自动冷却装置设计原理与程序设计论文

自动冷却装置设计原理与程序设计论文（精选11篇）

1.自动冷却装置设计原理与程序设计论文 篇一

《自动浇水装置》教学设计

教学过程：

一、导入新课

师：同学们，为了让我们周围的环境变得更好，我们学校附近正在搞绿化，老师发现了一个很有趣的现象，工人叔叔给每一棵新栽种的树木都打上了营养液，于是，老师就随手拍了下来，跟同学们分享，同学们请看（出示图片），同学们看一下，这像不像我们生病的时候，护士阿姨给我们打点滴呢？

生：像

师：同学们请看（出示打点滴图片）那大家大家有没有留意过这个输液装置呢？

二、新授

生：有

师：那让我们一起来认识一下它吧。（出示输液器各部位图片）

师：同学们，那这个叫？

生：吊瓶

师：你知道它有什么作用吗？

生：存放药液

师：吊瓶有大有小，根据药量的多少决定药瓶的大小。

师：那这个叫什么？

生：进气管

师：进气管的作用是什么？同学们猜想一下。

生：进气管的作用是将空气进入瓶中，这样水才能流动。

师：你真是个聪明的孩子，对呀，有了空气进入瓶子里，水才会流动。

师：那这个呢？

生：输液管

师：输液管的作用呢？

生：输液管顺着水流到人的血管里，起到传输药液的作用。

师:那这个蓝色的是什么呢？

生：调节器

师：那么调节器的作用是？

生：调节器的作用是调节水流的速度。

师：有了调节器的控制，水滴的速度我们就能很好的掌控了呢。

师：除了调节器可以控制水流的速度外，同学们猜想一下还有什么可以控制水流的速度？

生：吊瓶的高低。

师：那吊瓶越高，水流的速度就越？

生：快！

师：如果吊瓶放的越低，那水流速度就越？

生:慢

师：那就让我们一起来看看是不是这个样子的。（师展示）

师：看来呀，输液器确实能控制水的流动。

师：说到这里，老师想到到，在疫情期间，被隔离在家，老师在学校养的几盆绿萝由于很久没浇水，都奄奄一息了呢，你们能想个办法来救救我的绿萝吗？

生：能

师：谁来说一说？

生：输液器可以改变水滴落的速度，我们可以将输液器改造成自动浇水装置。

师：你真是个爱思考的孩子，那就让我们根据老师刚才的讲解以及课页纸上的内容，设计一个自动浇水装置的方案吧。

1、设计方案

请同学们先讨论制作浇水装置的材料、步骤、以及注意事项，并把你们组的设计方案写到纸上。

（生讨论，师下去巡视）

师：同学们，你们的方案设计好了吗？

生：好了

师：哪个小组愿意给大家说说你们的设计方案呢？老师看看哪个小组设计的方案又快又好。

生：我们小组的设计方案如下：在材料的选取上，我们首先需要找来一个空的矿泉水瓶、一个输液装置和一根铁丝。我简单介绍一下制作步骤是，把矿泉水的瓶盖打孔，然后插入输液器，再把输液器与瓶盖的接口处固定，最后把做好的输液器试用一下，看看有没有问题。在制作时要提醒大家的是，在瓶盖上打孔的时候要左右旋转，防止孔太大漏水，在瓶盖内侧用铁丝扎紧，防止松动。这就是我们小组的设计方案。

师：你们小组的方案做得真详细，特别是注意事项里提到的内容需要我们每一个小组重点关注。还有哪个小组想和大家分享你们的设计方案的？

生：我代表我们小组汇报我们的设计方案，我们首先找一个空的矿泉水瓶、胶水以及输液器，在制作时首先把输液器旋转着扎入瓶盖，然后在瓶盖内外侧的接缝处分别涂胶，防止水流从缝隙中流出来，最后调节水滴速度做滴水实验。我们小组想要提醒大家的是在选取空瓶的时候尽量选取大的，因为这样可以延长浇水的时间，我们小组的汇报完毕，谢谢大家。

师：你们小组的方案做得也很详细，看来你们集体的智慧是无穷的。

师：由于时间关系，其他小组的设计方案就不一一汇报了，同学们可以将别组方案中好的部分借鉴过来，将自己的方案更加完善。

2、动手实践

师：你们真是爱动脑筋的好孩子。老师给大家带来了输液装置，那就让我们根据自己的设计方案结合课业纸上的设计步骤，一起来动手试一试吧。（为了安全起见，请同学们将输液装置的枕头拔下来给我）

生：动手制作

三、成果分享

师：同学们做的可真认真，请各小组长将你们做好的自动浇水装置拿上来给大家展示一下吧。

生：各小组长上台展示。

师：同学们的动手实践能真强，一会儿功夫就做好了一个自动浇水装置。为你们的速度点赞。

生：老师，我们做的漏水了

师：快看看怎么回事，哦，原来是输液器与瓶盖的接缝处太大了。这提醒同学们在做自动浇水装置的时候一定要细心，不然会前功尽弃。

四、拓展延伸

师：同学们，你们想一想，我们制作的自动浇水装置与平时的浇水器有什么区别吗？

生：我们平时浇花用水多，比较浪费水，而自动浇水装置可以节约用水。

师：自动浇水装置确实可以极大限度的节约水资源，我们今天制作的浇水装置与以色列的滴灌技术有异曲同工之妙，以色列是一个极度缺水的国家，他们在灌溉的时候使用的就是滴灌技术，以避免水资源的浪费，让我们一起来看一看，我们今天设计的自动浇水装置也可以最大限度的节约用水，希望同学们将自己这节课学到的知识运用到我们的生活中，既可以解决由于忘记浇水而使花枯萎的现象，又能节约水资源，这真是一举两得的事呀。同学们课下还可以继续改进自己的自动浇水装置，如果有更好的改进方案，记得课下与同学们共享。这节课就到这里，同学们，下课！

2.自动冷却装置设计原理与程序设计论文 篇二

热连轧厂控制带钢质量的一个重要手段,是依靠输出辊道的冷却系统控制带钢的卷取温度,从而有效地控制带钢的力学性能。其冷却装置的能力、冷却强度、冷却速度、卷取温度及其控制精度等都对最终产品的质量和性能有直接影响。

较早的带钢冷却方式仅控制带钢的卷取温度,在距精轧机侧有足够的冷却水量即可,所以控制系统和控制模型都很简单。但随着热轧双相钢控制轧制和控制冷却技术的发展,冷却控制包括从精轧到卷取之间的全部冷却过程,因而控制模型及系统均变得非常复杂。

带钢轧后冷却有喷射冷却、喷水冷却、喷雾冷却、层流冷却、水幕冷却等几种方式,其中层流冷却由于具有处理产品范围宽、流量范围调节宽、无流态破碎、冷却均匀、冷却水回收率高、设备维护量小等优点,应用最广泛,成为目前热轧带钢生产线的必选设备之一[1,2]。

2 层流冷却系统冷却线配置

层流冷却系统的控制目标是:根据实测的板带终轧出口温度、速度、厚度和工艺所确定的冷却速率曲线的要求,确定开启的喷水组数和调节水量,根据表中不同钢种轧制工艺的要求,使终冷温度尽可能地接近工艺所要求的目标终冷温度[3]。

层流冷却装置形式为无惯性管式层流冷却。层流冷却设备安装在四辊轧机和矫直机之间,在四辊轧机和矫直机之间控冷辊道上下方布置14组层流冷却集管,有高位水箱(厂房外)、分流集水管(厂房内)、支架、平台及梯子等辅助设备。前10组为粗冷段,后4组为精冷段。粗冷段作为主冷区,精冷段为精调控制区。出水方式为上集管上排布直集管,下部喷管,在中厚板上形成层流。包括以下设备:上、下高密集管控制阀组28组;侧喷装置3组(每组2个喷嘴),侧喷装置控制阀组3组,用侧喷泵供水;压缩空气吹扫装置2组,控制阀组2组;气动控制系统管线;挡水板自水冷系统等[4]。

控冷机械设备区域全长19m,设备布置如下:距第一台清扫装置中心线后2m布置第一台侧喷装置,距第一台侧喷装置中心线1m布置第一组上、下高密集管,前10组上、下高密集管以间距为1m布置在其后,在第10组高密集管中心线后0.5m处布置第二台侧喷装置,距第二组侧喷装置后0.5m处布置第11组上、下高密集管,后4组上、下高密集管以间距为1m布置在其后。在第14组高密集管中心线后1m处布置第三台侧喷装置,在第三台侧喷装置中心线后1m布置第二台空气清扫装置。

每组集管由1组控制阀组控制,每组控制阀组由1个手动蝶阀(检修)、1个电动调节阀(流量调节)和1个气动薄膜阀组成。

侧喷装置是用于喷扫钢板表面的积水,提高每组上部层流集管的冷却效率。侧喷装置的高压水由两台侧喷泵提供,两台泵的工作方式为一工一备。吹扫装置用于将钢板表面上的热水膜和蒸汽膜吹扫掉,同时将冷却区域内的热气挡在冷却区域内,使冷却区前后设置的一次仪表得到保护,能够测到准确、真实的数据,以确保热检和红外测温仪的可靠工作。自水冷装置的功能是防止集管喷嘴因集管长时间不喷水而被钢板烤变形。高位水箱的功能是向控冷集管提供水压稳定的冷却水。

