智能化节能方案毕业论文

数控车床智能控制系统的研究 摘要:针对目前现有数控车削加工过程中加工、测量、编程相互分离,导致生产效率低,智能化和自动化程度不高以 及对机床操作人员要求较高的现状和不足,对数控车床智能控制系统的研究进行了综述。 关键词:车床数控系统;在线测量; DSP;自动编程 0 引言 从20世纪80年代末以来,国内开始充分利用计 算机的软件资源来提高数控系统的性能。先后借助于 MS-DOS和W indows操作系统平台来开发基于个人计 算机(PC)的新一代数控系统[1]。 一般系统采用当前先进的PC+NC开放式体系结 构,选用高速DSP作为CPU来完成实时性的NC内 核任务,实现电机实时控制以及在线检测,而由PC 机来完成非实时性的任务,诸如编程模块中的图形信 息提取,通过USB串行通信实现上、下位机信息的 交互[2]。 1 数控车床智能控制系统结构 1·1 数控车床智能控制系统总体体系结构 富的资源和强大的运算能力和下位机DSP实时性强 的特点[3],整套系统功能配置合理,性价比高。系统 功能结构如图1所示。 1·2 系统工作流程 详细的系统工作流程如图2所示。 2 测量系统 通过引入测量系统,提高了数控车床的精度、生 产效率和自动化程度,同时基于测量的加工路径规划 功能使得数控车床的加工操作更加简便,使数控车床 具有了智能性。 2·1 测量的实现 测量实现的物理基础:工件为不透明物体,当有 光发射、接收元件组成的测量装置扫过其轮廓时,显 然在工件轮廓外光不被遮挡,接收元件可收到光;在 工件轮廓内光将被挡住,接收元件接收不到光,因 此,工件的轮廓位置可以由光的有无变化,进而由传 感器转化为电压的高低变化,来探测确定。如图3所 示。 2·2 测量方法 测量要完成的任务是要确定工件坐标系的原点位 置以及工件轮廓尺寸信息,并根据尺寸信息分析出刀 具参数信息,实现刀具补偿值的自动修正。 测量步骤如下: (1)数控机床启动后刀架先回机床零点,并通 过换刀命令使测量装置处于工作位置,即测量装置面 向待加工件。 (2)确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位 置。 (3)工件尺寸的测定,可以确定任何位置处工 件的轮廓尺寸信息。 (4)测量结束后,刀架返回换刀点,通过换刀 命令使刀架转位,使下一工序使用的刀具处在工作位 置处,然后进行正常切削加工即可。 3 上位机(PC)功能的设计与实现 3·1 国内外研究现状 自动编程系统一般分为对话式数控语言编程系统 和图形交互自动编程系统。国际上流传最广、影响最 深的数控编程语言是APT语言,但随着计算机图形 编程和CAM软件的发展, APT语言已逐渐被淘汰。 随着计算机技术的迅速发展,计算机图形处理能 力有了很大增强,一种新的编程技术——— “图形交 互自动编程”便应运而生。图形交互自动编程系统 以机械计算机辅助设计(CAD)软件为基础,利用 CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到 计算机上,形成零件的图形文件,然后调用数控编程 模块,采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加 工的部位,再输入相应的加工参数,计算机便可进行 必要的数学处理并编制数控加工程序,同时在计算机 屏幕上显示刀具的加工轨迹。这种编程方法具有速度 快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优 点,现已成为目前国内外先进的CAD/CAM (计算机 辅助制造)软件所普遍采用的数控编程方法。 国外的图形自动编程系统起步较早,且发展迅 速,有些产品已经获得了较广泛的应用。如美国 AUTO-CODEMECHANICAL公司的AUTO-CODE图形 自动编程系统,德国OPEN MIND公司的hyperMILL 数控机床(加工中心)图形自动加工系统,英国 Pathtrce公司的EdgeCAM forMDT数控自动编程系统 和美国的MERRYMECHANICAL公司的SPM-81TM钣 金CAD/CAPPICAM系统等。以上系统大都采用美国 Autodesk公司的AutoCAD或MDT (Mechanical Desk- top)作为开发平台和造型工具进行开发。 国内的图形自动编程软件的开发起步较晚,但近 几年发展较快。通用系统有北京华正公司的CAXA制 造工程师系列软件191,北京清华京渝天河公司的 PCAutoCAM系统等;另外大多数为专用数控编程系 统,如北京市机电研究所的VMC-750主轴箱体自动 编程系统,重庆ONLYSOFT的线切割自动编程系统 等。 图形自动编程系统是高效的数控编程手段,是数 控系统向集成化、智能化发展的必要环节,是当今数 控编程技术发展的主要潮流之一,是CAD/CAM研究 的重要领域。国外自动编程软件价格非常昂贵,国内 许多中小企业仍然采用繁琐、复杂、效率低的手工编 程。为此,在PC机上研究并开发数控车床自动编程 系统,能够实现CAD/CAM的集成。使系统具有读取 DXF文件、自动生成NC代码、二维仿真等功 能[4-5]。建立切削参数数据库,使自动编程系统可以 得到合理优化的切削用量,实现了整个系统信息集 成。 3·2 系统的总体框架结构与工艺流程 系统框架结构如图4所示,它主要包括AutoCAD 图形生成、提取图形数据信息、工艺干预、NC代码 生成、动态校验和数控加工程序输出6个功能模块。 