
6.大体积混凝土裂缝的材料控制技术
6.1水泥的合理选取
优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。
6.2骨料的合理选取
选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料,这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小了混凝土裂缝的开展。
6.3尽可能减少水的用量
水对混凝土具有双重作用,水化反应离不开水的存在,但多余水贮存于混凝土体内,不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响,而且一旦这些水分损失后,凝胶体体积会收缩,如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力,就有可能在此界面区产生微裂缝,降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。再者,大体积混凝土一般强度都不是很高。
7.混凝土凝结硬化过程的控制
宏观上,硬化混凝土在约束条件下,收缩变形会产生弹性拉应力,拉应力的近似值最初可假定为杨氏模量和变形的乘积,当诱导拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土材料就会开裂。但事实上,由于混凝土是一种兼具粘性和延展性(徐变)的复杂相组成的非均质材料,一些应力被徐变松弛所释放,混凝土是否产生裂缝是徐变应力松弛后的残余应力所决定。
8.外加剂与掺合材料的控制
8.1粉煤灰
混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱集料反应,减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度,对抗裂不利。试验表明,当粉煤灰取代率超过20%时,对混凝土早期强度影响较大,对于抗裂尤其不利。
8.2硅粉
(1)抗冻性:微硅粉在经过300~500次快速冻解循环,相对弹性模量隆低10~20%,而普通混凝土通过25~50次循环,相对弹性模量隆低为30~73%.(2)早强性:微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性。(3)抗冲磨、控空蚀性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5~2.5倍,抗空蚀能力提高3~16倍。
8.3减水剂
缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度,并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。
8.4引气剂
引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外,能显着降低新拌混凝土的泌水,提高混凝土的工作度,降低混凝土的弹性模量,优化混凝土体内微观结构,提高混凝土的抗冻性能。
9.结语
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种:一是结构型裂缝,由外荷载引起的。二是材料型裂缝,主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。目前控制和解决的重点是温度应力引起的混凝土裂缝。
参考文献:
【关键词】EPB电子驻车应用
一、EPB与传统手制动相比的优点
1.1EPB系统可以在发动机熄火后自动施加驻车制动。驻车方便、可靠,可防止意外的释放(比如小孩、偷盗等)。
1.2不同驾驶员的力量大小有别,手驻车制动杆的驻车制动可能由此对制动力的实际作用不同。而对于EPB,制动力量是固定的,不会因人而异,出现偏差。
1.3可在紧急状态下组委行车制动用。
二、EPB的功能
2.1基本功能:通过按钮实现传统手刹的静态驻车和静态释放功能。
2.2动态功能:行车时,若不踩踏板刹车,通过EPB按钮,一样也可以实现制动功能。
2.3“熄火控制”模式:当汽车拔钥匙熄火时,自动启用驻车制动,发动机不打火驻车不能解除。
2.4开车释放功能:当驾驶员开车时,踩油门,挂挡后自动解除驻车。
2.5启动约束:点火关闭,释放约束模式(保护儿童),不用操作制动踏板,即可释放约束模式。
2.6紧急释放功能:当电子驻车没电需要解除驻车时,可用专门的释放工具释放驻车。
三、拉线式EPB的组成及各部件的作用
3.1拉线。拉线和传统的驻车系统中拉线所起的作用完全一样,就是把力从EPB总成传递到驻车制动器上实现驻车功能。拉线式EPB有单拉线和双拉线两种。
单、双拉线有各自的优点和缺点。相比较起来双拉线有较大的拉线效率,拉线行程短,但布置没单拉线灵活,产生相同的拉力,控制器需要加载的力大。工作时,双拉线EPB控制器同时带动两根拉线运动,带动制动器驻车,而单拉线时,EPB控制器是只带动了一根拉线,然后通过拉索平衡器此拉线带动后面的两根拉线驻车。
单拉线式样的EPB,一根拉线带动两根拉线的原理为:第一根拉线的芯线在控制器的带动下产生移动,其带动拉线向右移动,然后因为第一根拉线受力弯曲,第一根拉线通过固定在其拉线护套上面的平衡器带动拉线1向左移动,从而实现了一根拉线带动两根拉线移动的目的。
3.2按钮。通过按或者拉按钮控制EPB驻车和解除驻车,按钮上有背景灯,提醒驾驶者是否已工作。
3.3紧急工具。在EPB因断电不工作时,实现驻车解除功能。
3.4电机。EPB工作时的动力来源,由其来带动齿轮机构工作实现驻车。(有人仅靠电子驻车纸面意思可能会担心驻车后,出现没电的情况怎么办?实际上电子驻车只是靠电触发齿轮机构工作,最终使车长时间驻车的还是机械机构,并且国家法规中也明确要求,驻车要用可靠的机械机构来完成)。
3.5齿轮机构。不同厂家EPB的此部分机构的工作原理不一定相同但其作用是一样的。都是力的传递机构,把力由电机齿轮的转动转化成拉线方向上力。其齿轮结构的工作原理如右图电机带动拉线所在的外齿轮机构和内齿轮机构旋转,因为旋转方向相反,带动连接在内外齿轮机构的拉线运动,实现驻车。
3.6ECU和传感器。ECU用来控制EPB对外的信息交流和反馈。传感器用来感应拉力的大小。
四、EPB总成的工作原理和其功能的实现原理
4.1EPB总成的工作原理。拉线式EPB工作原理为:通过开关给ECU一个通断信号,EPB的ECU控制电机进行旋转,然后由内部的齿轮机构把此力输出到拉线上,由拉线带动制动器进行驻车。
4.2EPB各功能的实现原理
(1)基本功能。最基本的功能,静态释放和静态驻车功能,通过按钮驻车和解除驻车此工作原理简单,也就是上面的EPB工作原理。
(2)EPB卖点之一的动态功能。当车在行车状态,速度大于12km/h,若按下EPB按钮,ECU指挥马达带动拉线驻车,当车轮要抱死,有滑移的倾向时,ECU通过CAN得到这个信号后,会使拉线力减小,以便不使车轮抱死,如此循环,直至车停下为止。虽然EPB有此功能,但各个EPB厂家,并不推荐客户把EPB当作行车制动器使用,并且还明确要求客户,此功能只能在常规制动器失效或不可使用踏板的紧急情况下才能使用,这是因为在行车中,驻车制动器启动后,那么就把制动力全部加在后轮,对后制动器的损害是很大的。
(3)“熄火控制”模式。发动机熄火后,通过CAN把此信息传递给ECU,ECU指挥EPB驻车。
(4)EPB的另一卖点功能:开车释放功能。要实现该功能,则EBP系统需要知道驾驶员是否希望车辆开始行驶。对自动挡车辆来说,EPB可以通过变速器信息及油门信息了解车辆状态。然后ECU指挥EPB释放驻车。而对手动挡车辆来说,原有的配置所能提供的信息无法确认驾驶员的期望。为了实现该功能,需要在车辆上加装档位传感器及离合器传感器。
(5)紧急释放功能。用专门开发的紧急释放工具来实现此功能。工具的工作原理为,用专门开发的EPB工具,先插入紧急工具孔,然后旋转,使齿轮旋转带动涡杆移动,解除驻车。有时为了使解除驻车方便,或者不便于使用刚性的紧急释放工具,也可以使用易曲工具,实现过程为:把紧急释放工具由刚性改成可弯曲的易曲工具,然后根据EPB的布置位置,设计合理的导向管,设计导向管的原则为将来在使用工具时比较方便,不需要拆卸其它零件,或者钻到车下。导向管一端,另一端固定死在电子驻车工具孔上,使用时,取出紧急工具,把工具从导向管端插入,顺着导向管,把工具连接到电子驻车上,然后转动工具摇把,即可释放驻车。在开发易曲工具中需要注意的是:1.工具的易曲长度不能太长否则会因工具弯曲端过长而使传递到电子驻车的力矩解除不了驻车。2.导向管扭曲的幅度不能过于大,否则工具在通过导管时的难度就很大,甚至通不过导管。
五、拉线式EPB的布置
5.1EPB的布置
EPB的布置需要注意以下几点:
(1)若EPB布置在车身下,要设计合理的支架,力求把EPB包起来,防止车底下高速飞起的石子打在EPB壳体上。(2)注意保证EPB周围的温度不能过高,要在其工作温度范围内。(3)注意选择合理的缓冲垫来起到防震的效果。(4)EPB位置的选择,要考虑到将来紧急工具使用的方便性。
5.2拉线的布置
拉线的布置需要注意以下几点:
(1)拉线之间的间隙要求,需要满足一定要求。(2)单拉线式。EPB是由一根拉线带动后面两根拉线来实现驻车的,为了实现一根拉线带动二根拉线,所以布置时一定要保证第一根拉线的末端是可移动的,不能在此处做支架给其固定死。
六、结论
EPB是近来研究的重要成果之一。它替代了手驻车制动,用电子按钮实现停车制动,且节省了车厢内部的空间。符合现在消费者们希望在车内安装更多的基本配置和功能的这个趋势。因此设计小巧的EPB倍受青睐。目前电子驻车在国外已应用的比较普遍。在不久的将来电子驻车也会频频装配在中国的汽车上。
参考文献:
舒华,姚国平.汽车电子控制技术.北京.人民交通出版社,2002.