3 层流冷却的检测系统

为了提高控制精度,层流冷却控制系统采用前馈觹反馈控制系统,且以前馈控制为主,反馈控制为辅。控制冷却区内检测元件布置如图1所示。

1)红外测温仪

在整个冷却区设置4台红外测温仪。具体布置为在层流冷却装置入口处设1台红外测温仪,用于检测钢板冷却前上表面温度;在层流冷却装置出口处设2台红外测温仪,用于检测钢板冷却后上下表面温度;在层流冷却装置出口12~15m处设置1台红外测温仪,用于检测钢板返红后温度。测温范围在400℃~10000℃,红外测温仪反馈回来的温度信号是4~20mA的电流模拟信号[5]。

2)集管层流冷却水流量计

在粗调上下集管和精调上下集管上安装流量计,共计4台。选用管段方式的电磁流量计,可以给出4~20mA的模拟信号,用于流量监视和控冷过程控制。

3)高位水箱液位及液温计

在机旁水箱上安装水温测量仪和水位检测仪,对高位水箱内的冷却水液位和水温进行实时测量。前者用于液位闭环控制,量程是0~2.5m;后者用于冷却模型参数的温度补偿,量程是0℃~1000℃。两个仪表给出4~20mA的模拟信号。

4)热金属检测器

主要用于钢板位置跟踪,并用于轧后辊道控制权的交接,以启动控制冷却的各种控制功能,控制冷却区的HMD共计有4台,在冷却区之前安装3台HMD,在冷却区后安装1台HMD,HMD的参数如下:测量范围4000℃~14000℃;输出信号0/24V。轧线HMD级红外测温仪的配置及功能见表2。

4 检测系统控制功能

4.1 数据采集和处理

对模拟输入信号进行标定,包括:控制冷却区入口钢板温度、控制冷却区出口钢板温度、电动调节阀开度、高位水箱冷却水温度、高位水箱水位、集管的流量。这些信号均为4~20mA电流信号,经标度变换后存入相应的寄存器中,同时通过以太网络传送给过程计算机,供过程计算机模型计算时使用[6]。

4.2 开关控制

通过PLC对集管控制单元的气动薄膜阀进行ON/OFF控制,以ON/OFF控制方式来对侧喷阀进行控制,侧喷需要3个继电器输出方式的DO。根据控冷区钢板的微跟踪,可计算出钢板的头部距离和尾部距离(相对于控冷入口热检)。在钢板头部到达相应的侧喷阀时,打开相应的侧喷阀;在钢板尾部离开后关闭相应的侧喷阀。为了吹掉钢板上残存的冷却水、水汽及氧化铁皮,确保HMD和红外测温仪的可靠工作,控制冷却区的入口和出口分别安装压缩空气吹扫装置,端部压缩空气吹扫阀的控制需要2个继电器输出方式的DO。钢板头部到达冷后吹扫阀前的一定位置,打开冷后吹扫阀。当控冷出口热检检测到钢板尾部时,关闭冷后吹扫阀。

4.3 集管流量标定及反馈

为了有效控制钢板的冷却效果,必须在钢板进入控冷区前掌握钢板的PDI数据,包括钢板材质、规格、温度等。根据轧件PDI数据设定集管的组态和流量设定值,由基础自动化来执行相应操作。

1)集管流量标定

为了控制集管的流量,必须得到集管开口度与集管流量的对应关系。具体步骤如下。

(1)分别对装有流量计的粗调和精调集管的上下流量进行测试,此时,高位水箱的水压应处于正常工作水位。

(2)按开口度从小到大的顺序给定上集管的开口度(20个),同时记录集管的实际流量,根据记录的20组数据进行线性插值,得到开口度与流量对应的函数关系;同理可得到下集管的对应函数。

(3)把此函数应用到所有的精调和粗调集管上。

(4)这样,对于每个上集管来说,只要给定设定流量值,基础自动化程序就会把它转化为相对应的开口度去控制集管。

2)下集管流量的设定

下集管流量设定值=上集管流量设定值×上下集管流量比

3)流量反馈

(1)在一些上下集管上分别安装流量计,对实际流量进行检测。

(2)所有集管上都能检测实际开口度,根据开口度反馈值转化为相应流量,对集管的流量控制执行效果进行评价。

4.4 层冷区钢板微跟踪

为了及时开关阀门,必须实施层流冷却区域钢板微跟踪,分为头部和尾部两个部分。

在钢板头部或尾部通过控冷辊道时,按顺序依次打开或关闭集管,以减少控冷过程启动和停止时对水系统产生的冲击,并节省冷却水。钢板头尾部温度较低,在控冷时应该使头尾部少喷水或不喷水。

1)层流冷却区域钢板头部微跟踪

在钢板头部进入HMD3时,由该信号触发钢板头部微跟踪程序[7]。进入控冷区后,由于没有检测设备,轧件的位置只能通过计算获得。设冷却区入口处热检HMD3的位置为0,那么钢板头部的位置:

其中:V0为钢板初始线速度,m/s;

t为头部通过入口热检时开始计时的时间,t;

a为钢板加速度,m/s2。

如图2通过层流冷却区域钢板头部微跟踪程序,计算出钢板头部距离冷前热检的距离Pplate,根据这个距离以由前到后的顺序将对应的集管依次打开。

2)层流冷却区域钢板尾部微跟踪

在钢板尾部离开HMD3时,由该信号触发钢板尾部微跟踪程序。与头部的跟踪方法相同,来计算出钢板尾部距离冷前热检的距离Ptail。

通过层流冷却区域钢板尾部微跟踪程序,计算出钢板尾部(附加钢板热尾控制长度)到达每组冷却集管的时间,PLC同时按钢板运行的同步速度,以由前到后的顺序将对应的集管喷嘴(控制单元)依次关闭。

4.5 高位水箱的液位检测及报警

在高位水箱上安装水位检测仪,给出4~20mA的水位信号。高位水箱的液位计还可以对水位极限进行报警,并在控冷系统的HMI上显示出来。

5 系统应用

炉卷轧机原有轧后冷却系统为简易喷淋装置,尺寸为2200mm×20000mm,冷却速度仅为4℃/s~5℃/s。通过层流冷却技术改造后的控冷系统,冷却速度可以控制在10℃/s~12℃/s。系统各项指标满足了控冷工艺的要求,温度控制精度在12℃以内的带钢达到96.37%,为轧制高质量的特殊钢种提供了有力保障,同时具有投资低、运行成本低、生产管理灵活等优点。

参考文献

[1]片锦香,柴天佑,贾树晋,岳恒.层流冷却系统过程优化控制仿真实验平台[J].系统仿真学报,2007,19(20):5667-5671.

[2]王才仁,谢志雄,庄庆辉.韶钢热轧带肋钢筋控轧控冷工艺生产实践[J].轧钢,2007,24(6):69-71.

[3]黄远坚,王学志.控轧控冷工艺在2500mm中厚板生产线上的应用[J].宽厚板,2006,12(1):24-29.

[4]张志勇.热轧带钢层流冷却控制技术[J].自动化与仪器仪表,2008(3):91-93.

[5]杨要兵,张晶,王伦.层流冷却工艺在首钢迁钢热轧分厂的应用[J].轧钢,2007,24(5):53-55.

[6]肖寄光,刘建彬.Q345A中板控轧控冷工艺试验[J].南方金属,2004(4):15-18.

3.自动冷却装置设计原理与程序设计论文 篇三

摘 要：船舶海水冷却水系统是船舶动力装置的重要组成部分，它通过冷却水的循环带走了主机和辅机运转过程中散发出来没有转化为机械能的热量，从而避免了因大量热量的积累而造成的金属疲劳脆化和润滑油的失效。

关键词：动力装置；冷却水系统；热量

中图分类号：U664.814 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0005-02

1 船舶海水冷却系统的用途

船舶动力装置工作时，有大量机械设备要散发出热量，冷却系统的功用就是对需要散热的设备供以足够的淡水、海水、江水或冷却油，进行冷却，以保证其在正常的温度范围内工作。冷却系统一般包括冷却对象如主、辅机、其它被冷却设备以及海水门、阀件、热交换器、海水泵或淡水泵、膨胀水箱等设备。由此可知，冷却管路或者其它管路的设计都不是孤立进行的，它既要考虑本系统内部的联系，又要考虑本系统跟其它系统的联系，要选取合理的设计参数，使系统布置合理，系统工作效率最高，同时使整个动力装置系统管路最短，材料最省，投资最小，这就对动力装置的设计提出了很高的要求。

2 某三用工作船（以下简称“本船”）海水冷却系统中需冷却的设备船舶简介

2.1 船 型

本船有一层甲板，双层底和边舱，甲板可承受5 t/m2的载荷。居住舱室的甲板室设于艏楼甲板，驾驶室设于艏楼顶层。机舱设于艉部，包括两套独立的推进装置，每套装置含有主机、调解离合器和全回转可调桨。主要用于装运泥浆、盐浆、燃油等多种液货和散装货物。

