摘
要
随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，加工设备的机械加工设备的加工的精密程度也要求越来越高。而在中国的机械加工设备的车床中普通车床占了很大比例。这已经越来越制约着当今工业的发展。而数控机床由于价格昂贵，且需要较高技术的加工工人。所以对机床进行自动化改造很是必要。本篇论文是在对普通卧式车床CA6140的基础上对其进行机电一体化改造。
作者在搜索、查阅研究大量有关资料的基础上，对机床自动化改造技术进行了深入的研究和分析，并描述了机床控制系统的设计。整个改造过程主要对车床纵、横向进给系统进行改造，丝杠选用摩擦损失小，效率高，精度高，寿命长的滚珠丝杠,电机选用步进电机,电动机与滚珠丝杠用齿轮减速；刀架改造成能自动换刀的回转刀架，由脉冲发生器来加工所需要的螺纹；整个控制系统以JKW-15T型号的单片机为中心，通过编程对机床的驱动设备进行控制以达到所需要的加工程度。
关键词：机床改造；
自动化机床；
控制系统
目
录
第一章
绪
论
1
1.1机电一体化的发展
1
1.1.1机电一体化技术
1
1.1.2机电一体化发展概述
2
1.2机电一体化改造的必要性
3
1.2.1机床改造的意义
3
1.2.2机床改造的市场
4
1.3机电改造的内容
6
1.4本文的选题及主要研究内容
8
1.4.1本文的选题
8
1.4.2主要研究内容
8
1.5车床总体改造方案
9
1.5.1设计基本思路
9
1.5.2设计要求
10
第二章车床改造的机械部分设计
13
2.1进给系统机械结构改造设计
13
2.2进给伺服系统机械部分的计算与选型
15
2.2.1确定系统的脉冲当量
15
2.2.2切削力计算
16
2.3滚珠丝杠的设计计算与选用
17
2.3.1滚珠丝杠简介
17
2.3.2纵向滚珠丝杠的设计与计算
18
2.3.3横向滚珠丝杠的设计与计算
26
2.3.4滚珠丝杠的安装与使用
33
2.4电机与滚珠丝杠连接用减速齿轮的设计与校核
36
2.4.1齿轮传动
36
2.4.2纵向减速齿轮的设计与校核
37
2.4.3横向减速齿轮的设计与校核
41
2.5进给系统的步进电动机的计算与选择
45
2.5.1步进电动机
45
2.5.2纵向电机的计算与选择
48
2.5.3横向电机的计算与选择
51
2.6电动刀架选择与介绍
55
第3章
主轴脉冲发生器介绍与选型
58
3.1光电编码器原理
58
3.2主轴脉冲发生器的安装
60
3.3主轴脉冲发生器的选择
60
第四章
控制装置的选用
63
4.1
JWK-15T的简介
63
4.2
功能分配
65
4.3程序设计
67
第五章
结论
78
参考文献
79
英文原文
81
中文译文
90
致
谢
97
看看这个可以吗，需要的话联系用户名扣扣，很完整的一套
摘要:介绍了普通车床的数控改造条件,同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造
的过程。改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。同时介绍了该车床机电联动调试的经验。
关键词:普通车床;数控改造
中图分类号: TG659 文献标识码: B 文章编号: 1001-3881 (2006) 4-208-2
企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前,采用先进的数控机床,已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学,对CA6140车床进行了数控化改造。
1 机床数控化改造的条件
1·1 机床基础件有足够的刚性
数控机床属于高精度机床,工件移动或刀具移动的位置精度要求很高,必须在0·001~0·01mm之间,高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好,机床基础件刚性满足要求。
1·2 机床数控改装的总费用合适,经济性好