董辉.汽车用传感器.北京:理工大学出版社,1998.
关键字:自动化智能控制应用
随着信息技术的发展,许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段,这对自动控制技术提出犷新的挑战,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。
一、智能控制的主要方法
智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等,以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。
2.1模糊控制
模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定,以及控制规则的制定二者缺一不可。
2.2专家控制
专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识的获取与组织,按某种策略适时选用恰当的规则进行推理,以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率,灵活性高;可通过调整控制器的参数,适应对象特性及环境的变化,适应性好;通过专家规则,系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作,鲁棒性强。
2.3神经网络控制
神经网络模拟人脑神经元的活动,利用神经元之间的联结与权值的分布来表示特定的信息,通过不断修正连接的权值进行自我学习,以逼近理论为依据进行神经网络建模,并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方式实现智能控制。
1.4学习控制
(1)遗传算法学习控制
智能控制是通过计算机实现对系统的控制,因此控制技术离不开优化技术。快速、高效、全局化的优化算法是实现智能控制的重要手段。遗传算法是模拟自然选择和遗传机制的一种搜索和优化算法,它模拟生物界/生存竞争,优胜劣汰,适者生存的机制,利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优化搜索算法,一方面希望在宽广的空间内进行搜索,从而提高求得最优解的概率;另一方面又希望向着解的方向尽快缩小搜索范围,从而提高搜索效率。如何同时提高搜索最优解的概率和效率,是遗传算法的一个主要研究方向。
(2)迭代学习控制
迭代学习控制模仿人类学习的方法、即通过多次的训练,从经验中学会某种技能,来达到有效控制的目的。迭代学习控制能够通过一系列迭代过程实现对二阶非线性动力学系统的跟踪控制。整个控制结构由线性反馈控制器和前馈学习补偿控制器组成,其中线性反馈控制器保证了非线性系统的稳定运行、前馈补偿控制器保证了系统的跟踪控制精度。它在执行重复运动的非线性机器人系统的控制中是相当成功的。
二、智能控制的应用
1.工业过程中的智能控制
生产过程的智能控制主要包括两个方面:局部级和全局级。局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计,例如智能PID控制器、专家控制器、神经元网络控制器等。研究热点是智能PID控制器,因为其在参数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势,且可用于控制一些非线性的复杂对象。全局级的智能控制主要针对整个生产过程的自动化,包括整个操作工艺的控制、过程的故障诊断、规划过程操作处理异常等。
2.机械制造中的智能控制
在现代先进制造系统中,需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预测的情况,人工智能技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业,它利用模糊数学、神经网络的方法对制造过程进行动态环境建模,利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。可采用专家系统的“Then-If”逆向推理作为反馈机构,修改控制机构或者选择较好的控制模式和参数。利用模糊集合和模糊关系的鲁棒性,将模糊信息集成到闭环控制的外环决策选取机构来选择控制动作。利用神经网络的学习功能和并行处理信息的能力,进行在线的模式识别,处理那些可能是残缺不全的信息。
3.电力电子学研究领域中的智能控制
电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程,国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中,取得了良好的控制效果。遗传算法是一种先进的优化算法,采用此方法来对电器设备的设计进行优化,可以降低成本,缩短计算时间,提高产品设计的效率和质量。应用于电气设备故障诊断的智能控制技术有:模糊逻辑、专家系统和神经网络。在电力电子学的众多应用领域中,智能控制在电流控制PWM技术中的应用是具有代表性的技术应用方向之一,也是研究的新热点之一。
以上的三个例子只是智能控制在各行各业应用中的一个缩影,它的作用以及影响力将会关系国民生计。并且智能控制技术的发展也是日新月异,我们只有时课关注智能控制技术才能跟上其日益加快的技术更新步伐。
参考文献:
[1]严宇,刘天琪.基于神经网络和模糊理论的电力系统动态安全评估[J].四川大学学报,2004,36(1):106-110.
[2]张利平,唐德善,刘清欣.遗传神经网络在凝汽器系统故障诊断中的应用[J].水电能源科学,2004,22(1):77-79.
因控制超温的方式不同,目前主要分为高水气比、低水气比、中低水气比变换工艺[3]。其中高水气比变换工艺又分为全高水气比、高水气比分股变换工艺。对于SE-东方炉粉煤气化制甲醇,经计算,变换水气比0.5左右即可满足制甲醇的部分变换需求,其粗合成气自身所带水气是过剩的。因此,试图通过提高粗合成气的水气比来控制变换反应温度的工艺显然非常不经济。目前运行的高浓度CO高水气变换流程存在如下问题:①初期开车由于负荷低,第一变换炉超温到500℃,为降低床层温度,水气比要高于1.6,甚至达到1.8,造成了能量巨大的浪费;②由于湿气空速大,变换反应深度增加,因此单炉催化剂用量多;③催化剂使用寿命短,目前运行的Shell和GSP气化高水气比装置,第一变换炉催化剂使用寿命都不超过1a。对于高浓度CO粗合成气,现有高水气比变换纷纷进行技术改造,降低其水气比,节约能耗。Shell粉煤气化在国内应用较为成熟,与之相配套的变换工艺有全高水气比、全低水气比、低串中水气比工艺[4]。全高水气比工艺为预变换炉前一次性补足水蒸气,如SE-东方炉粉煤气化采用全高水气比变换来控制炉温,需要添加大量的高压蒸汽,由于合成甲醇不需要过高的变换率,这些添加的蒸汽最终并未参与变换反应,并且需要通过换热将其冷凝成水,能耗较高。属于改进型的高水气比分股变换工艺,仍需将一股配加蒸汽至高水气比,虽然达到相对节省蒸汽的目的,但造成蒸汽和热量浪费的同时,仍然增加了后续工段管线设备的投资和冷凝液处理的负担。而全低水气比、低串中水气比工艺则需先降低SE-东方炉粉煤气化粗合成气中的水气比,后续又补充蒸汽或水。显然以上与Shell粉煤气化配套的变换工艺均不适用于SE-东方炉粉煤气化制甲醇。因此,SE-东方炉粉煤气化制甲醇变换工艺技术选择思路为降低其水气比控制变换反应温度,并且在后续变换炉前不补充蒸汽或水。目前有两种与之配套且先进的变换工艺:动力学控制变换工艺和热力学控制变换工艺。以某年产180万吨甲醇装置为例,该装置生产规模日投煤量7500t,生产的粗合成气有效气量为516000m3/h,粗合成气中CO(干基)体积含量70%,水气比0.92,要求变换装置出口变换气中H2/CO为2.26±0.02。因装置规模大,变换设置两系列。以下针对单系列对两种工艺进行比较。