建造数量：2。

入级：LR（英国船级社）。

挂旗：巴拿马（巴西）。

航速：在不使用轴带发电机和吃水4 m以及蒲氏3级风速的情况下，航速不低于15节。

载重吨：本船在吃水6.45 m、海水比重1.025的情况下载重至少4 000 t。

2.2 主要技术参数及数量

2.2.1 船型参数

总长：84.60 m；

型宽：16.60 m；

两柱间长：74.20 m ；1ST甲板高：7.80 m；

肋距：0.60 m。

2.2.2 主要设备

主机（马克）：2 550 kW×2台；

全回转轴桨×2台。

主发电机：600 kW×2台；

应急发电机：100 kW×2台；

水冷式轴发：1 400 kW×2台；

侧推器600 kW×2台

锅炉174 kW×1台

电液式锚缆机2台、绞缆机4台。

克令吊5 t×1台、1 t×1台

DP自动定位系统、干货、液货系统等。

3 本船海水冷却系统的热平衡计算

3.1 冷却系统的流程图

①根据主机厂家资料上的推荐，主机采用闭式循环冷却，即海水冷却淡水。主机海水泵从海水总管吸入海水，分两路，一路进主机然后先后冷却滑油冷却器、淡水冷却器排出舷外，另一路冷却齿轮箱滑油冷却器后排出舷外。主机海水泵发生故障时，也可由总用消防泵应急替代。

②根据主发电机厂家资料上的推荐，主发电机采用闭式循环冷却，即海水冷却淡水。主发电机海水泵从海水总管吸入海水，进主发电机直接冷却，主发电机淡水冷却器后排出舷外。

③主机淡水冷却系统利用主机自带的淡水冷却泵打循环高温淡水经主机自带的淡水冷却器进行冷却。

根据厂家资料绘制的冷却流程图，如图1所示。

3.2 冷却系统的热平衡计算

经查厂家资料，主机和主机滑油冷却器及主机淡水冷却器的热交换冷却水量均为40.5 m3/h，齿轮箱滑油冷却器的热交换冷却水量为10.2 m3/h。发电机淡水冷却器的热交换水量为12.5 m3/h，发电机自带的海水冷却泵的参数为15 m3/h和0.3 m3/h。

4 本船海、淡水冷却系统内各设备及管路的参数和规格

4.1 海水冷却泵

由热平衡计算中可得出海水泵排量为：

Q1= Q2+ Q3=10.2+40.5=50.7 m3/h

其中，Q2=10.2 m3/h表示齿轮箱热交换冷却水量。 Q3=40.5 m3/h表示主机低温水冷却水量。

由于管路阻力比较复杂，要根据实际的管系放样后才能算出。一般情况下，海水泵的扬程都是根据系统估一个经验值。本船根据设备的压降差，扬程估为0.35 MPa。根据以上的计算结果，我们可以选定单台海水泵的技术参数为55 m3/h、0.35 MPa。

4.2 冷却系统管路的选材

4.2.1 此本船冷却水系统中所用管系等级的选择

按照管子的设计压力和实际温度，管子可分为3级，见表2。

表2 管子的设计压力和实际温度

注：

①当管系的设计压力和设计温度，其中一个参数达到表中Ⅰ级规定时，即定为Ⅰ级管系；当设计压力和设计温度2个参数均达到表中Ⅱ级或Ⅲ级规定时，即定位Ⅱ级管系或Ⅲ级管系；

②其他介质是指空气、水、滑油和液压油；

③不受压的开式管路，如泄放管、溢流管、透气管和锅炉放汽管路也为Ⅲ级管系。

根据规范，本船上冷却水系统中的所有管子应为Ⅲ级管系。

4.2.2 本船冷却水系统中所用管系材料的选择及处理

从原则上来讲，各种管子所用管子材料的选择应根据管路的用途、介质的种类和参数（压力与温度）而定。设计时应根据规范的要求，按造船规格书的规定，并以造船成本的核算等方面因素来选用。

各种管路一般均应采用钢质管（无缝钢管或焊接钢管）。

仪表盘应使用无缝铜管。

除钢管外，如船东要求海水冷却管改用镀塑钢管、铜—镍管或铝黄铜管，但应在造船规格书中写明并由经济管理部门核成本差价。

而管子的处理则分为镀锌、涂塑、磷化、涂覆焦油环氧。

因为本次设计没有涉及到船东的特别要求，因此管子的选用只需满足规范即可。考虑到节约造船成本，因此本船的冷却水管均采用镀锌无缝钢管，压力表等仪表盘的接管采用无缝铜管。

4.2.3 海水箱容量的计算

海水箱容量参照公式：每750 kw发动机功率配约1 m3的海水箱容量（此发动机功率为主机功率加上船舶营运所必须的辅发动机功率）

本船的海水箱容积：

V=（1 471×2+122×2）/750=4.248 m3

因此选定本船的海水箱容积为4.5 m3/个，共2个，分布在本船的左右舷。

4.2.4 淡水膨胀水箱

本船淡水膨胀水箱的容量参照主机厂家的推荐，设为0.9 m3，同时主机厂家资料上对于淡水膨胀水箱的高度也有安装要求，要求淡水膨胀水箱的底部要高出主机汽缸盖2～3 m。

同时参照主机厂家的资料，在淡水膨胀水箱的下端接一路通径为25的补水管至主机高温淡水冷却系统上，用于补充主机高温淡水冷却系统中因蒸发而流失的水，补水管规格选用DN25镀锌无缝钢管，尺寸为φ34×2.5 mm。

另外，参照主机厂家的资料，在主机高温淡水冷却系统管路的最高点设置一路透气管接至淡水膨胀水箱，用于整个主机高温淡水冷却系统中的透气，透气管规格选用φ6×1 mm的镀锌无缝钢管。

根据以上计算结果，结合规范和规格书要求用阀件以及一些管路附件将相关设备等完善到海、淡水冷却系统的原理图上，并附以相关技术说明。

5 结 语

由于在设计初期做了比较充分的研究，本船设计合理，分布紧凑，经济性好，赢得了船东很高的评价。

参考文献：

[1] 中国船舶工业总公司.船舶设计使用手册轮机分册[M].北京：国防工业出版社，1999.

[2] 陈铁铭.船舶管系[M].北京：人民交通出版社，2007.

4.自动冷却装置设计原理与程序设计论文 篇四

根据国内飞机轮胎充气工作的`现状,设计了一种基于放气控制的飞机轮胎自动充气装置,介绍了基于此种方式的充气及检测控制过程,针对以往充气装置的不足,此控制方式能够提高轮胎充气及检测的精度.并通过实验证明系统设计合理,满足设计要求,且系统效率高、性能稳定、操作方便,具有较好的经济效益及社会效益.

作 者：杨军 王立文 龚淼 YANG Jun WANG Li-wen GONG Miao 作者单位：杨军,YANG Jun(国航股份工程技术分公司成都维修基地,成都,610000)

王立文,龚淼,WANG Li-wen,GONG Miao(中国民航大学,航空自动化学院,天津,300300)

5.衣物自动处理装置的设计与实现 篇五

通过在服装业中广泛应用自动化技术, 能够推动新工艺、新技术的不断成熟和推广, 极大地提高企业的生产能力和经济效益。近年来, 人们将电子技术和计算机技术应用于纺织设备, 使之成为高速高效的机电一体化的自动化单机或联合机[1]。目前, 应用于服装行业的机电产品种类繁多, 相关的研究专著和发明专利也很多。例如, 在2010年中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上, 共有来自28个国家和地区的1 171家厂商参展[2]。从关于按大类划分的参展商数占比的统计表格中可以看出, 展品大类为纺纱、化纤和染整的参展商数超过总参展商的一半, 而物流和仓储等大类的参展商只占0.43%。可见, 相对于机械化程度不断提高的纺织环节, 大部分服装厂仍然采用手工劳动来进行包括收衣叠衣在内的衣物后续加工环节。

DSP开发平台具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制准确和通用性好的特点[3]。研究者通过使用DSP开发工具[4]可以提高程序设计的效率[5], 降低程序设计的复杂度。

基于PSP开发平台, 本研究尝试通过设计一种新型的机电设备来实现收衣叠衣环节的自动化, 提供一种促进服装行业后续加工环节机械化的方式。

1 设备的功能和用途

该设备通过衣物输送装置、衣物折叠装置和自动卸衣衣架3个机械子系统, 以及基于DSP的电子控制系统, 完成“从衣物输送到衣物和衣架的脱离, 再到衣物折叠并储藏”的一个工作流程。该设备可以在以下场合使用:

(1) 服装厂。在纺织工完成衣物的制作后, 将成衣挂在位于导轨上的可伸缩衣架上, 并由导轨将其送至衣物折叠装置处, 然后进行衣物的折叠。折叠完成后, 衣物落入折叠装置下方的收集装置中。重复该流程, 可以实现多件衣物依次处理的功能。

(2) 家庭。作为一个新型的家用电器, 该系统取代了手工劳动, 能够达到便捷收叠衣的效果, 有利于家居生活智能化的发展。

2 整体架构设计

该设备由机械分系统和电子控制分系统两大部分组成, 并通过这两个分系统的协同运作, 实现了整个运动流程。

2.1 机械系统设计

机械系统由衣物输送装置、衣物折叠装置和自动卸衣衣架组成。整体机械系统结构的建模如图1所示。

2.1.1 衣物输送装置

衣物输送装置如图2所示, 该装置的输送功能由一个同步带传动机构和一个单绳升降机构实现。同步带传动机构实现衣物在水平平面中的平移运动, 将衣物在水平位置上移动到折叠装置的工作区域内。系统在该机构中装配有一直流刹车减速电机作为驱动。单绳升降机构可实现衣物和与其相连的同步带传动机构在竖直方向上的运动, 将衣物在竖直位置上移动到折叠装置的工作区域内。系统在该机构中装配有一直流减速电机。