机床数控改装分两部分进行:一是维修机械部分。更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增加新的功能装置,提高机床的精度和性能,另一方面是舍弃原有的一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代。改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时,该机床数控改造在经济上适宜。经过考查,若购买同样配置的车床约需10万元,而我校机床数控改造的总费用为5·1万元,仅占51%,因此该机床数控改造在经济上是合适的。
2 系统配置及主要技术规格
该系统由SIEMENS 802S系统、接口电路、驱动线路及步进电机等组成,另外还配有自动转塔刀架、主轴变频调速器及主轴编码器等,系统属开环控制系统。其主要技术性能和参数如下:
(1)系统控制部分。采用SIEMENS 802S系统,键盘和显示部分装在面板上。
(2)系统软件具有若干指令。其中加工指令有
直线、斜线、螺纹、锥螺纹和圆弧等5条指令。可实现车削外圆、端面、台阶、割槽、锥度、倒角、螺纹、顺圆弧和逆圆弧等操作。控制指令有结束循环、暂停、延时、延时换刀、编码换刀、通讯等,与加工指令配合,可加工出各种较复杂的零件。
(3)系统环境工作条件。温度-10~+40℃;湿度为40% ~80%。
(4)输入电网电压。交流(220±22)V;频率为50Hz;电流为1·5A。
(5)步进电机。BYG550C-2型电机两台,驱动电压为110V;相电流为2·5A;步距角为0·36°/步;静力距为12N·m。
3 主传动的数控化改造
机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴,使工件以不同的速度运动,主传动性能的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性,可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时,电机的转速也会随之波动,直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度,实现主轴自动无级变速,在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统,从而不需进行机械换档。针对机床要求具有螺蚊切削功能,在主轴部位安装主轴脉冲发生器,如图1所示。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转,即主轴转一周,主轴脉冲发生器也
图1 主轴脉冲发生器安装示意图转一周,主轴脉冲发生器的安装方式很重要。改装时,主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮(实现1∶1)传递到原有CA6140车床的挂轮轴X,拆除挂轮留出空间,安装脉冲发生器,并用法兰盘固定。
4 进给传动的数控化改造
进给传动的作用是接受数控系统的指令,驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动,加工出符合要求的零件,对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控
图2 进给传动系统制,这样结构简单,安装调试和维修都非常方便。
4·1 进给传动链
图2为普通车床改造后的进给传动链,刀具纵向(Z轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动纵向移动的丝杆而实现。刀具的径向(X轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动横向移动丝杆而实现,该传动链与原机床的传动链相比,摆脱了结构复杂的进给箱和拖板箱。
4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比
该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式
主动轮齿数
从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6