1.1动力学控制变换工艺动力学控制变换工艺流程见图2。粗合成气全量进入1#低压蒸汽发生器副产低压蒸汽,同时调整水气比至约0.55后,经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应,出口气体经换热后,进入1#中压蒸汽发生器副产中压蒸汽,降温后进入第二变换炉继续变换反应,出第二变换炉变换气进入2#中压蒸汽发生器副产中压蒸汽后,与第一变换炉出口跨线变换气混合,调整出装置工艺气H2/CO,混合工艺气依次进入2#低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。动力学控制变换工艺通过适当减少第一变换炉中的催化剂,即控制催化剂装填量的办法,能达到控制床层热点温度从而达到控制反应深度的目的[6]。但是,由于CO浓度和水气比都高,反应的推动力太大,催化剂的装填量只要有少量的变化,就会明显影响床层的热点温度,因此催化剂的用量必须准确,否则会因为反应深度的增加而造成床层“飞温”的不良结果。如果催化剂的装填量固定不变,则在装置开车初期,负荷小或气量波动时,催化剂装填量势必富余,导致粗合成气反应深度加大而超温。运用一种新开发的分层进气变换反应器技术,当生产装置运行负荷低时,气体只经过下层进行变换反应,可以避免因为催化剂装填富余,CO过度反应使床层超温;当生产装置运行正常时,气体可以全部从上段进入或者上段和下段同时进入,以此来满足生产要求。该工艺主要缺点是:变换反应温度控制的影响因素较多,催化剂的装填量、原料气负荷、水气比的波动均影响反应温度,操作控制系统设计较复杂。
1.2热力学控制变换工艺热力学控制变换工艺流程见图3。粗合成气首先分为两路,一路进入1#低压蒸汽发生器副产低压蒸汽,同时调整水气比至约0.25后,经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应,出口气体经换热后,进入1#中压蒸汽发生器副产中压蒸汽,降温后与另一路粗合成气汇合后经脱毒槽进入第二变换炉继续变换反应,出第二变换炉变换气依次进入中压蒸汽过热器、2#中压蒸汽发生器、2#低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。热力学控制变换工艺在粗合成气主路设置非变换旁路跨越第一变换炉,再与另一路经第一变换炉的低含水量变换气混合后进入第二变换炉反应,可稳定调控水气比,且无需补充蒸汽调整水气比,节约能耗效果显著。第一、二变换炉催化剂装填量均为足量,都按照接近反应平衡控制变换深度进行设计,结合粗合成气旁路、主路流量比值控制及第一变换炉之前设置蒸汽发生器,运行负荷变化时不需要调整;且由于反应平衡控制的特点,在不同运行负荷下第一变换炉发生甲烷化反应的风险很小。该流程应注意的是,运行过程特别是开工导气初期,由于操作或调整不当出现水气比过低而容易导致甲烷化超温发生。此时可根据床层温度适当调整第一变换炉水气比,控制床层热点温度不高于380℃,避免甲烷化的发生。在运行末期,可以通过适当减小进入第一变换炉的气量或者适当提高第一变换炉反应器入口的水气比,来维持较高的CO转化率,使装置仍能够稳定运行。此工艺操作过程简单,兼顾了第一、二变换炉反应器的温度控制和水气比要求,既很好地控制了第一变换炉反应器的热点温度,又使第二变换炉反应器入口气体在降温的同时提高了水气比。
2分析比较
两种工艺有相似之处,即均采用了降低原料粗合成气中水气比的方法。究其原因,一方面制甲醇其水气比是过剩的,节能效果显著;另一方面可以降低变换反应的剧烈程度,增强了装置的稳定性和可操作性。不同的是第一变换炉变换反应控温方式的差异,动力学控制变换工艺是减少催化剂装填量,使变换未反应完全即送出第一变换炉,而热力学控制变换工艺是变换反应达到平衡后送出第一变换炉。
2.1技术参数表1是两种工艺的主要技术参数对比,从表1中可知,两种工艺均能满足生产要求。两种工艺经废热锅炉后,降低第一变换炉进口的水气比,因各自控温方式的不同而产生较大差异。且2个变换炉进口温度、床层热点温度呈现出不同的高低分布。动力学控制变换工艺2个炉进口温度均较高,床层热点温度前高后低。热力学控制变换工艺2个炉进口温度均较低,床层热点温度前低后高。比较而言,较低的进口温度有利于催化剂的升温还原操作和使用寿命的延长,也便于换热流程的组建,而且变换工艺的控温关键是第一变换炉,第一变换炉较低的床层热点温度可以更有效避免甲烷化的发生。由于两种工艺变换炉热点温度的差异,换热流程从热量有效利用的角度考虑,中压蒸汽过热器设置位置不同,动力学控制变换工艺中,中压蒸汽过热器直接设置在了第一变换炉出口,而热力学控制变换工艺则设置在了第二变换炉出口。
2.2能耗表2是两种工艺的主要消耗对比。当生产规模一定时,不同变换工艺的能耗主要体现在蒸汽和工艺余热上。由表2可知,两种工艺副产的蒸汽基本相当,低温位工艺余热、冷凝液总量、循环冷却水水量,热力学控制变换工艺略多,此结果是由于热力学控制工艺进入变换系统的总水气比略高于动力学控制工艺。两种工艺均采用了前置废热锅炉,并且后续不补充蒸汽或水,变换深度相当,变换产生的整体热量和冷凝液基本相同,只是热量及冷凝液的分配有所不同,故由表2可看出两方案能耗相当。
2.3投资两种工艺主要设备投资费用见表3。可以看出,变换炉费用因两种工艺催化剂装量的不同存在较大差异;各换热设备因两种工艺换热流程、参与换热工艺气气量、平均传热温差等因素存在明显差异。虽然热力学控制变换工艺多设置一台脱毒槽,但动力学控制变换工艺主要设备投资费用比热力学控制变换工艺多。两种变换工艺中,第一变换炉催化剂设计使用寿命均为2a,第二变换炉催化剂设计寿命为4a,脱毒槽吸附剂设计使用寿命为4a。综合以上几方面的分析比较,两种变换工艺均能满足生产要求,能耗相当,在操作稳定性和主要设备投资方面,热力学控制变换工艺优于动力学控制变换工艺。
3结束语
《计算机控制技术》这门课程在不同高校的课程设置有很大的不同。有的高校侧重于以计算机为主线,着重讨论直接数字控制系统、以及现场总线控制系统等计算机控制系统。有的高校侧重于硬件系统的设计和仿真,而对软件却是一带而过。有的高校针对的是计算机控制技术的数学描述及控制算法。应该说各个高校在教材的选取和教学环节的进行中都有自己的独到之处,但是对于针对本校学生的实际情况,这些是远远不够的。在经历了若干个环节的教学和实践中,我对计算机控制技术这门课程的教学改革的方法和实践有自己的一些认识。
2课程教学改革的方法和实践
2.1教学环节突出侧重点
针对本校学生的实际水平,在教学环节中突出侧重点。由于本课程的第一部分主要涉及计算机控制的基础知识、数学模型及控制原理和分析方法。这一部分内容在前期的自动控制原理、复变函数中都有所讲述,那么在本课程的学习中主要是针对课程内容进行复习和总结,而不作为重点内容进行讲授。而第二部分中,讲述的是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分是众多学科实践与应用的理论支撑,包括了经典控制算法如PID控制算法及其改进等,复杂控制算法如最少拍控制及达林算法等以及数字滤波等数据处理方法,同时包括了系统仿真算法。这一部分作为重点内容讲授。而第三部分是控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真。该部分需要学生动手实践来完成,实际应用也很广泛,在讲授中同样以举例的方式让学生能亲身体会到软件方面的使用。
2.2教学与教材有机结合
针对《计算机控制技术》这门课程的特点,现有的高校教材可谓是形形,各有各的特点,那么如何使学生更好的学习课程内容而又不依赖于教材呢?或者说如何使学生更好的理解教材内容而更深入的学习课程知识呢?这就要求将教学与教材有机的结合起来。针对本校学生特点,不能拘泥于一本教材来学习本课程,因此,在教学过程中,第一部分内容也就是前期的计算机控制技术基础知识和数学模型等内容,主要针对学生现有教材以及自动控制原理等教材进行讲解,第二部分内容主要是计算机控制技术的算法和应用以及系统仿真的算法。该部分的内容想对比较难,计算量大,因此既应用现有教材,还参考于海生等编著的《计算机控制技术》以及汤楠等编著的《计算机控制技术》等教材,针对算法的部分,结合不同教材的例题,使学生更好的理解算法的来源。第三部分即控制系统的MATLAB仿真和SIMULINK仿真,该部分更多的需要学生自己动手操作,那么在上课的过程中针对例题给学生通过多媒体演示的方法,引入知识点来提高学生学习的积极性。
2.3有效利用实验环节