为了避免在静定状态下电机因所提升物体的自重载荷对电机造成的损坏, 同时为了防止电机在断电后由于惯性作用继续转动而导致竖直方向上的定位出现偏差, 该装置选用直流刹车减速电机, 即在电动自行车中常用的电磁制动功能[6]。与常用的减速电机相比, 刹车减速电机多了一组用于控制电磁铁制动器的信号线。当该信号线上的电流信号中断时, 制动器自动抱死, 使电机立即停止工作, 使得输送装置在竖直平面上定位准确。

2.1.2 衣物折叠装置

衣物折叠装置位于衣物输送装置的一边, 一侧导轨的正下方。衣物折叠装置如图3所示, 该装置的主体部分是一个可以在竖直平面内旋转的箱体。箱体的上表面由5块可以绕固定轴旋转的塑料板组成。在箱体的后侧面上有两个夹子, 用来使衣物与衣架脱离并且与薄板紧贴。工作时, 衣物位于薄板上。该装置通过板子的翻转实现衣物的折叠。在折叠完成后, 位于中间的两块薄板向下旋转, 衣物自然落入位于折叠装置下方的收集装置中。

该装置的叠衣功能由曲柄摇杆机构和曲柄导杆机构实现。曲柄摇杆机构实现了箱体的翻转, 摇杆与箱体固定连接, 曲柄由直流电机驱动。在摇杆的第一个极限位置时, 箱体与水平面呈45°夹角, 接收由输送机构传来的衣物。在该摇杆到达的第2个极限位置时, 箱体近似水平, 开始叠衣工作。曲柄导杆机构实现了薄板的翻转。系统在薄板下装上两根平行导轨 (如图4所示) , 用滑块将导轨与摇杆连接在一起, 实现了衣板180°正反翻转。

2.1.3 自动卸衣衣架

衣架两杆采用类似天线的伸缩机构, 中间有绕线的轴, 用线细一端连在衣杆顶端, 一端连在绕线轴上。当衣架与箱体接触时, 绕线轴伸出的手柄与箱体上的电机在同一平面内。电机带动绕线轴转动, 使系在杆件两端的棉线带动两侧衣杆向里收缩, 直至横向长度小于衣领大小, 之后衣物传输装置带动衣架与衣物脱离。

2.2 控制系统设计

该装置使用时序控制与传感器控制两种控制相结合的方式。系统采用DSP C2000嵌入式开发平台[7,8,9,10,11], 32位架构, 主频高达150 MHz, 可以满足实时控制应用需求。该装置使用的DSP控制系统输出8路独立的脉冲宽频调制 (PWM) 信号, 可以独立控制8路电机的驱动。这8路信号通道控制衣物传送装置对负责提升的直流刹车减速电机、负责同步带转动的直流电机、衣物折叠装置上装的负责箱体翻转和薄板翻折的电机和负责中间板开合的电机进行时序控制。同时, 在衣物传输装置上装有一个测距传感器, 便于对衣物在导轨上的位置进行定位。在衣物折叠装置的箱体后侧面上装有一限位开关, 当夹子和箱体接近时, 开关闭合, 接通在箱体后侧面的电机, 使得与之相连的衣架的绕线轴转动。

控制系统的流程如图5所示。具体的步骤如下:当挂有衣物的衣架到达与固定在传输装置上的测距传感器附近一定距离内时, 传感器将这一信号传给DSP。在接收到信号后, DSP在一定时间内向负责箱体翻转的电机输出电压信号, 使箱体由水平位置旋转到与水平面夹角45°的位置。到达位置后, 箱体保持该位置一段时间。与此同时, 衣架继续在导轨上运动, 直到衣架与箱体的上边缘平齐, 衣物自然摊在箱体的5块薄板上。然后, 两个夹子翻转, 夹住衣服。在夹衣服的同时, 夹子与箱体侧板接近, 闭合行程开关, 接通位于箱体侧板上的电机。电机带动与之接触的绕线轴的转动, 使衣架收缩。在一定时间后, 夹子松开, 与箱体侧板远离, 断开行程开关, 箱体侧板上的电机停止工作。在衣物输送机构上的电机再次启动, 使衣架与箱体和衣服完全脱离。同时, 负责箱体的电机反转, 使箱体回复水平状态。然后, 叠衣装置上的左、右、下板依次翻折, 完成折叠动作。最后, 分为左、右两部分的中板向下开启, 衣服自然落入箱体正下方的收集装置中。

3 系统协调控制

经分析, 该衣物处理装置的协调控制主要在于输送装置和衣架的协调控制。这个关系如果处理不好, 将会导致整个运动循环无法顺利进行。

在整个运动循环中, 由于输送装置上的同步带进行的是间歇性的运动, 如果同步带的停止和再启动时间没有掌握好, 有可能导致衣架没有进入叠衣区域, 或者无法顺利实现衣架与衣服的脱离。因此, 该协同控制中必须解决同步带停止与再启动2个时间节点的确定问题。因为与这两个时刻之间的时间间隔是固定的, 研究者只需要准确地知道同步带停止的时刻, 就可以确定再启动的时刻。

该装置使用测距传感器所提供的距离参数来确定同步带停止的时间, 从而实现协同控制, 传感器把距离参数传给控制器。当该参数小于一固定参数时, 停止同步带, 便可以实现精确控制。实验结果证明, 当距离为2.5 cm时停止同步带, 能够达到最好的效果。

4 试验与分析

本研究的试验把衣物平整度作为评价叠衣效果的指标。本研究把由该装置处理的衣物与手工处理的衣物各放在一处, 请来20位不了解两组衣物处理过程的参与者, 要求他们选出平整度更好的一组衣物。结果有12人认为手工折叠后的衣物的平整度较好, 8人认为机械折叠后衣物的平整度较好。因此, 可以认为手工折叠与机器折叠的效果基本相同。

为了检验自动衣物处理装置的工作效率, 本研究进行了相关的试验。经过多次测验, 该装置完成整个流程用时30 s, 而叠衣过程仅用时8 s。叠衣的效果与人工叠衣的效果相同。

5 结束语

自动衣物处理装置是一个符合市场要求和家居生活的机电设备。本研究基于DSP开发平台, 设计了一种自动收叠衣系统, 并进行了实验验证。实验结果表明, 该设备可以初步代替人工进行收衣叠衣的工作, 为服装处理的自动化和机械化提供了一种新的实现方法。

目前, 该装置能处理一定尺寸范围内的衣物。在下一阶段, 本研究将着重提高该装置的通用性, 使其能够处理尺寸特殊或者样式特殊的衣物。同时, 以提高折叠衣物的平整度为目标进行后续优化。

参考文献

[1]田大秋, 王耐敏.自动化技术与纺织业[J].科技信息, 2008 (15) :28.

[2]吴永升, 祝宪民, 徐妙祥, 等.2010年中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会展品评估综述[J].纺织机械, 2010 (6) :3-5.

[3]计时鸣, 陈承钢.基于DSP和CPLD的伺服运动控制器[J].机电工程, 2011, 28 (2) :137-140.

[4]张秋燕, 张学宽, 张宁, 等.DSP开发系统的研究[J].天津工业大学学报, 2002, 21 (1) :76-79.

[5]韩纪庆, 杨子云, 王承发, 等.DSP开发工具综述[J].微处理机, 1994 (2) :3-5.

[6]杨立诚, 陶胜利.电动自行车控制系统的优化配置[J].中国自行车, 2006 (5) :37.

[7]李永东, 曾毅.C2000系列DSP及其在电机调速中的应用[J].变频器世界, 2005 (1) :6-9.

[8]张卫国, 马丽萍.基于DSP的分布式温度调节控制系统[J].轻工机械, 2011, 29 (4) :59-62.

[9]杜海江, 石新春.基于C2000系列DSP的数字电机控制研究与实践[J].电器电子教学学报, 2002, 24 (5) :61-63.

[10]张雄伟, 陈亮, 曹铁勇, 等.DSP芯片的原理与开发应用[M].4版.北京:电子工业出版社, 2009.