机,主轴电机、刀架电机以及机床操作面板和机床 上开关I/O等。此外,还有测量接口电路。考虑到系 统可控制伺服的要求,控制接口要求有D/A输出和 脉冲串输出,同时有接受正交编码器的QEPI接口。 系统通过USB接口与PC机实现通讯,通过PC的丰 富功能实现系统的自动工艺规划、自动编程以及友好 的操作界面[6]。完成系统从CAD图形———工艺规 划———刀轨规划———编程后处理———数控加工的完整 过程。 4·1 硬件结构框图(图5) 4·2 软件实现 如图6所示,系统功能模块分为串行通讯、预处 理、加减速、轨迹插补、伺服输出、刀具补偿等分功 能模块,并通过加工信息缓冲区、轨迹缓冲区、插补 缓冲区交换信息,顺序进行最终驱动电机运行。 5 结束语 通过对数控车床智能控制系统的研究进行综述, 得到以下结论: (1)采用PC+DSP运动控制卡开放式体系结构, 面向用户的上位机(PC)界面友好,功能强大[7]。 用于电机控制的下位机(NC)采用DSP,实时性强。 上下位机采用USB串行通信。系统具有开放性、可 扩展性和模块化的特点。 (2)现有的数控系统和测量系统功能是相互分 离的,而且其仅用于工件定位、尺寸测量等固定 能,没有实现和数控系统的有机结合。本文提出一种 新型基于在线测量的数控系统,可以将测量信息直接 反馈到控制系统,由其实现刀具加工路径的智能规 划,减少机床操作人员对加工过程的干预。 (3)该系统的基于在线测量的车削加工路径智能 规划及自动编程功能,将极大简化数控车床操作,减 轻数控车床操作工人的劳动强度,提高设备生产率。 (4)该控制系统方案既可用于改造传统普通车 床,也可与新一代的经济型数控车床配套使用,符合 我国当前国情,能给制造企业带来可观的经济效益, 具有十分广阔的应用前景和市场价值。 参考文献 【1】毛军红,李黎川,吴序堂·机床数控软件化结构体系 [J]·机械工程学报, 2000, 36 (7): 48-51· 【2】Tao Cheng, Jie Zhang, et al·IntelligentMachine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode Environment [J]·The International JournalofAdvancedManufacturing Technology, 2001, 17: 221-232· 【3】J·Zuo, Y·P·Chen, et al·Building Open CNC Systems with Software IC Chips Based on Software Reuse [ J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2000, 16: 643-648· 【4】Mark·T·Hoske·New CNC Controller is‘Fully Open’ ControlEngineering, 1996, 43 (15): 69-70· 【5】R·E·Chalmer·Open-architecture CNC Continues Advan- cing [J]·Manufacturing Engineering, 2001, 126 (7): 48-52· 【6】王太勇,等·分布式智能协作体系结构构建集成化开 放结构数控系统的研究[J]·机械科学与技术, 2004 (12)· 【7】Y·Altintas·ModularCNC Design for IntelligentMachine Tools [J]·Annals of the CIRP, 1994, 43 (1)·

以计算机技术、自动控制技术为基础的智能化技术的迅速发展，使得未来建筑得以智能化，智能化建筑通过将节能技术和设备的优化组合，为用户提供高效、舒适、便利的人性化的建筑环境，同时，绿色建筑是建筑可持续发展的必然趋势，建筑设施的智能化设计发展必然与节能、低碳紧密关联，而采暖、制冷和用电是建筑耗能的主要部分，降低这部分能耗对绿色智能建筑的发展具有重要意义。基于此，本文以绿色建筑理念为指导，以智能化技术为手段，从太阳能应用系统、地源热泵系统、智能电网系统等三个层面对建筑设施进行了节能设计，实现了太阳能、地热能、电能等的高效、可靠和优化运行，并将其集成至智能化建筑控制管理系统，进行实时监控和管理，在创造舒适的建筑环境的同时，提升了建筑设施的节能和智能化效果。 1建筑节能设施智能化设计的需求分析 “智能化技术融合电子技术、自动控制技术和计算机技术”［1］，为绿色智能建筑发展提供了新的思路和空间，建筑节能设施的设计和应用更是成为大势所趋，本文融合智能化技术和绿色建筑理念，对其设计需求进行如下分析:(1)采用主流技术:以绿色智能化建筑在管理和监控等方面的应用需求为导向，充分利用电子技术、物联网技术和云计算技术等操作简单、安全可靠的主流技术，让建筑设施联动起来，统一规划、建设地源热泵系统、太阳能应用系统、智能用电网系统，并借助于智能建筑控制系统促进各类设备和系统资源共享、信息互通”［2］。(2)节能环保:建筑节能设施应以低成本获取高性能和多方面的效益为出发点，最大限度地开发利用太阳能、地热能等可再生能源，并将其与智能化技术结合起来进行设计，实现性能、成本和节能等多重效果。