4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比
该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式
主动轮齿数
从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6
4·3 传动滚珠丝杠副
数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。预紧的方法是采用双螺母齿差调隙式结构(图3)。通过改变两个螺母的轴向相对位置,使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。
图3 双螺母齿差调隙式结构
一般需要几次调整才能保证机床在最大轴向载荷下,既消除间隙,又能灵活运转。
4·4 刀架
根据需要,拆除原方刀架,安装620型四方刀架(图4)。该刀架由120W的三相交流异步电机正转驱动,使刀架正转选刀,到预定刀位时,电机则反转,使刀架夹紧。换刀方式有手控和机控两种。机控时当零件在加工过程中需要换刀时,数控系统发出预先编制好的换刀控制指令,控制器接到换刀指令时,立即驱动刀架回转。手控时,按动面板上的按钮,刀架能转一个刀位(90°),也可连续按动按钮,直至任一刀位。
5 机电联动调试
5·1 机械调试
丝杠上,侧母线和横、纵导轨的平行度误差控制在0·01mm/全长之内;转动丝杠,丝杠轴向窜动在0·01mm之内;丝杠螺母同轴度误差控制在0·01mm之内。
5·2 机电联动调试
(1)单坐标点动,主要调试其有无动作,运动方向是否符合要求,机械传动是否正常,有无不正常响声等。
1·上刀体 2·活动销 3·反靠盘 4·定轴 5·蜗轮 6·下刀体 7·螺杆 8·离合器盘 9·霍尔元件 10·磁钢
图4 四方刀架结构图
(2)点动合格后,做连续运动。反复多次,若出现故障或异常,排除后方可继续进行。
(3)先试Z坐标方向,后试X坐标方向,这是因为Z坐标方向调试方便。
(4)测量两坐标重复定位精度。在Z向坐标做连续移动时,若发现与丝杠相联的齿
额定转速: 2000r/min
额定输出功率: 2kW
编码器:绝对位置检测方式,分辨率1000000p/r 轴端形式:锥轴伺服放大器采用与电机配套的SJV2系列20型,其驱动能力为2kW。对于2kW电机,也可采用SJV2系列的10型放大器,但此时的输出扭矩要比20型减少1/3,不利于大功率切削。I/O设备选用型号为HR341的基本I/O单元,主要用于机床操作面板及与机床间的输入输出控制。另外附加一个远程I/ODX110,主要用于教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。
图2 电气连接原理图
2·2·2 主轴控制
主轴电机采用交流变频控制电机,由变频器进行控制,转速范围60~6000r/min。模拟量由基本I/O单元的A0端口输出0~10V的直流电压,变频器根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟主轴电机没有编码器,因此在发出转速命令后,系统无法检测到主轴的是否运行。为解决这一问题,我们利用变频器上的功能端子,将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态,并通过PLC检测此信号,从而实现对电机的运转进行监控。
2·3 教学功能的附加
本机改造后除保证加工功能和精度外,还要满足一定的教学功能。所谓的教学功能主要是针对学习数
控系统调试及维修人员而设立的附加功能。该功能通过参数设置及调整PLC程序人为地设置故障,让学生通过故障现象先判断故障种类,再分析故障产生的原因,直至排除故障。通过这种实训,学生可全面学习工业现场可能出现的故障现象,掌握故障排除方法,提高学生解决现场问题的综合能力。
3 结束语
我国现有机床中,近几年急需技术改造的约占25%,这将蕴藏着无限商机。机床改造主要是采用数控和计算机控制技术,我国数控机床发展和机床数控化改造应紧跟世界潮流,发展多轴联动数控系统,开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术,向智能化方向发展[3]。