《计算机控制技术》这门课程不但有独立的理论和方法,而且有相当强的实践性和应用性。因此,要学好这门课程,必须有效的充分的利用实验环节。本门课程安排在第六学期开设,该课程的实验的设置充分结合课堂内容,考虑以实际应用为主,主要安排了数字滤波器、数字PID控制算法、最小拍控制、大林控制算法等等。并为了提高学生的学习兴趣以及拓展学生的知识面,还安排了选做的步进电机控制、温度控制系统等现实中广泛应用的实验环节。
2.4重视教学中的考核方式
考核是评价学生学习、了解教师教学效果的一个重要杠杆。而仅仅通过期末考试的方法来对学生进行考核的话,有可能使学生平时不注重学习,期末搞突击,考后知识还给老师。我们把考核分为了4种:
①课堂作业。每次作业计10分,按照作业次数折合成满分10分的平时成绩。
②课堂表现。针对学生的课堂状态以及回答问题的正确率和积极性,计10分平时成绩。
③实验环节。针对各个实验中学生的预习情况、实验过程中的参与情况,实验结果的准确度来评价,满分计10分。
④期末考试。期末考试成绩折合成70%,再加上以上3项的成绩即为学生的总体考核成绩。这样分配更加合理,也充分调动了学生的积极性。
3结语
广东省电力系统包括21个地市电网,现有最高运行电压等级为500kV,珠江三角洲地区已形成500kV环网,并以500kV电压与广西联网,以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外,广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。
粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心,也是全省最大的负荷中心,该电网与广西、香港等电网互联,除了向珠江三角洲地区提供电力外,还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网,对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼,江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设,2000年前可望投入使用。
广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂,电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患,资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展,我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统,我们认为适宜以控制论为基础,结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。
从控制论角度来看,电网是一个巨维数的典型动态大系统,它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外,电力网络地域分布广阔,大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性,对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面,由于公众对新建高压线路的不满日益增强,线路造价,特别是走廊使用权的费用日益昂贵,以及电力网的不断增大,使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征,一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。
1综合智能控制技术
1.1智能控制的概念
迄今为止,智能控制尚无统一的概念,文献[1]有如下归纳:
a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授,他通过对人-机控制器和机器人方面的研究,将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器,而在高层次的智能决策,应具有拟人化功能。
b)Saridis在傅京孙工作的基础上,提出了三元结构的智能控制理论体系,他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用,必须引入运筹学,使其成为三元结合,并提出了其递阶智能控制的理论框架。
c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后,从系统的整体性和目的性出发,于1986年提出了四元结构价格体系,将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。
总之,智能控制是多学科知识的结合,除了从控制论出发来研究它,还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。
1.2综合智能控制技术
综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合,如模糊变结构控制,自适应模糊控制,自适应神经网络控制,神经网络变结构控制等;另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合,如专家模糊控制,模糊神经网络控制,专家神经网络控制等。
2一个国外的电网规划专家系统
数据库管理系统、操作系统等软件是应用系统的基础构架,它能够让具有不同需求的客户在应用需求方面获得满意的软件程序的帮助。要开发应用系统,必须先有效地分析、规划访问控制措施。访问控制措施必须运用到银行信息系统里的关键综合业务系统以及别的应用系统中。各级柜员、管理者、自助设备等是综合业务系统的主体,而相关的交易、操作则是客体。针对综合业务系统里的安全管理环节,应该定义访问控制措施的规则。不管是交易还是操作,只有根据规则来进行,主体才有权进行合理的访问与执行。
2网络层
路由器和三层交换机中会大量运用到访问控制列表,主客体分别为源地址、端口号与目的地址,对控制列表的访问则是按照相关的保护规则来进行,如果数据包满足保护规则要求,则允许通过,反之则被阻止。在MAC地址过滤中,待访问目标是客体,而MAC地址则是主体。保护规则都是根据定义MAC地址过滤列表来进行的,只有符合该规则的MAC地址数据包才能得以通过。另外,还有一种常见的访问控制技术,那就是防火墙技术。网络有内网和外网之分,源端口号、源IP地址是主体,而目的端口号与IP地址是客体,以保护规则定义的方式让遵循规则的数据包得以通过。
3数据库管理系统层
银行金融网络系统中,操作系统固然头等重要,然而数据库管理系统的重要性也是不言而喻的,它是应用系统不可或缺的组成部分。在数据库管理系统中,十分重要的一个安全措施就是访问控制。用户安全管理是数据库管理的集中体现。系统对通过身份认证的登录信息会将之当做主体,而数据库管理系统中的文件、字段、数据库、表以及系统操作则是客体,而字段与表会存在一些增删、查询、和修改方面的操作,而数据库则存在恢复、备份等方面的操作。用户的存取、访问规则是用户对数据库存取控制的执行依据。存取矩阵也能够表示访问控制规则。列在该矩阵中代表着系统客体是数据库、字段以及表等等,而阵列各单元代表主体对客体或者不同主体的存取方法是增删、查询、修改等操作。从操作系统的访问控制安全角度讲,访问控制措施在数据库管理系统中作用重大。数据库管理系统成为了不少应用系统的的设计依据,系统的关键部分是数据,其权限被用户掌握以后,就能够不经过应用系统,直接通过操作数据库的记录,实现犯罪目的。所以,科技部门必须细致地分析设计数据库系统的访问控制措施,严格分析数据库管理系统中主体的最小权限,然后据此对存取矩阵进行设定。通常数据库管理系统权限是应用系统最终用户无法获得的,这样一来也不能直接操作数据库管理系统,要最大限度地不让内部和外包开发用户对数据库管理系统进行直接登录操作。以严格的管控措施减少直接操作授权。假如必须直接登录操作,那么要针对部分表的部分字段来操作,不能授予内部或者外包开发用户全部权限。同时,针对查询权限的授予,可以一定程度上降低要求,但要控制好增删与修改操作。例如,一个用户需要进行客户存款信息查询,那么他被授权查询姓名Name、住址Address、存款余额Deposit3个字段的信息表User,不过只允许修改Address字段,但是严禁执行插入或者删除操作。在不少情形下,个人征信系统、反洗钱系统等应用系统都是主体。要创建对应的用户,则需参照应用系统对数据库管理系统的最小授权来进行。在个人征信系统中,外包开发用户要规划系统,那么需要同科技部门沟通,对应用系统的最小授权集合进行制订。客户贷款信息数据表中的一些字段或许或会出现在个人征信系统中,那么存款信息之类的数据库表就不应该被访问,可以允许查询。分析访问控制措施,可以极大地减少因为内部和外包开发员的过渡授权而产生的金融安全风险。