6.自动压花机加热辊冷却装置的改进 篇六

改进后的结构

改进后的自动压花机加热辊冷却装置包括：设在加热辊相对端轴心处的套环装置以及与该套环装置相连的温控装置。

套环装置结构示意图和剖面图分别如图1和图2所示。从图中可以看出，套环装置主要包括内套管、主套体、轴接部、左/右螺纹、流水通道和引导头。主套体与加热辊的相对端轴心处进行套接，内套管设在加热辊与主套体之间。主套体与内套管连接处设有管状的轴接部，轴接部内表面的同步螺旋内分别设有左螺纹和右螺纹，形成两段流水通道，左螺纹和右螺纹在邻近加热辊的一端处相互连通，两段流水通道在此处闭合，汇成一条完整的流水通道。内套管的作用是将左螺纹与右螺纹远离加热辊一端的开放侧封闭，并在此处分别开设第一引导头和第二引导头，两引导头分别与左螺纹和右螺纹相通。第一引导头和第二引导头可通过水管外接温控装置。由此，套环装置内部可形成一条水循环。

温控装置为水冷装置，包括输水头、回水头、入水头和出水头。输水头和回水头与主套体相连，其中，输水头分为两支，分别与一侧主套体的第一引导头与另一侧主套体的第二引导头相连；回水头也分为两支，分别与一侧主套体的第二引导头和另一侧主套体的第一引导头相连。由此，套环装置中的水流可通过输水头和回水头进入温控装置，参与温控装置中的水循环过程。入水头将外界的水输入温控装置，出水头则将温控装置回收的水输出。

自动压花机开机后，冷却装置开始运行，套环装置和温控装置内部通水，水循环将加热辊的热量带走，达到冷却效果。改进后的自动压花机加热辊冷却装置示意图如图3所示。

改进后的优势

对自动压花机加热辊冷却装置进行改进后，可实现以下3个优势。

（1）当自动压花机处于工作状态时，温控装置可对加热辊进行冷却，即通过套环装置内部的水循环，将加热辊产生的热量带走，或暂时储存在温控装置中；当自动压花机处于预热或待机状态时，温控装置能将热量通过水循环传递回套环装置，使加热辊温度保持在一定范围内，当自动压花机启动工作时便无需对加热辊进行再加热，减少能量消耗，降低自动压花机生产过程中需要消耗的能源和经济成本。

（2）防止加热辊热量通过两端传递到主机，避免主机内部组件因过热而造成自动压花机发生热损坏等故障，减少维修成本，延长压花机使用寿命，保证压花产品质量。

（3）由于铜的导热系数较大，内套管、左螺纹和右螺纹均由铜管制成，提高了套环装置的导热效果。同时，左螺纹和右螺纹所形成的水流通道可产生交错的散热效应，提升了自动压花机的整体散热效果，降低了冷却成本。

7.自动冷却装置设计原理与程序设计论文 篇七

摘 要：该装置可以通过土壤湿度传感器对土壤的湿度进行实时监测，该装置安装有摄像头，可以通过手机客户端进行图像传输，实时观看植物的生长状况，进行远程操作浇灌装置的开关，也可以设定自动状态，装置自动调节土壤的湿度。

关键词：远程控制；智能浇灌；湿度传感器；图像传输；控制面板

中图分类号：S277.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0001-01

智能浇灌装置能以数字显示直观的告知用户土壤的湿度并且及时对土壤的湿度进行调节，保证花卉蔬菜的正常生长，这样当我们出差，出游，探亲和放假的时候，能保证我们心爱的花卉的土壤保持正常的湿度，保证花卉正常的生长。同时我们也可以通过智能浇灌装置上的摄像头定时向人们手机上传送图片，人们可以观察到自己栽种的花卉或盆栽蔬菜的长势，同时手机可以远程控制本装置的浇水开关，增加了养花和盆栽蔬菜的乐趣，给人们的生活带来方便。

1 系统总体设计

可远程控制的智能浇灌装置包括浇灌装置、摄像装置、手持式无线终端以及无线网络，摄像装置连接浇灌装置的单片机，手持式无线终端通过无线网络与浇灌装置的通信模块进行通信，通信模块与单片机连接。该装置能以数字显示直观的告知用户土壤的湿度并且及时对土壤的湿度进行调节，可实现远程控制。系统总体框，如图1所示；部分剖开视图，如图2所示。

2 工作原理

智能浇灌装置的的盛水装置是一个水箱，水箱的一侧连接自来水水管，另一侧连接电磁阀，其中水箱内部有一个浮漂，浮漂通过压杆与塞子连接，进水筒1上方有盖子密封，进水筒1侧面引出一根进水筒2，进水筒2的下端是开口的，正常情况下塞子处于塞紧状态，当水箱内的水少的时候，浮漂下降，通过压杆把塞子拉开，从而使外接自来水管中的水通过进水筒1进入进水筒1内，从进水筒1再通过侧面的进水筒2进入水箱内，当水箱内的水达到一定的量的时候，浮漂上升，从而把塞子与进水筒1之间塞紧，从而停止向箱体内进水，这样就时刻保证水箱内的水充足。供水系统如图3所示。

智能浇灌装置的主输水管是一段一段的，而且可以弯曲，根据花卉和盆栽植物位置的不同，选用的主输水管的节数不同，从而实现距离的控制，主管道的上侧有接口，从接口处引出二级输水管，根据花盆的大小不同，花卉和盆栽植物的种类不同，引入花卉和盆栽植物的二级输水管的根数不同，从而实现不同大小盆子同时浇灌的效果。

根据连通器原理，主输水管的一端是封闭的，当主输水管中的水充满的时候，主输水管的水同时从多个二级输水管输向盆，这样就保证了所有的盆浇水均匀。

居家智能浇花机通过花盆中的湿度传感器测量土壤的湿度，湿度传感器把信号传给控制系统，控制系统对传过来的信号进行处理分析，当土壤的湿度小于一定的值的时候，控制系统控制电磁阀打开，从而水箱里面的水通过主输水管道和二级输水管给花盆里面的花浇水。同时湿度传感器继续对花盆中土壤的湿度进行测量，同时把信号传给控制系统，控制系统对传过来的信号再次进行处理分析，当土壤的湿度大于一定值的时候，控制系统控制电磁阀关闭，从而停止对花卉和盆栽蔬菜的浇灌。同时，智能浇灌装置上安装有摄像头，用户可以通过手机客户端实时观看花卉和盆栽植物的长势，同时，人们也可以通过手机APP控制智能浇灌装置的开关实现远程控制，增加了人们养花和盆栽植物的乐趣。远程控制系统如图4所示。

3 结 语

智能浇灌装置很好的解决了人们由于度假、出差、出游和探亲没时间浇灌自己栽种的小植物导致枯萎死亡的问题。智能浇灌装置能以数字显示直观的告知用户土壤的湿度并且及时对土壤的湿度进行调节，保证花卉蔬菜的正常生长。同时我们也可以通过智能浇灌装置上的摄像头实时观察到自己栽种的花卉或盆栽蔬菜的长势，远程控制该装置，增加了养花和盆栽蔬菜的乐趣，给人们的生活带来方便。

参考文献：

[1] 郭帅，宁礼佳.基于手机遥控的智能浇灌系统设计研究[J].安徽农业科学，2014，（18）.

[2] 袁腾，王帅，梅明，等.基于单片机原理的可定时自动浇花器[J].硅谷，2012，（13）.

[3] 刘明真，陈鸿.基于单片机智能节水灌溉系统的设计[J].学术问题研究，2010，（1）.

[4] 张兆朋.基于AT89S52的家庭智能浇花器的设计[J].电子设计工程，2011，（5）.

8.自动集蛋装置的研究与设计 篇八

养殖业是农业的重要支撑, 是人类获得动物性食物的主要出口, 在国民经济发展中占有重要的地位。养殖业生产的机械化及自动化不仅能减轻饲养人员劳动强度、提高劳动生产率、提高产品的数量和质量, 而且能实现养殖业的规模化生产, 是养殖产业化的必由之路和现代化的基础及保障。

在传统的养殖业中, 以养鸡为例, 其作业内容主要有:一是饲料和水的供给;二是鸡蛋的收集;三是粪便的处理;四是病虫害的防治。本设计仅解决鸡蛋的自动收集问题。

目前, 不管是工厂化养鸡, 还是农户成一定规模的养鸡, 都是笼养方式。这就要求自动集蛋装置与鸡笼的布置相适应。笔者在分析鸡舍布局、鸡笼布置的基础上, 利用数控工作台, 控制鸡蛋落入指定位置;利用二级液压缸, 实现不同高度鸡蛋的收集;通过89C51单片机实现自动控制, 使自动集蛋装置结构简单、操作方便。

1 自动集蛋装置机械系统设计

1.1 自动集蛋装置机械系统总体结构[1,2,3]

自动鸡蛋装置机械系统 (如图1所示) 主要由安装底座、传动装置、工作台及蛋盘托板等组成, 可根据功能划分为两个子系统:一是实现工作台X、Y方向运动的结构, 其用两台混合式步进电机提供动力, 通过膜片弹性联轴器与滚珠丝杠联接, 控制工作台按照预定的轨迹完成X、Y方向的移动;二是用于控制Z方向运动的结构, 由二级液压缸实现, 以收集不同高度的鸡蛋。

1.滚珠丝杠2, 28.螺栓3.滑动导轨4, 25.丝杠支架5, 22.轴承盖6.螺母7, 10, 20.螺钉8.密封圈9.燕尾导轨11, 21.丝杠螺母12.导柱副13.液压缸底座14.二级液压缸15.托板16.托盘17.蛋盘18.工作台19.镶条23.滚珠丝杠专用轴承24.弹性膜片联轴器26.步进电机27.安装底座