(3)智能用电:运用现代传感器技术、通讯技术及自动控制技术等构建安全、高效的智能用电网，将可再生能源进行多元化的电能开发与利用，并通过智能电网基础平台实现电能的传输、调动、监控和管理，为用户实施节能用电管理提供便利。 2地源热泵系统节能的智能化设计 地源热泵系统是利用浅层地热能，实现高效节能环保的中央空调系统，可以集成采暖、空调制冷和生活热水于一身，是未来智能化建筑中的标配，为此，为推进地源热泵系统在现代建筑的应用，增强对地源热泵系统的智能化控制和操作，本文以“热泵系统集成”为主导，采用基于传感器技术和计算机技术进行地源热泵系统设计，系统控制中心采用性能最佳、简单易用的光数字传感器ISL29020，具备低光照条件下的灵敏度(＜0．015lux)、宽动态范围、最佳的光谱响应，以及最佳的红外和紫外抑制，由其采集建筑采暖、制冷需求信息，并将所采集的数据传递给计算机，并借助于计算机通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通道(DI)采集实时数据，然后按照一定的规律进行计算，最后发出控制信号，对相应功能模块进行控制，以实现制冷、采暖的操作。本文所设计的地源热泵空调系统由U型地下埋管热换器、热泵机组冷热分配系统及用户终端等构成的封闭环路的集成系统;其中U型地下埋管热换器通过埋在地下的封闭管道采集地热能并与水源热泵机组进行热交换;水源热泵机组则利用热泵循环工质环路和地能采集系统水环路、冷热分配系统水环路的耦合，通过热泵机组的制冷和制热循环实现热量交换，促进热量在空间上的转移，冬季，通过换热器将地下水或土壤中的热量提出用于室内采暖，而夏季则利用地下土壤或地下水带走热量，达到制冷效果;冷热分配系统则是将水源热泵机组制取的冷冻水或者采暖热水输送至用户终端空气处理系统用于空气的冷热处理;用户终端空气处理系统涉及新风机组、风机盘管、空调系统三种形式，可对空气进行净化和热湿处理，调节空气质量和压力，提升建筑的舒适度。 3太阳能应用系统节能的智能化设计 太阳能的可再生性、清洁性，推动了其在绿色智能建筑中的应用和推广，而目前公认能源效率最高、经济性和可操作性最高的为太阳能热水系统，本文就将以此为重点，充分利用智能化技术来对其进行优化设计，“以Ateml公司生产的高性能、低功耗的8位嵌入式AVRmega32微处理器为控制核心”［4］，构建主要由太阳能集热器、热传传热工质、贮热水箱、补给水箱和连接管路等部分构成的智能化太阳能热水系统，如图1所示，首先集热器通过吸收太阳辐射能后温度升高并形成循环流动，从而实现热能转化并将其传递给集热器内的传热工质，传热工质受热后通过自然循环方式将贮水箱中的水加热，或是以强迫循环方式将集热器内的热能传送给贮水箱中的水，而系统中的控制装置根据贮水箱与蓄水箱底部水温的差值是否超过限定值，来自动启动补给水箱及时补充冷水;同时，为了保证系统在阴雨天或是阳光强度较弱的冬季也能够正常运行，还可设置辅助加热装置，如电热器。 4电网节能的智能优化设计 绿色智能建筑在电网节能设计主要表现在智能电网的发展，其实一个“能源计算网络”，本文选用TI嵌入式处理及模拟技术作为其初级测量单元(PMU)，可为电力系统监控提供稳定可靠的高精度、节能型智能用电支撑，应用TITMS320C2000微处理器与高性能模拟技术可实现完整的监控解决方案，使管理者和用户能够实时监控基本电压线路，保证用电安全，且经配置的PMU可实现初级仪表测量、配电自动化、中断恢复、高效节能以及高质量电源等优异特性，同时应用Optisense光学传感器结合PMU可使用电设备具备更高的电网安全性与可靠性以及更高的可视度，实现更快的电力中断响应，并及时将信息反馈给用户。基于此智能化技术，所设计的智能用电网自上而下是智能微电网、电能管理主站、传输网络通信、智能用电信息交互终端(电能信息传感器、触摸显示屏)、智能插座、用电设备等［5］，由此形成的智能用电网系统中，智能微电网通过可再生能源时空互补性、直流电网技术、超导与新材料技术的应用、信息技术的运用与智能微网技术，将广域范围的各类电力资源转变成满足用户多元化电力需求所需要的资源;同时，智能电表设置是为了对电网系统覆盖区域内用电情况进行实时监测，且因其“具有电能计量、信息存储及处理、实施监测、自动控制、信息交互等功能”［5］，支持双向计量、阶梯电价、分时电价、峰谷电价等需要，为实现分布式电源计量、双向互动服务提供基础支撑;用电设备与智能插座的链接，能够将用电信息通过电能信息传感器显示在触摸显示屏，并将信息及时反馈给电能管理主站。 5结束语 本文给出的建筑节能设施设计方案经济性、可操作性强，为智能化技术在建筑领域的应用提供了一种重要的参考方案，有效弥补了我国绿色智能建筑发展的短板。但同时也存在一定的局限性，目前的研究还仅停留在对取暖、制冷和用电等建筑节能设施的智能化设计上，而对节能电梯、水资源处理等的智能化设计则相对欠缺，需要结合用户需求、节能环保要求进行完善，以进一步提升绿色智能建筑的性能。 更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