4操作系统层
有着访问控制措施的常用操作系统主要注重对用户进行安全管理。用户的身份认证关系到访问控制权限,也是访问控制执行的依据。身份认证的方法有很多种,比如口令与指纹、身份卡与口令以及USB钥匙等等。系统会禁止缺乏正确身份认证的用户,如果认证成功,那么登录身份信息将被系统当做主体。而系统设备、文件、操作、进程则是客体,一般会出现读写、运行和删除及修改等行为。对于用户的识别和存取访问规则是由用户对信息存取控制的来确定。系统对不同的用户会授予不一样的存取权限,比如写入或者读取被允许。存取矩阵模型一般被用来表示访问控制规则,大型矩阵阵列则可以用来表示系统的安全情况。行在这种矩阵中代表系统主体,系统的客体则用列表示。主体对客体或者不同主体的存取是以阵列单元的填入数值来描述。数据库管理系统以及操作系统都能够使用这种模型。要想对内部与外包开发人员进行有效限制,就需要合理配置访问控制措施,这样才能让他们不会故意越权操作系统。如果配置不佳,就会让内部和外包开发员有过多的权限,不利于银行金融网络的安全。科技部门必须细致地分析设计操作系统的访问控制措施,严格分析文件系统中用户的最小权限,然后据此对存取矩阵进行设定。
5防火墙
访问控制技术在银行金融网络防火墙中也有广泛的运用。从网络防火墙技术上来讲,网络具有内外网之分,该项技术可用于对所有的内外和外网通信应用协议的分析,由此查找出主机的IP地址和IP上联端口号,并对业务流进行有效的规划,进而合理控制对应的业务流。源IP地址、目的IP地址、源上联端口号、目的上联端口号中的访问权限都可以利用防火墙技术来进行最大化的限制,能够对业务流的通断进行限制,以保证银行的金融业务安全。
6结语
数控技术是一种将计算机技术、通信技术、光机电技术以及传感监测技术等融为一体的通过数字命令信息指令对机械进行二次加工并控制的自动化技术,该技术由数字化信息设备以及控制运行设备组成,技术含量极高,在用于机械制造领域中能够大大提升生产效率,保证产品质量和精确度。数控技术的特征有以下三点:首先,数控技术可有效提高制造业的产品质量以及精确度,从而提高生产效率。例如,在机床夹具制造过程中利用数控技术,在同一时间内对多个夹具进行统一规格的加工,简化操作程序,缩短制造时间,从而提高了生产聊率,统一规格的加工操作,让机床夹具更符合标准,精确度更高。其次,提供简化工艺流程,减少投入。利用数控技术能够大大简化工艺数量和程序,以自动化的方式代替更多繁琐复杂的工艺,使生产更便利;第三,功能强大。数控技术不仅能提高生产效率,统一规格,提高精确度,还能改变生产参数,使其适用于更多规格不同、批次不同产品的要求。数控技术只需要通过电脑调整生产参数、规格就可以实现以上要求。
2数控技术在机械制造中的实际应用
2.1机床设备上的数控技术
机床设备是机械制造过程中的基础设备,绝大部分的操作程序都是在机床上面实现完成的。数控技术引入机床设备中将计算机技术以及互联网通信技术融合进机床设备中,控制生产过程中的每道工序的参数、时间、以及规格,做到统一规范化的操作,让机床设备在工作时更加稳定、安全和高效,同时完善机床的各类零部件开关控制,使操作开关系统、冷却泵系统等调节得更加精准、细致。
2.2工业生产中的数控技术
工业生产过程中的数控技术应用最为频繁,尤其是食品加工、药品加工以及印刷造纸等工业领域。数控技术的使用不仅可以有效降低工业生产中的材料损耗,提高工作环境的利用率,降低工业投入成本,将工业化生产由传统的、人工化、滞后化带入一个智能化、高效化的全新时代。比如某牛奶加工厂,从牛奶的提取、检测、加工、包装等一系列的过程中,采用数控技术,全程利用计算机控制牛奶加工生产的各个流程和环节,既保证了效率和质量,还能全程监控牛奶的生产加工包装过程,一旦发现不利因素,可及时采取应对措施解决问题,保证奶制品的安全可靠。
2.3航天器材上的数控技术
航空航天技术一直以来是属于高精密型的、技术含量超高的技术,而它所采用到的材料和零件都是经过特制而成的。以往没有出现数控技术之前,对于航天器材的制造尚处于较为粗浅的阶段,往往不能满足航空航天的高要求和高标准。当数控技术引入航天宇航工业中后,以精密的计算机技术以及超强的网络通信技术为支撑,力求将航天器材制作的更符合要求、更完美的程度,尤其是对航天器材的小部件的制作更是精益求精,坚持节约,反对能源浪费。
2.4汽车领域的数控技术
随着人们生活水平的不断提高,对生活质量的要求越来越高,汽车作为出行代步工具和显示人们财富地位的象征已经成为许多人拥有的物品之一,汽车需求量与日俱增,而由此引发的汽车行业的竞争愈演愈烈。汽车生产领域引入数控技术,可以有效提升构成汽车各个零部件的生产速率,加快汽车零部件的组装和后期测试的效率,加大汽车成品的生产量,提高汽车成品的质量,最终提高汽车从生产都投入销售过程中的经济效益。现阶段的汽车生产车间中,全部采用的是现代化、高科技的数控机床设备,生产流水线作业高效化、智能化,让汽车从零件的生产、组装到后期的试运行全程控制中,实现了高产能和高质量的要求。
2.5煤矿机械领域中的数控技术
众所周知,煤炭是人们生产和生活中必不可少的能源之一,而煤炭的开采以及运输属于一项高危险生产活动,必须要求参与者拥有较强的专业技术和高度工作警惕。采煤过程中最常使用到的就是采煤机,尤其采煤工作面的环境极为恶劣,地形地质条件复杂,通常意义上的采煤机只能完成小部分工作面的采煤工作量,无法对一整个矿料进行单独开采和整合,在这种恶劣的情况下难以正常工作并保证工作效率,倘若引入数控技术,即在采煤机添加了数控气割,利用焊接技术将采煤机功能扩展,解决传统采煤机程序单一、功能不全的缺陷,使其能在不同的采煤工作面正常快速的工作,不仅有效提升了采煤工作效率,缩短了煤炭采矿时间,还大大降低了采煤矿工的危险,值得在煤矿机械领域广泛推广。
3结论
所谓机械制造就是机械产品,宏观上包括各种动力机械设备的制造(如农业机械、纺织机床、运输机械等等),微观上是指从原料的加工处理、检测、包装以及运输的整个过程。机械制造业的发展水平是衡量国家工业化发展程度的标志之一,为国民经济提供了技术动力支持。目前我国机械制造企业的生产实力、发展规模等等都处于世界先进行列,但是我国的机械产品技术含量较低、质量不符合国际标准,大部分高精度机床的性能还不能满足要求,产品的技术水平和质量保证都远远落后于世界标准,技术管理落后、工艺落后,研制出来的产品不能满足客户的需求,更不能迅速转变成商品,严重制约了我国机械产品的发展。现阶段,美国数控技术在机械制造企业实现了“三个三”模式,即三个星期的设计周期,三个星期的试制周期,三年的无故障运行。而我国数控技术在机械制造企业的应用与美国相差甚远,机械产品质量更是不可同日而语。我国机械产业对国外技术的依赖较大,大部分机械产品的关键部件来自于国外,所以逐渐形成了“崇洋”的观念,不论什么东西,只要打上国外的标签,就能有市场。为了提升我国机械产品的竞争力,机械工业部门提出了“加强工艺管理、严格工艺纪律,提升工艺水平,全面推行质量管理”作为工艺工作的指导方针。在国民经济的发展过程中,机械制造行业起着举足轻重的作用,提升机械产品的技术含量,减少对国外技术的依赖,对提升我国在国际竞争中的地位有不容忽视的作用。总之,数控技术在机械制造的应用,给制造行业带来了巨大的变革,同时也带来了机遇与挑战,所以我们应不断提升数控技术,更好的应用到机械制造行业中,提高竞国际争力。
2数控技术的特点