为了提高集蛋装置的刚性和运动的稳定性, 系统在液压缸底座和托盘之间设置了导向结构, 即导柱副。

1.2 自动集蛋装置在鸡舍中的工作位置

目前, 不管是工厂化养鸡, 还是农户成一定规模养鸡, 大都是笼养方式;而笼养方式就存在鸡笼的布置问题。为了提高养殖效率且便于进行养殖作业的相关操作, 鸡笼在高度方向上常布置3层, 在前后方向上也相互错开[4]。研究自动集蛋装置在鸡舍中的工作位置, 是为了解决运动干涉问题, 防止装置在工作时与鸡笼碰撞;同时, 也是为了确定集蛋装置的初始工作位置, 保证鸡蛋能按照预定的轨迹落入蛋盘的确定位置。自动集蛋装置在鸡舍中的工作位置如图2所示。

1.自动集蛋装置2.第1层工作位置3.第2层工作位置4.第3层工作位置5.鸡蛋传送装置6.鸡笼7.鸡笼支撑架

2 自动集蛋装置控制系统设计

2.1 工作台控制系统

工作台控制系统采用行程开关及光电开关采集输入信号, 经过89C51单片机的控制将输出信号通过8713脉冲分配器、7406功率放大电路传给步进电机。本设计采用两个89C51单片机控制工作台X、Y两个方向的运动, 具有上限工作频率高的优点[5,6]。

1) 89C51单片机输入信号接口电路如图3所示。将信号输入89C51单片机的10、11号引脚。

2) 89C51单片机接口电路如图4所示。其中, 10号、11号引脚接收光电开关发出的开关信号, 单片机根据信号在程序控制下向脉冲分配器发射控制信号, 从而控制步进电机执行相应的动作[7,8,9]。

3) 步进电机接线图如图5所示。

在图3中, SW是手动开关, SQ是行程开关, SP是光电开关。其控制过程如下:按下开关SW, 鸡蛋输送装置运行, 行程开关SQ1工作, 产生脉冲后向单片机发射控制脉冲, 工作台按数控程序控制的轨迹逐步运行, 直至鸡蛋装满蛋盘。此时, 托盘 (图1中16) 碰到行程开关SQ2 (见图8) , 鸡蛋输送装置停止运行, 同时工作台返回起始点 (程序控制) , SQ1使SW断开;将装满鸡蛋的蛋盘取下来, 重新装上空蛋盘;依次循环, 实现鸡蛋的自动收集。

2.2 液压系统设计[10]

为了解决不同高度鸡笼上鸡蛋的收集问题, 集蛋装置采用了以二级液压缸为输出工作机构的液压系统。根据二级液压缸的工作特点, 设计了使活塞能根据需要在某高度位置停留一段时间、以完成不同高度鸡蛋收集的液压控制系统。液压系统组成如图6所示, 液压系统控制电路如图7所示。液压系统主要由液压泵、M型中位机能的三位四通电磁阀、二级液压缸及溢流阀等组成。

液压系统的控制过程如下: (1) 一级活塞保持。按下开关QS泵工作, 按下SB1 (K断开) , 液压缸进油;当一级活塞完全伸出时, 光电开关SP2动作, 电磁阀进入中位机能, 液压泵卸荷, 系统进入保压状态, 一级活塞保持。 (2) 二级活塞保持。闭合K, 按下SB1, 液压缸进油;二级活塞完全伸出时, 光电开关SP3动作, 电磁阀进入中位机能, 进入保压状态, 二级活塞保持。 (3) 回程。按下SB2, KM2得电, 活塞依次缩回;SB1、SB2联锁, 使KM1、KM2不能同时工作。

采用液压控制, 具有噪声小, 便于调节等优点。

2.3 主控制电路设计

主控制电路的功能是控制鸡蛋传送装置、步进电机以及二级液压缸协调动作。由于不同高度鸡蛋传送的控制电路相同, 这里仅以某一层为例说明。

鸡蛋传送装置的作用就是将鸡笼上的鸡蛋输送到装盘位置。鸡蛋是否输送到装盘位置, 由光电开关识别检测。每当有一个鸡蛋送来, 光电开关的开关状态改变一次, 并将信号传给控制器, 控制器向控制工作台的步进电机发出指令, 工作台便按照预先设定的轨迹运行, 使鸡蛋一一装到盘中。主控制电路如图8所示。

主控制电路的工作过程如下: (1) 按下SB1后, KM32启动, 延时一定时间T1后, KM31启动。延时的目的是防止鸡蛋在输送带上堆积。 (2) 按下SB2后, KM31停止, 延时一段时间T2后, KM32停止。延时的目的是保证停转后输送带上不滞留鸡蛋。 (3) SQ2用于切断主电路。此时蛋盘装满返回到起始位置。其它高度鸡蛋的收集应用相同的电路, 不再赘述。

3 结论

随着社会的进步和人民生活水平的不断提高, 社会对禽蛋的质量和数量都有更高的需求。实现禽蛋的自动收集, 能减轻养殖业工人的劳动强度, 提高生产效率和成品质量。自动集蛋装置具有以下特点:

1) 占地面积小、灵活, 不受鸡舍布置方式及养殖规模的限制。

2) 由于实现了禽蛋的自动收集, 大大降低了操作工人劳动强度, 提高了鸡蛋收集效率。

3) 采用光机电一体化数字程序控制集蛋装置的位置, 定位准确, 有效降低鸡蛋的破损率。

参考文献

[1]卜炎.机械传动装置设计手册[K].北京:机械工业出版社, 1999.

[2]李庆余, 孟光耀.机械制造装备设计[M].北京:机械工业出版社, 2013.

[3]中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[K].北京:中国农业科学技术出版社, 2007.

[4]侯宝利, 孙广岩, 王林元.鸡舍的选址、建筑及结构[J].养殖技术顾问, 2011 (6) :49.

[5]黄志坚, 赵旭东.新型电气伺服控制技术应用案例精选[M].北京:中国电力出版社, 2010.

[6]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2011.

[7]赵玉刚, 宋现春.数控技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[8]方建军.光机电一体化系统接口技术[M].北京:化学工业出版社, 2007:54-62.

[9]齐占庆, 王振臣.电气控制技术[M].北京:机械化工业出版社, 2008.

9.自动冷却装置设计原理与程序设计论文 篇九

冲压是利用冲床和冲模对材料施加压力，使其分离或产生塑性变形，以获得一定形状和尺寸制品的一种少无切削加工工艺。冲压加工生产效率高，制品再现性好，且质量稳定;冲压件一般不需经过机械加工即可进行表面处理或直接用于装配;材料利用率高，可获得强度高、刚性好、重量轻的制品;能生产出其他加工方法难以实现的复杂产品等，因此，冲压生产在汽车、拖拉机、家电、电子仪表、航空航天及国防工业的生产领域得到广泛的应用。冲压已成为现代工业的先进加工方法之一，工业越发达的国家，其冲压技术的应用和研究也越深入、越普遍，并以较高的速度发展。

2技术领域及背景技术

冲床是冲压加工必备的工艺装备，是冲压加工的动力源。冲压加工是制造业加工方法的一种，送料装置可作为冲床的一种附件。冲压加工效率的高低和自动化程度取决于送料能否顺利进行，一种冲床自动送料装置涉及到冲床的自动控制和冲压材料的自动送进。

冲床送料是冲床工作的一个重要的工艺流程，其送料的顺畅与否决定着冲压加工的效率。目前，一些机械加工行业仍采取人工手动送料，即通过工人的劳动，将待加工的板料直接送到冲床工作台上的模具里，然后进行冲压加工。此种做法存在如下缺点：(1)冲床的工作效率低下;(2)增大工人的劳动量;(3)冲床的冲压工艺自动化程度低;(4)存在极大的安全隐患。

3设计过程

本设计的研究目的在于提供一种工作效率高、工人劳动量小、安全性好、冲压工艺自动化程度高的冲床自动送料装置。

3.1设计内容

一种冲床自动送料装置机架上设置有主动轴和从动轴，主动轴的一端设有主动轮，另一端设有齿轮，主动轮通过单向离合器与主动轴相连接，从动轴上固定设置有从动轮;齿轮的一侧设有与之相啮合的齿条，齿条通过导轨固定在机架上，齿条的背面设有限位槽，齿条的下面设有复位弹簧;齿条的垂直上方设有压杆，压杆通过锁紧螺母与连接杆相连接。

主动轮一侧的机架上设有反向止转块，反向止转块内设有止转橡胶棒。

在上述技术方案中，通过连接杆配合冲床工作，由冲床的滑块带动压杆向下移动，压杆向下压动齿条，从而使齿条向下运动，齿条在运动的同时带动齿轮转动，主动轴随即转动，而主动轮通过单向离合器与主动轴相连接，这样主动轮和单向离合器与主动轴一起转动，带动安装在从动轴上的从动轮转动，主、从动轮转动带动主、从动轮之间的条料移动，即可将条料送到冲床工作台上的模具刃口位置;齿条的下面设有复位弹簧，齿条向下运动结束后，复位弹簧可使齿条向上移动，恢复到初始位置，再进行下一轮送料。

3.2设计特点

自动送料装置的动力来源于冲床，安装在冲床工作台一旁，与冲床配合使用具有如下优点：(1)提高冲压加工的工作效率，降低产品的生产成本，提高产品在市场上的竞争力，提高企业的生产效益和设备的利用率。(2)减轻工人的劳动量，为工人创造一舒适、健康和安全的工作环境，有利于发挥工人的积极性和创造性。(3)提高冲压工艺的自动化程度，降低生产对人的依赖性，从而降低生产中的人工成本。