工程机械智能化发展趋势不仅意味着工程机械需改变传统的运营模式,还需改变机械的运转操作流程,将其以集成化与智能化形式融入工程机械工作流程中,从而提高工程机械的工作效率,降低资源损耗,使工程机械能够高效率完成施工项目要求。下面是我为大家整理的关于工程机械毕业论文，供大家参考。
一、国际竞争力
国际竞争力并不是一个抽象的概念，国际竞争的强盛与否，与地区、政策、产业规模、核心技术等因素息息相关。对于国际竞争力的分析，需要我们从这几方面入手，立足于相关因素的客观事实，合理分析，理性判断从而得出结论。
(一)地区因素包含了自然环境因素和人文社会因素两大部分
资源的丰富程度、位置的方便程度是我们分析自然环境因素的出发点。社会人文因素主要包括基础设施的建设、人口潜力、人们的文化水平。就我国而言，主要工程机械产业分布在华中、华东地区，这一地区蕴含丰富煤炭、铁矿、水能资源等自然资源，为工程机械产业的发展提供了良好的物质基础。而且，这一地区地理位置较为优越，生产成本大大降低，我们不难看出，我国的工程机械产业有着先天性的自然优势。华中、华东地区作为我国经济增长点，国家不断投入资金，进行基础设施的改造与升级，其完善程度与发达国家相差无几，该地区人口密集，为工程机械产业提供了大量的劳动力，巨大的人口潜力，使得这一地区的消费消费能力极强，成为工程机械产业主要的国内市场，务实、勤劳的传统精神，开拓进取的现代思想，使得这一地区充满了生机与活力。这样的地区因素使之我国的工程机械产业有着巨大的潜力与勃勃生机，在国际上的竞争优势变得十分明显。
(二)政策因素主要包含国家政策、地区政策、企业自身的管理政策等方面
改革开放以来，我国将经济建设放在首位，成为压倒一切的核心任务。国家大力支持工程机械产业的发展，给予税收等诸多方面的优惠，在国家层面上促进其发展，地区政府为了保证本地区经济发展的速度与水平，也是不遗余力的帮助、扶持相关产业的发展，在地区层面给予诸多优惠政策，企业自身也在不断地提高自身的管理水平，不断地借鉴国外优秀的管理经验，使得管理体制与国际接轨，在企业管理层面为自身的发展扫清障碍。综合看来，无论是国家还是企业都在从自身的角度出发，为工程机械产业的发展提供便利条件，正是在这些便利条件之下，我国的工程机械制造业的国际竞争力才能如此大幅度的提高。
(三)规模是指通过相关产业的集群优势
降低生产成本，增强使用资源的能力，抵抗外在的风险。我国的工程机械制造业在这一领域有着较为明显的优势，华中、华东地区产业基地的存在，很好的利用了集群优势，大大降低了生产的成本，提高了自身利用资源的能力，很好的管控了风险，为自身发展铺平了道路。规模优势的存在能够在段时间内，享受到基础设施完备升级所带来的好处，并迅速将这种好处，转化到生产领域，从而提升了自身的国际竞争力。
(四)作为一种应用性的产业
工程机械产业的国际竞争力与其技术的先进性有着直接的关系，激烈的国际市场竞争，比拼的不仅仅是产品的价格与售后服务，更多的是产品本身所包含的技术的博弈。只有更高新的技术，才能够保证自神的国际市场份额，才能够在激烈的厮杀之中，笑到最后。但是，由于我国工程机械产业起步较晚，对核心技术的掌握缺乏相应的“火候”，在国际竞争中稍显劣势。不能够很好的与美国、欧盟、日本等传统强国抗衡，这需要我们做出调整，补齐这一方面的短板。提升自身的国际竞争力。
二、建言建策
(一)充分发挥我国的人才优势
增强自身的创新能力，将生产、教育、研究三个环节联系起来，以生产、教育带动研究，以研究刺激生产与教育。从而保证了我国的工程技术产业有着自己的核心技术，在与美国、欧盟、日本的技术比拼中不落下风，甚至占有优势。
(二)充分利用国家、地区的政策扶植
利用这一利好条件，加快自身的结构调整，把自身建设成为更加科学、高效地生产部门。同时，利用好集群优势，压缩生产成本，为对外竞争提供良好的价格优势，在价格方面占有主动。
三、结语
中国工程机械产业国际竞争力提升是一个缓慢的过程，是一个我们需要不断克服困难，开拓进取的过程，通过对影响国际竞争力因素的初步探讨，明晰了我们日后努力的方向，我们有信心在优越的社会制度、合理高效地企业管理体系之下，后来居上，提升工程技术产业的国际竞争力，让其走的更远。