数控技术(NumericalControl),即采用电脑程序控制机器的方法,按工作人员事先编好的程式对机械零件进行加工的过程,简单地说就是用数字化信号对设备运行过程等进行控制的一种先进的自动化技术,是典型的机械与电子计算机相结合的机电一体化科技。从诞生之初到现在,经历了电子数控技术、晶体管数控技术、中小规模IC数控技术、小型计算机数控技术以及微处理器数控技术五个阶段。数控技术在我国开发应用是从1958年开始,改革开放之后,数控技术在机械制造行业的应用才逐渐步入正轨,主要模式是引进国外的先进数控技术,通过消化吸收后,投入生产,总的来说,我国数控技术在制造行业的应用有了质的飞跃,许多机械制造企业从传统产品转变为数控化产品,促进了经济的发展。现阶段,由于数控技术是一种采用计算机数字实现数字程序控制的技术,所以数控技术也可以成为计算机数控技术。电子计算机数控技术采用软件模块化的体系结构,使输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能得以实现,使计算机按事先存储的控制程序来执行对设备的控制功能,显示了数控技术优良的性能,具有较高的性价比(。图一为完整的数控工作示意图)总的来说,数控技术的进步与发展与计算机的发展息息相关,在数控技术的发展过程中起着基础性作用,当然数控技术的发展也离不开各种辅助技术的进步,比如说传感检测技术、光电技术、机械制造术以及通讯技术等。数控技术是实现机械制造自动化过程的基础,是现今集成制造系统的重要组成部分,在美国、日本和德国等发达国家,将数控技术应用到机床改造与生产线量产上,境地了机械制造企业的生产成本,并有效地将机械设备的功能、效率以及产品质量提升到新的高度,使传统的机械制造业发生了极其深刻的变化。
3数控技术在机械制造中的具体应用
随着信息技术、网络技术以及自动化技术的不断发展,数控技术与机械制造行业的结合越来越有效,通过计算机操作平台可以全面掌控生产产品的各项指标与基本参数,并为新产品的研发与现有产品的性能完善提供技术支持,数控技术与机械制造行业的融合,拓宽了机械制造业的范围,带动了经济发展。数控技术的应用范围也较为广泛,以下为数控技术在机械制造行业的具体应用:
3.1数控技术在煤矿机械中的应用
我国国土面积较大,各种资源比较丰富,煤炭资源更是储量大,在我国的能源系统中占据重要地位,所以如何有效开发利用煤炭资源是我国煤机企业的主要任务。企业设备自动化程度是工业化水平的象征,在市场竞争较为激烈的大环境下,煤机企业不断提升劳动效率、降低生产成本才能处于不败之地,长久发展。根据煤矿企业的生产环境以及自身特点,不适合使用大型的机床设备,更不适合投入大量的资金购置设备,所以煤炭企业可以利用现有型号的加工机床,改装成加工精度等级较高,性能较好的设备,有效地开采、加工煤矿资源。当然煤机企业充分利用现有机床产品等设备资源,并不断改造提升机床的易操作性,提升其功能和精度,不断满足较高生产环境的设备要求,提升生产效率,最终实现投入少、效率高、设备应用率高的目的,不断促进煤炭企业的发展。
3.2数控技术在汽车工业中的应用
近年来,汽车行业的发展可以说是较为迅猛的,汽车制造、零部件加工等等都随之发展,数控技术的出现,对汽车制造业来说,是一项福利,加快了复杂零部件的制造,减少了人力,提升了效率。现阶段,汽车行业对零部件和车身的要求逐渐提高,为了满足生产需求以及市场需要,各种机械设备也不断朝着精密化、自动化的方向发展。例如激光数控检测技术的应用,激光检测技术具有精度高、适用性强、可靠性高等优点,比如,激光检测技术可以应用到测量尺寸上,用激光对汽车的曲轴、凸轮轴、阀座等零件的直线度、长度、垂直度、密度等测量,所有尺寸的分辨率可达1μm,重复精度0.2μm,精确性非常高(。图二为汽车工业中采用激光技术加工的部分零件表)数控技术应用到汽车工业上,可以提高产品生产效率及产品质量。例如美国Ford汽车公司和Ingersoll机床公司合作研制成HVM800型卧式加工设备,并采用高速电主轴和直线电机,主轴最高转速为24000r/min,工作台最大进给达7612m/min,可以理解为不到1s工作台可行程1m,瞬间完成一个工作行程。在汽车工业的今后发展过程中离不开数控技术,二者的结合会越来越融洽。
3.3数控技术在工业生产中的有效运用
在工业生产的范畴中,机械设备是基础,主要由控制系统、驱动系统及执行系统构成。在现代工业在生产中,有些生产环境较为恶劣,人工操作难度大,也不能满足生产要求,造成人力资源浪费,甚至会发生工伤安全事故等等,所以应引进先进的生产技术实现自动化生产。数控技术在工业上的应用,有效地改善了这些情况,生产效率得到了提升,工作人员的人身安全也得到了保障。除此之外,数控技术也具有监管功能,在实际生产过程中,一旦发现操作错误,信息就会立刻经过传感器输送到控制单元,对错误操作进行提示,并采用一定的措施进行保护,从而实现正常化生产。
3.4数控技术在机械设备上的有效运用
在机械制造行业中先进的设备居于核心地位,机械设备是机械制造的重要组成部分,是机械制造的灵魂,在机械生产领域的地位是无可替代的,数控技术的发现应用,使得机械制造行业实现了数字化及自动化发展,实现了机电一体化。面对现代机电一体化的要求,机械制造业必须具有具备控制能力的数控机床设备。在机床上运用数控技术,主要依靠代码,其可以将产品生产的各类数据储存在介质中,之后发出指令,传达到控制系统,最终实现对整个机床生产的控制,是电脑机械相结合的产物,通过软件设置来控制主轴速度变化、选择刀具、启动冷却泵等各种繁杂的操作。数控技术在在机械设备上的应用,促进了各个行业的发展,提升了生产效率,实现了批量化生产,在经济发展中也起到了推动作用。(图三为激光检测系统原理结构图)(图三激光检测系统原理结构图)
4数控技术在机械制造中的应用的发展前景
数控技术的优越性能在机械制造领域很好的发挥出来,无论是最开始的封闭式技术,还是现代的开放式计算机数控技术,数控技术很好的发挥了他的优越性能。在以后的发展过程中,数控技术也将逐步提高其自动化和智能化的性能,更好的提升工作效率,适应市场需求。数控技术在机械制造中发展应用前期,我们并没有注重专业化需求,无论从技术上、管理上、人才选取上我们都应专业化,最终实现产品专业化的目的。提升我国制造装备行业的综合竞争能力,实现机械设备产业化发展,满足国家的战略需求,促进国民经济发展,实现制造行业飞速发展,不断提高我国的工业发展实力。
5结束语
1.1体系管理要求
一般而言,计量技术机构建立管理体系时,主要依据的标准和规范有:ISO9001:2008、JJF1033-2008、JJF1069-2012、ISO/IEC17025:2005、ISO/IEC17020:2004、《实验室资质认定评审准则》等。在ISO9001:2008质量体系管理过程中,需要根据实际要求,对质量手册、程序文件、质量记录、作业指导书等体系文件进行修订。在开展内审、外审活动时,除了需要进行质量活动的过程管理,还需要做好历次质量活动文件质量的归档和整理,以及历次不符合项等数据的统计。JJF1033-2008、JJF1069-2012、ISO/IEC17025:2005等规范涉及计量标准的管理。在日常计量标准管理中,从新建项目申请通过,到计量标准新建标资料的建档、已有计量标准的动态维护,以及JJF1033-2008、JJF1069-2012、CNAS申请(考核)资料的输出,所有这些管理过程涉及面广,各类考核规范要求各异,包含材料繁多,期间还涉及申报材料的审核、回退、批准、归档等过程,每个步骤需要严格按照考核规范的要求进行。此外,体系管理过程中需要涉及很多项目的统计分析。诸如质量简报内容、政府委托的各类考核、各类项目所依据的规程、各类检定员的资质统计等。
1.2制约因素
体系管理包含机构日常运行各个方面,而体系所依据的各个规范之间难免有交叉重复的要素,日常管理中难免会有重复操作及遗漏。例如JJF1033-2008与ISO/IEC17025:2005中对于计量标准器及配套设备的管理都有相应的要求,当设备因评价不符合需要变更时,需要分别根据两个技术规范的要求进行相应类似操作(如图1所示)。这样既增加了工作量,又加大了出错概率。图1管理要素交叉示例类似这些问题都不利于体系的有效运作,进而会影响机构的检测质量。检测质量一方面关系到能否满足客户的检测要求,另一方面从机构自身的角度来说,检测质量也关系到计量技术机构的生命,关系到机构自身的发展。因此,如何完善体系管理是机构始终需要重视的工作。