3.3设计具体实施方式

图1是一种冲床自动送料装置结构示意图;图2是图1除去连接杆的俯视图;图3是齿条的背面图。

由图1、图2、图3可见，冲床自动送料装置包括机架1，机架1上设置有主动轴2和从动轴3，主动轴2的一端设有主动轮4，另一端设有齿轮5，主动轮4通过单向离合器与主动轴2相连接，从动轴3上固定设置有从动轮;齿轮5的一侧设有与之相啮合的齿条6，齿条6通过图2中的导轨5固定在机架1上。齿条6的背面设有限位槽(图3)，齿条6的下面设有复位弹簧;齿条6的垂直上方设有压杆7，压杆7通过锁紧螺母与连接杆8连接。

图1中冲床自动送料装置的工作原理是：将连接杆8用螺钉固定在冲床的滑块上，当冲床工作时，滑块会向下运动，连接杆8和压杆7也跟着向下移动，压杆7向下压动齿条6，从而使齿条6向下运动，齿条6在运动的同时带动齿轮5转动，从而带动主动轴2转动，主动轮4通过单向离合器与主动轴2相连接，这样主动轮4和单向离合器与主动轴2一起转动，促使主动轮4带动安装在从动轴3上的从动轮转动，当条料的一端穿过主动轮4和从动轮之间后，即可实现不间断送料。当条料送入冲床工作台上的模具刃口位置时，滑块达到下极限位置，压杆7停止运动，此时，齿条6、齿轮5相应停止运动;随着滑块上行，齿条6在复位弹簧的弹力作用下向上复位，齿轮5和主动轴2在齿条6的带动下反向转动，而主动轮4通过单向离合器与主动轴2相连接，因为单向离合器只传递正向的转矩，主动轮4不随主动轴2作反向转动，因此，主动轮4和从动轮也立即停止运动，送料快速结束，而复位弹簧变形消失并回复原状，齿条6将向上移动，通过限位槽1(图3)以及与之相配合的限位螺钉限制回到初始位置，再进行下一轮送料，如此循环操作，实现冲床送料自动化，使冲床冲压工艺的自动化程度进一步提高。

见图2，为防止主动轮3反转将条料带回，主动轮3一侧的机架1上设有反向止转块7，反向止转块7内设有止转橡胶棒6，通过反向止转块7及止转橡胶棒6可进一步防止主动轮3反转。

4结语

现代制造业离不开冲压加工，冲床是冲压生产必备的机床。自动送料装置将极大地提高冲床的自动化程度和冲压加工的先进性，为制造业的迅速发展，高端制造业的振兴插上了翅膀。

参考文献

^[1^]范有发.冲压与塑压成型设备^[M^].北京^:机械工业出版社^,2001.

10.自动冷却装置设计原理与程序设计论文 篇十

关键词：智能温控放风装置；大棚；设计；电动卷膜器；温湿控制器

中图分类号：S625.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）11-0023-04

水稻是辽宁省仅次于玉米的第二大粮食作物，常年种植面积保持在60万hm2左右，占全省粮食总播种面积的17%左右；稻谷总产量约450万t，占粮食总产量的23%左右。水稻种植技术主要有直播和育秧移栽两种，现阶段以水稻育秧栽培技术为主。大棚温度是决定棚内水稻秧苗生长发育的一项重要环境因素。在水稻育苗过程中，大棚内的温度变化快且分布不均匀，对水稻秧苗生长影响很大。目前，全省水稻育苗大棚的卷膜和放膜主要延用手动操作来完成，工作效率较低。为此，辽宁省农业机械化研究所研制出一种高智能温控通风装置，可根据水稻秧苗不同生长时期的温度要求设定温度，使水稻秧苗营养生长和生殖生长更合理。

1 智能温控放风装置的基本构成

1.1 工作原理

根据水稻秧苗在不同时期、不同生长阶段对温度的需要，设定适宜温度。通过温度传感器将棚内信息实时传递到信息处理系统，操控系统接受指令后对信息进行分析，并控制卷膜器开闭风口，实现温室内温度的改变，为水稻秧苗提供良好的生长环境。智能温控放风装置具有自动降温功能，不仅能够保持理想的室内温度，而且通过空气交换把棚内的有毒气体排出去，吸收新鲜的室外空气，增加棚内二氧化碳的浓度，促进秧苗生长。

1.2 基本构成

根据降温和补充二氧化碳等需要，大棚前坡覆盖薄膜下部及上部均设置通风带。传统人工扒缝放风方法费时费力且容易损坏棚膜。为解放劳动力、改善作业环境、实现棚室温度的自动控制，辽宁省农业机械化研究所研制了智能温控通风机。

智能温控通风装置由开关电源、温控器、减速电机、固定铰接装置、伸缩导向器、卷膜轴等组成（如图1所示）。待卷薄膜上侧固定在压膜线上，下侧卷在长轴上（用塑料卡箍卡牢），长轴的一端连在电动卷膜器上，通风开口宽度约800 mm，电动卷膜器控制长度由电机功率决定（见表1）。

2 智能温控放风装置的结构

智能温控通风装置主要分机械控制系统与智能控制系统两部分。

2.1 机械控制系统

2.1.1 工作机理 在水稻育苗大棚端面侧壁适当位置，在卷膜轴端部联接减速电机。电机固定在可伸缩管的铰接机构上，通过电机转动位置变化来改变伸缩管长度，进而调整卷膜轴的位置。减速电机控制卷膜轴转动，实现水稻育苗棚内的通风排放。

2.1.2 电动卷膜器的特点 1） DC24V低电压，避免触电事故；2） 铝合金机体组合，密度强健，不会变形；3） 使用油性齿轮方式传送动力，效力高，齿轮寿命长； 4） 内设特殊钢制作后进行浸碳热处理的高品质齿轮；5） 停止时不会自动滑下，完美的自动刹住功能； 6） 使用高级密封垫，有效防止雨水渗入；7） 设有透气孔；8） 机体壳防锈、镀锌处理后喷塑处理。

2.2 智能温湿控制系统

2.2.1 工作原理 系统以STM32微控制器为控制核心，以温湿度传感器为检测单元，以电动卷膜装置、喷淋装置、无线上传及控制装置为执行单元，实现智能温湿度的控制。温湿度传感器采集到大棚内空气温湿度和土壤温湿度后，发送给单片机，单片机对信息进行处理后，一是通过电动卷膜装置、喷淋装置、报警装置对大棚内的温湿度环境进行实时监控；二是通过无线联网装置上传环境数据，供用户随时查看，并进行实时调整控制。温湿控制系统的工作流程及工作原理如图2所示。

由水稻大棚秧盘育苗技术操作规程得知：播种后到小苗1.5叶前主要提温保湿，这时要堵好大棚作业通道，排除棚外沟内的积水，以提高棚内温度；棚室温度控制在28～30 ℃为宜，棚内温度不超过32 ℃，一般不需要通风。1.5片叶以后外界气温比较高，大棚内增温较快，需要通风炼苗。白天温度应控制在25～30 ℃；2.5叶后至插秧期的温度保持在22～25 ℃，夜间温度10 ℃以上时，可昼夜通风炼苗，这样有利于小苗均衡增长。

2.2.2 结构及特点 温湿控系统由温湿度传感器、LED显示器、执行器、报警器、单片机组成。

1） 采集温湿度。本系统采用的数字式PE防护型温湿度传感器，是一种体积小、抗干扰能力强、精度高、防水、数字化、功能强的零件，可以将采集到的实时温度直接以数字信号的形式传输给单片机，不需要额外的A/D转换。温湿度传感器的温度测量范围为-40.0～123.8 ℃， -10～80 ℃的测量精度为±0.5 ℃，湿度0～100% RH的测量精度为±4.5%RH，响应时间8 s（tau63%），功耗80 μW。

2） LED显示。采用五组数码管显示，其中四组四段数码管用于两路温度、湿度的显示，反馈大棚内温度及湿度的实时状态；一组八段数码管用于显示设置代码及相应参数。数码管具有低耗能、寿命长、对使用环境要求低等特点，采用BCD编码方式进行显示，编译命令简单，价格低廉，且输出精度很高。

3） 执行机构。执行机构主要包括继电器、电机限位控制器、电机、喷淋等装置。其有效对控制器发出的指令进行相应操作，实现放风降温、喷淋降温等功能。当大棚温度达到设置上限时，控制单元发出指令：卷膜电机正转卷起棚膜至上限位停止，通过放风进行降温、喷淋进行降温。大棚温度降到设置的下限温度时，卷膜电机反转到下限位，同时喷淋装置停止作业。土壤湿度低于下限值时，喷淋装置进行喷淋作业，直到土壤湿度达到上限值时，停止喷淋作业。

4） 报警器。报警器对控制单元采集到的实时温湿度与设定的上下限温度进行比较，若超过设定的限值，发出指令给报警器，使其进行声光报警。

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5） GPRS远程监控。GPRS能够进行高速数据处理，以分组的形式将数据发送到终端，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术。系统通过流量卡联入GPRS网络，发送信息至服务器，用户可实时调取大棚环境信息，并发送控制指令，进而有效、快速的调整温湿度。多个大棚控制器通过一个接收发送装置与服务器进行数据交换，GPRS接收发送装置的无线覆盖距离可达1 000 m。