多功能智能化温度测量仪设计 论文编号:JD599 包括外文翻译,论文字数:26446,页数:59 多功能智能化温度测量仪设计 摘要：温度是一个基本的物理量，它是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数随着工业的不断发展，对温度测量的要求来越高，而且测量范围也越来越广，因此对温度检测技术的要求也越来越高。本文介绍的多功能智能化温度测量仪是以8051单片机系统和温度检测元件一AD590相结合的温度测量系统。本仪器的数学模型合理，测量方法容易实现。实际仪器采用抗干扰、低零漂、低温漂的电子元件，性能稳定。该测量仪总体特点是使用简便、实用、测量稳定可靠、使用对象广，并且实现了智能化。本文主要介绍了温度的自动测量，包括温度传感器、单片机接口及其应用软件的设计，大体分为以下几大部分:介绍了国内外温度检测技术和温度检测的发展现状，并且分析了温度检测技术的未来发展方向；根据实际使用要求设计了相应的单片机硬件系统，该系统能够实现数据采集、数据处理、温度值的在线显示以及时钟电路的时间显示；简略介绍了该仪表的软件部分；对该温度仪表的未来发展进行了展望。 关键词: 温度测量；智能化；单片机 Designe on Multifunctional Intellectual Temperature Measure Instrument Abstract: Temperature，as a basic physical quantity，is one of the most universal and important technical parameters. Along with the development of industry，the requirement of measurement of temperature is higher. Further more，the scope of measurement of temperature is wider, so, the technology of measurement must be improved. The multifunctional intellectual temperature measure instrument introduced by the paper is the system of 8051 single-chip microcomputer and conventional measureing component一AD590. The mathematic model is appropriate，and measurement method is easy to be excuted. The electronic components used are anti一jamming，less zero-drift and less temperature-drift. The instrument is convenient and applicabale，it is steady，reliable and so fit to use. At the same time, it has larger scope of measurement and it can be used in many kinds of object measured. It has intellectualized the process[4].The thesis introduces automatical measurement of temperature，including temperature sensor，I/ O of single-chip microcomputer and application software，it can be divided into some parts：It introduces the development of temperature measurement and the development direction of temperature measurement in the future；According to the practical demands, I design corresponding hardware system；The system can realize data acquisition，showing of temperature discuss the future of the instrument. Keywords: Temperature Measurement;Intelligentiztion;Single-chip Microcomputer 目录 摘要I Abstract II 第1章 绪 论 1 单片机的历史及应用 1 国内外温度检测技术的动向与趋势 4 第2章 多功能温度测量仪表的原理 5 系统总体设计方案 5 设计主要内容和要求 5 各模块的方案设计说明 7 第3章 系统的硬件设计 13 系统总体电路框图 13 信号输入部分总体设计 13 信号输入部分设计 13 单片机及其扩展I/O的设计 18 键盘和显示的设计 19 模拟信号输出部分设计 20 时钟电路的硬件设计 20 第4章 多功能温度测量仪的软件设计 27 系统软件总体设计 27 主程序设计 27 数据采集及处理子程序设计 27 键盘/显示程序设计 28 电子时钟应用程序设计 29 结束语 37 参考文献 38 致谢39 附录40 以上回答来自:

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