1.3体系管理信息化
体系管理虽然包含内容庞杂,但大多有法(标准、规范)可依。在管理过程中可以将不同的考核规范要求分门别类,各类管理要素结构化罗列。因此,可以通过计算机技术,将体系管理信息化。1)文件材料电子化。将管理过程中所涉及的材料电子化,一并进入管理信息系统,实现无纸化管理;2)材料格式的模板化。各类材料模板依据考核规范的要求固化到系统中,操作时可直接调用模板输入;3)管理要素系统化。将各类考核规范的要求固化到系统中,包含所有必需的管理要素;4)操作流程系统化。将日常操作中的材料提交、审核、回退、审批、修改、归档等操作流程固化到系统中,提高效率。
2实现目标
通过对体系管理各要素及要素间关联性的分析研究,将体系管理各要素纳入信息系统,可以实现以下目标。1)管理要素全覆盖。各管理要素在系统中进行管理,结合系统的工作提醒、提前预警等功能,减少工作遗漏,做到全面覆盖。2)闭环管理。在系统中,某一项工作从发起到流程审批,直到最后的、归档,各节点环环相扣,并可设置各节点完成时限,形成完整的闭环管理。3)实时动态管理。诸如计量标准、仪器设备、人员持证项目等都会有有效时限,系统可以针对这些有时限要求的要素提前预警。涉及某一岗位的所有待处理工作都会在系统中有待办提醒,便于管理人员及时对各项工作进行实时管理。4)无纸化办公。依据各项考核标准所形成的考核材料会形成很多文档,除了最后确定的申报版本需要形成纸质材料外,前期内部流转及最后归档的文档都可以尽量电子化,这样既可以实现无纸化办公,同时电子文档也可以实现高效检索。
3系统实现
3.1设计原则
3.1.1实用性
开发的系统必须满足实用性需求,做到使用方便,输入数据量尽量小,界面直观,易学易用,不同业务之间界面转换速度快。
3.1.2功能完整性
所提出的业务都能够在计算机平台上完成,对于同一类型的业务,由于输入要求或地址模式等条件的不同,将设计不同的功能模块。
3.1.3高性能
系统在性能上做到实时性强、数据容量小、响应速度快、稳定性高、出错率低、容错性好等优点。
3.1.4数据安全性
安全性永远是数据库的重要课题,必须采取多种措施保证数据库的安全。
3.1.5美观化设计
在满足实用性的条件下,界面设计做到美观大方,大小适中,排列整齐,各种控制键的中文名字简单明了,不同的业务甚至不同的功能有不同的界面。美观的界面配色柔和,减轻视觉疲劳,给员工一个良好的计算机工作环境。
3.1.6系统可扩展性
在满足一期方案的基础上,考虑今后系统可能新增功能带来的系统软硬件的变化,为系统的扩充预留接口。
3.2系统结构和功能
系统结构如图2所示。主要包括体系文件、质量活动、项目管理、统计分析。
3.2.1体系文件
质量手册、程序文件、作业指导书、质量记录等体系文件在系统中保持最新版本,体系文件出现更新时,在系统中完成审批流程并归档。
3.2.2质量活动
外审、内审、管理评审、附加评审等质量管理活动纳入系统管理。系统具备各类质量活动的按期提醒功能。在系统中进行质量活动计划的制定和审批、质量活动计划的、质量活动过程的流转、质量活动结果的输出、质量活动需改进项的管理。
3.2.3项目管理
包括新项目申请及不同项目定位的材料管理,包括计量标准管理、法定授权、资质认定、实验室认可、检查机构认可等内容。材料按照不同考核规范的要求在系统中设置模板,直接在系统中输入或以附件的形式提交。各类考核申请、复查等所需的材料可以从系统自动输出word版本,打印即可用。建标完成后具备动态管理的功能,可以预警将到期的计量标准,并提醒相关负责人关注。所有资料在系统中归档,便于检索。
3.2.4统计分析
通过对系统内各功能模块相关信息的抓取汇总,生成各类统计内容。包括通过汇总质量活动的相关内容,生成质量简报;统计历次外审、内容、管理评审、附加审核等活动的不符合项出现次数、出现范围、整改完成情况等内容;统计许可证考核情况;统计能源计量审查情况;统计检定、校准、检测、检查对应项目及所依据的规程;统计各类人员资质等。
3.3主要数据库设计
3.3.1仪器设备
实现仪器设备的动态信息化管理,实时监测计量标准器及配套设备的使用情况,提前提醒相关人员按期送检标准器。设备信息与计量标准等其他相关模块自动关联,设备更新后其他部门相应更新。主要字段包括名称、型号、测量范围、不确定度或准确度等级或最大允许误差、制造厂、出厂编号、末次检定或校准日期、检定及校准机构、检定或校准证书号等。
3.3.2人员资质
实时维护各类人员所拥有的相应资质信息,包括检定员、各类考评员、注册计量师、内审员等信息。人员资质信息统一更新后,自动关联的相应考核模块信息也同步更新。主要字段包括姓名、所属部门、资质类型、取证时间、证书到期时间、证书编号等。
3.3.3检测方法
提供检定规程、校准规范、国家标准等计量技术规范的查询、阅读、更新功能。检测方法与计量标准等相关内容保持同步更新。主要字段包括规程/规范编号、年号、名称等。
3.3.4可开展项目
提供项目的检索、查询、更新等功能。可以生成检定、校准、检测、检查项目对照表,并作为各类考核材料中可开展项目的数据来源。主要字段包括项目名称、测量范围、测量不确定度/准确度等级/最大允许误差、依据文件名称、依据文件编号等。
4结语
关键词:制冷;供暖;环保;节能
0前言
我们知道,所有生物过程都受到温度的影响,低温抑制食品中酵、霉菌的繁殖,人体对温度也非常敏感。在现代社会,制冷空调技术已经几乎渗透到各个生产技术、科学研究领域,并在改善人类的生活质量方面发挥巨大作用。生活中,制冷广泛用于食品冷加工、冷贮藏、冷藏运输,舒适性空气调节,体育运动中制造人工冰场等;工业生产中,为生产环境提供必要恒温恒湿环境,对材料进行低温处理,利用低温进行零件间的过盈配合等;农牧业中,对农作物种子进行低温处理等;建筑工程中,利用制冷实现冻土开采土方;现代医学也离不开制冷,深低温冷冻骨髓和外周血干细胞、手术中的低温麻醉等;制冷技术还在尖端科学领域如微电技术、新型材料、宇宙开发、生物技术的研究和开发中起着举足轻重的作用。可以说,现代技术进步是伴随着制冷空调技术发展起来的。
技术是人类历史过程中发展着的劳动技能、技巧、经验和知识,它包括人类技术活动中的硬件和软件,是人类改造自然和创造人工自然的方法、手段的活动的总和。其中,制冷空调技术的发展对人类的影响尤为重要。
1制冷空调新技术的发展
1.1冰蓄冷技术的发展应用
发展冰蓄冷技术的重要性和必要性:现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要。空调用电量已占建筑物总耗电量的60%—70%。当前由于能源紧缺,电力紧张,空调事业的发展受到极大的影响。众所周知,冰蓄冷空调就利用非峰值电能,使制冷机在最佳节能状态下运行,将空调系统所需要的显热与潜热的形式部分或全部释放的冷量来满足空调系统冷负荷时,即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要,用来储存冰的容器成为蓄冷设备,冰蓄冷空调技术可以对用电起到移峰填谷的作用,在且可增强系统的稳定性,并能大大提高经济效率。
1.2低温空气源热泵在城市供热和制冷上的应用
空气源热泵技术是基于逆卡若循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高。空气源热泵使用范围广,产品适用温度范围在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响,都可以正常使用;热效率高:产品热效率全年平均在300%以上;热泵产品无任何燃烧排放物,制冷剂选用了环保制冷剂R417A,对臭氧层零污染,是较好的环保型产品。因此,低温空气源热泵特别在北方夏热冻冷的城市供热和制冷有着广泛的应用。1.3中央空调冷凝热回收利用
如今,星级宾馆、酒店,都设有中央空调系统和24小时热水供应,多数情况下冷、热源分别设置,用冷水机组提供冷源,蒸汽或热水锅炉提供热源。众所周知,冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热,在制冷工况下运行,冷凝热可达制冷量的1.15—1.3倍。利用高温水源热泵回收这部分冷凝热输出的65度的热水作为生活热水,会是一条变废为宝的节能途径。