一、风电项目建设中的大型工程机械保养与维修
1加强大型机械设备的保养：设备是风电项目中重要组成部分，如果因保养不当、保养不及时，而致使设备出现故障，不仅需要投入大量的维修费用，还延误了工期的正常运行，因此，在风电项目的建设过程中，大型工程机械的使用与保养工作是保障施工正常运行的前提。设备的完好主要是依靠操作人员的保养，正确的操作，合理的使用来实现，操作人员需要有一定的责任心，爱护和保养好自己所使用的设备。要经常保持设备的干净整洁，如需加油的大型机械，一定要定期加油，严格检查是否有漏油的现象存在。加强日检，设备在每日的运行过程中一定要随时观察，一旦发现问题需要及时的处理解决，防止设备的故障扩大和加重。大型起重机械的安全性离不了日常的保养工作，也是保障施工机械设备最重要的安全问题。在风电项目中组建一个有技术、有经验、有责任心的专业团体是十分必要的，团队中包括机械操作人员、保养人员、维修电工、专业技术人员等，一定要经过相关技能的培训，有多年机械保养的现场经验。大型起重机械都需要按照说明及相关规定在进行保养工作，而且需要通过相关部门的审核批准方可进行。在进行大型机械作业前，需要对参与作业的操作人员进行安全指导和技术交底工作。保证操作人员能够在施工中规范、安全、准确的进行施工，而且需要定期记录机械设备在使用过程中及保养过程中出现的问题和保养的效果并加以存档。同时提高维护人员在安装过程中的职责性，当机械安装完毕后一定要依据相关操作要求进行试运行。个别需要特种检验的大型机械要去特检所进行检验，只有检验符合标准，并挂有安全检验合格证，方可使用。通过细心、全面的检查和审核，能够有效的避免大型机械的安全隐患。技术人员、维修工、保养人员及操作人员均需要进行全面的培训。特别是技术人员和操作人员，一定要加强操作技术、安全规程、维护保养技术等方面的培训。培训形式可通过厂家的售后知识讲解、设备的保养维护、短期进修培训等不同方式进行。所有的培训最终目的都是能够使技术人员、维修人员、保养人员及操作人员在掌握相关技术的同时，还能够理解大型机械工作原理。
2加强大型机械设备检查与维修：大型机械设备的检查是确保安全运行的基础，首先操作人员要在每次作业之前，对使用设备进行全面的检查，主要检查机械的安全性(如滴、漏、冒等现象)和机械的保护装置。对于大型机械的使用及保养工作，管理部门都需要定期的进行大检查，保证操作人员及设备的安全。检查内容包括相关要求和规定的执行情况、设备使用和维修情况、设备保护装置情况等。在每周还需要对设备进行周检，如果检查中设备出现问题，需要立即停止作业，有关部门在接到整改通知时，一定要及时对设备进行检查和维修，并且进行规范操作的复查，保证设备维修的及时性和准确性，从而保障机械设备的安全性以及整个工程的顺利进行，有关部门的管理人员要将设备的维修和保养工作落实到每个人班组和个人上，保证每台设备都有专人检查。操作人员需要按照规定程序对大型机械进行检查、维护及保养，电气和检修人员也需要定时进行检查和维护工作，并对检查中发现的问题加以记录以便及早的分析和处理。经常对设备进行定期检查和维护工作，能够确保设备一直处于安全受控的状态。
二、风电项目大型机械设备的日常保管
由于风电项目都是处于偏远的地区，距离城市通常都比较远，周边可用资源非常有限，交通也不是很便利，以上的因素均给大型机械的日常保养及维修造成了很大的难度。在大型机械作业过程中如果出现故障而无法及时得到维修的话，不仅会严重影响工期的进展，也会为工作的环境带来危险因素，因此维修工具及备用件是对保养机械起到十分重要的作用的。根据每一台机械的特点，一定要库存一些常用的维修工具和备用件。如果某一类型的大型机械虽然不常用，但是非常重要，也需要对其配件进行库存。库存量需要依据机械操作人员及检修人员的工作经验进行相应的存储，或者通过与生产厂家的技术人员进行沟通，制定相应的库存。同时与施工现场的实际情况，建立备用件设备库存单，做到实际物品与库存单相符，并保持备件的完好。
三、结语
随着现代技术的高速发展，计算机联锁系统逐步取代电气联锁系统，如何保证计算机联锁 系统安全 可靠、长期稳定的运行并维护和及时处理好发生的故障。下面是我给大家推荐的计算机联锁 毕业 论文，希望大家喜欢!