6） 单片机。控制单元为STM32F1系列的32位内核处理器。其内部使用高性能ARM Cortex-M3的RISC内核，内置高速存储器（64KB的SRAM和512KB的FM），工作频率为70 MHz；丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设，包含3个12位的ADC检测原件、4个通用16位定时器和2个PWM定时器；标准和先进的通信接口众多，包括2个I2C、3个SPI、2个I2S、1个SDIO、5个USART。此系列芯片具有低电压、低功耗、集成度高、体积小、可靠性高、结构简单、使用方便、稳定运行、控制功能强等特点。单片机作为数据处理单元，对温度传感器输入的16位二进制信息进行编程处理后，对数据进行显示、报警及控制，并通过C语言编写命令来完成各种控制。本系统的控制流程如图3所示。温度传感器采集大棚空气温湿度以及土壤温湿度传输给单片机，通过单片机判断温度是否超出预设值，同时通过LED数码管显示出温度，报警器发出警报，并通过执行器进行降温操作。

3 智能温控通风装置的优点

3.1 科学监控棚内温度

根据水稻秧苗不同时期、不同生长阶段，设定棚内适宜温度后，该设备可自动监控棚内温度，当温度高于或低于设定温度时，自动开关风口，保证棚内的温度相对稳定，为水稻秧苗提供理想的生长环境。遇到连阴雨（雪）天气及早晨需要通风时，棚内温度较低，无法实现自动开关风口，可手动强制开关风口。

3.2 充分利用温度资源

温控机可将温差控制在±1 ℃范围内，使植物营养生长和生殖生长更合理，积温和养分达到最佳效果。

3.3 减少生理病害

自动开关风口，棚内、外空气进行交换，棚内有害气体及时排出，增加棚内二氧化碳浓度，促进植物进行光合作用。棚内温度相对稳定，作物生长环境适宜，提高抗病能力。避免骤降或骤升引起的高温或低温对秧苗生长的影响，从而减少生理病害，降低农药、化肥的投入，进而降低生产成本。

3.4 提高农业生产效率

传统降温方式是工作人员寸步不离在现场看守，通过人工手动开关风口来控制棚内温度。使用该设备后，可实现开关风口机械化作业，使棚内温度始终保持在理想状态，省工、省力，把农民从繁重劳动中解放出来，促使农业向更高层次发展。

4 结论

电动卷膜器是最新一代温室卷膜通风降温设备，可实现快速卷、放膜及温室环境的自动控制。它具有重量轻、输出扭矩大、输出自锁、行程调节精度高、调节范围大、防雨水、防结露及耗电量低等特点，适用于不同气候条件，是现代日光温室的最佳选择。智能温控机能够保证温室高效节能，大幅度降低劳动强度和管理费用，提高劳动生产率，减少生理病害，从而使综合效益显著提高。智能温控通风机为设施农业生产向标准化、规模现代化方向发展提供必要技术支撑，对促进水稻稳产、高产具有重要意义。

参考文献

[1] 戴明旭.水稻大棚秧盘育苗技术操作规程[J].现代农业科技，2013（3）：30-31.

[2] 董昊， 石九龙 ，刘锦高.基于STM32F103的贴片机控制系统的设计与实现[J].电子技术工程，2014（4）：158-161.

[3] 金泽浩.基于单片机的温度控制系统设计[J].科技向导，2014（17）：189.

11.轧机冷却供水自动控制系统设计 篇十一

随着科学技术不断发展, 一些新技术新工艺不断应用于工业生产的过程控制中, 使以前无法解决的问题得以迎刃而解。基于变频调速器与PLC的完美结合应用于钢铁企业的回收水池的水位控制系统, 有效地解决了一直难以解决的水位控制问题。

2 设计方案确定

2.1 设计方案的要求

(1) 要求高位水箱水位和压力保持恒定;侧喷泵组水流量保持为300/h;冷水池水温不高于35℃。给水泵组采用PID控制策略, 串级控制, 内环以高位水箱水位为控制目标, 控制水位保持恒定, 即保持ACC本体用水压力恒定, 外环以出水管流量为控制目标。 (2) 水泵启停有自动和手动两种功能; (3) 工作泵出现故障后自动切换到备用泵; (4) 变频器故障报警; (5) 必须的保护功能。

2.2 方案的确定

根据对泵站的分析, 系统采取以下方法来实现其功能和达到目的:

采用PLC对所有电机进行自动控制, 冷却水的温度变化与水的流量和冷却泵组、提升泵组及给水泵运行频率有关, 而且冷却泵组和提升泵组的水流量比对温度影响更大。采用可编程控制器对泵电机进行自动控制, 能够有效地通过水温的实时检测, 达到节电的目的。为了避免水温超调量对控制模式的影响, 应尽量避免电机过于频繁的起动和停止。

工作原理:在手动运行方式时, 按启动按钮或停止按钮, 可根据需要分别起停各水泵, 这种方式仅供检修或控制系统出现故障时使用;在自动运行方式时, 所有循环控制过程均由PLC来控制完成。由于循环水系统是一个惯性较大无法突变的系统, 不需要过高的响应速度, 因而在设计思想上以查询方式为主, 中断方式为辅, 采用工程整定法对系统PID参数进行整定。这样大大提高了系统的适应性, 使用户在使用时减少了调试的工作。

3 系统设计

3.1 PID控制器设计

PID控制是比例积分微分控制的简称。PID控制由于它自身的优点得到最广泛应用的基本控制方式。PID控制实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差, 利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

简单控制系统是由广义对象和调节器构成的, 其控制质量的决定性因素是被控对象的动态特性, 与此相比其他都是次要的。当系统安装好以后, 系统能否在最佳状态下工作, 主要取决于调节器各参数的设置是否得当。衡量调节器参数是否最佳, 需要规定一个明确的统一反映控制系统质量的性能指标。它必须能综合反映系统控制质量, 而同时又要便于分析和计算。

3.2 水位及水温控制设计

3.2.1 水位控制设计

检测中的关键是水位的测量, 最常用也是最简单的办法是在水池的不同水位放置露出金属头的导线, 等水位到达所在高度后形成闭合通路来检测水位。首先由液位传感器 (即液位变送器) 将水池的水位转换为电信号送入PLC, 并与设定值进行比较, 根据比较偏差输出一个控制信号到变频调速器, 进而调节水泵电机的运转速度, 消除偏差。如此经自动反复调节最终使水位保持在正常范围内。该系统不但能够对水泵流量水池水位进行自适应控制, 而且启停水泵电机满足工艺配合要求, 同时对水池水位超过上下限、水泵电机的启动故障和运行故障以及变频器运行故障等都具有报警功能和保护功能, 并具有手动检修等功能。

高位水箱恒水位实现:当高位水箱水位高于设定值时, 由PLC控制给水泵组的变频器, 减小频率;当高位水箱水位低于设定值时, 增加频率, 使高位水箱水位保持恒定。通过安装在水箱内的水位变送器, 把水位转换成4~20mA的模拟信号, 通过变频器内置的PID控制器, 来改变电动水泵转速。

3.2.2 水温控制设计

在工业生产自动控制中, 为了生产安全或为了保证产品质量, 对于温度、压力、流量、成分、速度等一些重要的被控参数, 通常需要进行自动监测, 并根据监测结果进行相应的控制。在自动监测系统中, 常常设有上下限检查、报警及自动处理系统, 以提醒操作人员注意, 必要时采取紧急措施。

冷却水的水温度变化与很多因素有关, 如冷却水的流量, 冷却塔风机运行数量和天气气温对水温变化都有影响。对给水量, 即水压恒值, 系统以变频器和水泵电机为核心控制对象, 以水的压力为反馈量组成一个闭环反馈系统, 可提前规定一个水的压力, 根据实际水的压力与目标值相比的偏差对水泵电机的运行进行控制, 亦采用PID控制, 如果不考虑泵电机的时间滞后, 该系统为一节惯性环节。

4 结论与认识

本系统采用可编程控制器 (PLC) 作为下位控制器, 以冷却水的温度作为反馈信号, 组成一个由水温反馈的实时调节冷却泵组和提升泵组之间的出水比例即流量比的控制系统。A C C循环水系统的控制装置, 由于利用PLC增设了备用自投功能, 优化了电气控制结构, 具备完善的控制保护功能, 避免了在紧急情况下人工操作的错误发生率, 从而提高了整个循环水系统的可靠性。由于循环水系统是一个惯性较大无法突变的系统, 不需要过高的响应速度, 因而在设计思想上以查询方式为主, 中断方式为辅, 采用工程整定法对系统PID参数进行整定。这样大大提高了系统的适应性, 使用户在使用时减少了调试的工作。

摘要：轧后加速冷却控制系统 (简称ACC) , ACC工程的主要配套设施——循环水泵站处理系统为全新建设项目, 担负着为轧后加速控制冷却设备平稳供水的任务。本设计介绍了ACC循环水处理自动控制系统、PLC及变频调速技术在电气控制中的应用。

关键词：循环水系统,PID控制器,水位控制,水温控制

参考文献