2技术发展的负面效应及控制
当代的技术革命,正在形成新型的生产力、形成新型生产方式、形成新型的市场交换方式、形成新的产业结构和就业结构、形成新的财产占有方式和分层结构、形成新型的权力和组织管理结构,技术正面效应和负面效应是客观必然的。人类有了其他一切生物所不曾具有的思维、精神和语言,人类运用自己的聪明和才智创造了丰富的物质文明,人类也必须对技术的负面效应做出回应。
彻底消除科技的负面作用是不可能的,我们唯一能做的是在科学技术活动尽量规避和抑制其负作用。臭氧层的破坏和全球气候变化,是当前全球所面临的主要环境问题。
虚拟样机产品涵盖了真实产品的全部关键特性,是产品的多领域数字化模型的集合,而虚拟样机技术就是一种以虚拟样机为基础的数字化设计方法。为降低成本,提高效率,我们就需要从源头抓起,在产品研发的初始期就应尽早发现产品设计的缺陷,在开始便加以改善,而通过对虚拟样机技术的运用,就可以快捷高效地达到该目的。相比较于传统的技术,虚拟样机技术更注重系统性,包括产品的整个生命线,对于各领域的虚拟化起到协同作用。在该技术领域内,研究的主要是创新设计方法和虚拟样机仿真技术,在此基础上进一步研究有关于新产品的开发与应用,已在方案的创新设计、修改、整机性能预测等多个方面进行了应用。
2、多轴联动复合数控机床的新型研发
多轴联动复合数控机床凭借其高精度,优工艺以及广用途,得到了愈来愈多的业界人士的高度关注,研制开发出了多类型具有不同作业功效的合成型数控机床。而比较具有代表性的多轴联动复合机有六轴联动混联数控机床、六轴联动卧式复合数控机床、五轴联动复合激光加工机床,以下对其进行逐个浅析。
(1)六轴联动混联数控机床所谓混联机床就是将串联与并联原理相结合。串联原理,具有大作业尺度、简洁运动算法的优越性;但其各轴的运动误差积累、悬臂结构难以达到更高的刚度、运动件质量过大就会影响速度的提升。而并联机构则有效地弥补了串联机构的缺点,运动误差不累加,刚度也较高运动件质量小,速度快。将这两者相结合的混连数控机床取其利,去其弊,其发展与应用前景都值得期待。
(2)六轴联动卧式复合数控机床HC80绝大部分的工序在一次装夹过程中就可以完成,特别是对于有相对位置要求的工序。这种设计解决了物流长度过长、基准转换过多,定位误差过大,工装夹具数量过大,占地面积过大,新产品实验周期过长等一系列重大问题。可以有效地提高了生产效率。
(3)五轴联动复合激光加工机床SLC-1是以三轴联动复合激光加工机床为基础,进行的进一步的开发研究成果,可实现空间复杂曲面激光淬火、激光切割、激光焊接等激光加工。在创新过程中,将五轴和三轴的本质区别作为了一个重点考虑方向。三轴加工时,在工件坐标系中其刀具周线固定不变;而五轴加工中却做了相应的创新改变,刀具轴线设计成了相应变化的,既保证了加工质量也提高了切削效率,同时避免其它因素的影响。但需要注意的是,自主研发的开放式数控系统,随着网络复杂程度的增加所需求解的非线性优化问题也会复杂化,我们需要选择最佳的网络结构。随着复合加工技术的发展大跨步发展,出现了多种组合的复合加工机床,有效地提高了加工效率。
3、机器人创新开发
机器人主要分为固定机器人和移动机器人两大类。其中的移动机朱志荣陕西荣天电气有限公司719000器人又可再分为轮式移动机器人、履带式移动机器人、步足移动机器人。自动导航轮式移动机器人包含了轮式移动机构和作业操作机构。而对于只含轮式移动机构的AGWMR也可将其称之为“自动导航车”。
(1)自动导航轮式移动物流机器人研发的轮式移动机器人主要分为两类:①2自由度和3自由度的AGV,导航方法包括视觉、超声波、无线遥控、激光扫描、陀螺、电子罗盘;②物流AGWMR,是由轮式移动机构和作业机器人相结合,其移动机构与AGV一样,1~6个自由度的物流作业机器人组成了作业部分。
(2)自动导航牵引车AGT50AGT50是轮式移动机器人,具有牵引移动功能,5000N的牵引力可以拖动多辆无人驾驶的拖车行驶。其导航方式与AGV相同,可作为参考选择配置。其自主开发的开放式数控系统,可以根据现实情况智能性选择可开环控制或闭环控制;其自动校正定位功能使作业更安全准确。
(3)作业机器人目前研发的作业机器人主要分为四大类,分别为:喷漆机器人、焊接机器人、切削机器人以及检测机器人。其中焊接机器人采用激光焊缝跟踪技术,而喷漆机器人采用的则是轨迹规划技术。在大尺寸长距离的情况下进行作业时,如大型罐、大型集装箱、长管道等的喷漆、焊接、局部切削加工及检测作业,上述机器人可以独立进行作业或者与AGV组成轮式移动运动机器人进行作业。为满足大尺寸、长距离情况下的作业位置和姿态定位要求,可将AGV与作业机器人自身位姿定位相结合,因为轮式移动机器人的作业精度低于上述作业的精度要求。
4、结语
1.1冰蓄冷技术的发展应用
发展冰蓄冷技术的重要性和必要性:现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要。空调用电量已占建筑物总耗电量的60%—70%。当前由于能源紧缺,电力紧张,空调事业的发展受到极大的影响。众所周知,冰蓄冷空调就利用非峰值电能,使制冷机在最佳节能状态下运行,将空调系统所需要的显热与潜热的形式部分或全部释放的冷量来满足空调系统冷负荷时,即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要,用来储存冰的容器成为蓄冷设备,冰蓄冷空调技术可以对用电起到移峰填谷的作用,在且可增强系统的稳定性,并能大大提高经济效率。
1.2低温空气源热泵在城市供热和制冷上的应用
空气源热泵技术是基于逆卡若循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高。空气源热泵使用范围广,产品适用温度范围在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响,都可以正常使用;热效率高:产品热效率全年平均在300%以上;热泵产品无任何燃烧排放物,制冷剂选用了环保制冷剂R417A,对臭氧层零污染,是较好的环保型产品。因此,低温空气源热泵特别在北方夏热冻冷的城市供热和制冷有着广泛的应用。
1.3中央空调冷凝热回收利用
如今,星级宾馆、酒店,都设有中央空调系统和24小时热水供应,多数情况下冷、热源分别设置,用冷水机组提供冷源,蒸汽或热水锅炉提供热源。众所周知,冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热,在制冷工况下运行,冷凝热可达制冷量的1.15—1.3倍。利用高温水源热泵回收这部分冷凝热输出的65度的热水作为生活热水,会是一条变废为宝的节能途径。
2技术发展的负面效应及控制
当代的技术革命,正在形成新型的生产力、形成新型生产方式、形成新型的市场交换方式、形成新的产业结构和就业结构、形成新的财产占有方式和分层结构、形成新型的权力和组织管理结构,技术正面效应和负面效应是客观必然的。人类有了其他一切生物所不曾具有的思维、精神和语言,人类运用自己的聪明和才智创造了丰富的物质文明,人类也必须对技术的负面效应做出回应。
彻底消除科技的负面作用是不可能的,我们唯一能做的是在科学技术活动尽量规避和抑制其负作用。臭氧层的破坏和全球气候变化,是当前全球所面临的主要环境问题。
3结语
人类利用技术手段对自然的利用和改造,必然改变自然界原有的平衡,问题是人类应该正确认识其活动对自然的正反两方面的影响,提供适应自然规律的、有科学预见的、可调控的人类行为,使其所产生的后果,有利于人与自然关系的协调,使自然界更好地造福人类。相信技术的力量,相信人类依靠科技能够战胜各种困难,摆脱困境。人类谋求发展的能力是无穷的。然而,科技的力量的发挥和发展是要在一定的生产方式中进行的,它要受到经济制度、社会制度的影响和约束。所以,当代科技发展必须遵循马克思所说的统一的“人的科学”的宗旨,才能真正克服技术发展的负面效应,也只有这样才能充分发挥科技发展的正面效应。制冷技术的发展和臭氧层保护就是近代史上技术进步和全球合作的一个十分典型的范例,其技术进步和控制技术进步后果的合作机制也将成为人类的财富,并将为解决其它重大问题提供宝贵的借鉴经验。