计算机联锁毕业论文篇一
试谈计算机联锁系统常见故障及处理 方法
【摘要】计算机联锁系统是铁路行车安全技术的保障系统，保证系统安全可靠、长期稳定的运行队运输生产具有重要意义。本文从计算机单元故障、通讯线路故障、切换故障、电源保障四个方面介绍了常见故障及其处理方法。
【关键词】计算机联锁;故障;处理方法
随着现代铁路的高速发展，计算机联锁系统逐步取代电气联锁系统，如何保证计算机联锁系统安全可靠、长期稳定的运行并维护和及时处理好发生的故障，对于铁路运输、行车安全具有重要作用。本文从维护的角度，对计算机联锁维护故障处理及维护工作提出几点参考意见，并对计算机联锁设备的故障类型与处理原则，常见故障及处理，以及具体计算机单元故障、通讯线路故障、切换故障、 电源故障 等方面分别进行了介绍。
1.计算机联锁设备故障处理的步骤
接到计算机联锁设备故障通知后，切忌盲目动设备。
首先应掌握故障现象、影响范围、对车务影响程度、分析联锁关系、排除车务错误操作的可能。
接着查看机房联锁机、控制台( 显示器 )、控显机(上位机)的运行状态，联锁机采集板、驱动板信息位指示灯状态是否正常，初步掌握信息，再决定如何处理，并将情况及时报段调度和车间。
再根据故障现象初步分析故障发生部位，区分室内故障还是室外故障，区分联锁机、控显机故障还是继电部分故障，不能马上区分时，简单故障如道岔扳不动、红光带等可跳开上述步骤，同普通故障一样处理，可通过借助控制台电流表、轨道测试盘、微机监测等设备进行判断处理。
2.计算机联锁设备的故障类型与处理原则
2.1 故障类型
计算机联锁系统的故障按性质，可分为硬件故障和软件故障。根据硬件故障发生的时间特征，可分为永久性故障#间歇性故障和瞬时故障。永久性硬件故障一旦发生即永久存在，故障排除前，故障设备不能恢复正常运行。永久性硬件故障通常由于元器件失效，连接线断线或短接等引起。
间歇性故障是重复发生，未经排除能自动消灭的故障现象，通常是由于元器件性能变化，接插件接触不良，焊点虚接等引起。瞬时故障通常是由于外界干扰因素引起的偶发性事件。软件故障是由于软件设计中存在的缺陷，在特定站场条件和特殊操作组合情况下，缺陷被暴露出来而引起的故障。
2.2 处理原则
对于永久性故障和间歇性故障处理，首先用备用设备替换故障设备，令故障设备退出运行，使系统恢复正常，然后对故障现象进行分析，对故障设备进行检查，找出故障原因，通过更换电路板或排除故障点加以解决。对于很难在短时间内找出发生的原因，应首先进行系统复位，恢复系统运行，然后对发生的故障前后的环境条件、信号设备状况、控制台操作情况做周密的调查和详细的记录，并结合历次处理故障发生时的记录，从中找出有规律性的条件因素。要注意对机房温度、电源情况、接地状态、天气情况等环境方面的情况进行分析，改善环境条件，防止故障发生。现场运行的软件，通常以固化的方式存储，不给现场人员提供查看和修改程序的方法和手段，软件的维护由设计单位终身负责。在计算机中执行的目标程序代码，可读性极差，又有严密的逻辑性，一条指令或一个代码错误就有可能靠造成系统的崩溃。因此不得不采取严格的保护 措施 。软件缺陷未经排除将永远存在，在相同的条件下可以再现故障，从重复发生的现象中找出规律性的因素，提供给设计单位，由设计单位改进软件设计，排除程序中的错误。
3.常见故障与处理方法
计算机联锁系统是由多台微机组成的分布式系统。每台微机由多个电路板构成，各微机之间通过网络互联，进行信息交换。系统响应第一个操作和完成第一项控制功能，都需要许多部件参与工作，因此一项功能的失败，可能由系统中的不同部件的多种不同原因引起。不同部件的故障，对系统功能的影响范围不同，而系统在同一时间发生的1个以上多重故障的概率极小。确定故障部位后，应首先采取主备系统切换的措施，尽快恢复系统运行，减少对运输的影响，然后对有故障的部分停机检修，排除故障。下面是常见的故障及处理方法。
3.1 计算机单元故障及处理方法
(1)联锁机：STD板故障，具体表现为STD 层运行灯停止闪烁，接受灯、中断灯灭，采集层、驱动层指示灯停闪、故障表示为CPU板故障。
处理方法：更换CPU板;STD层中断2灯灭，运行闪灯，但接发灯闪烁有一些灭灯，根据灭灯的位置，更换STD-01板(与监控机通信和联锁机通讯)。BJ-A0 板故障，STD运行灯、中断灯、报警灯均不闪烁，采集工作灯正常。处理方法：更换BJ板或紧固插座人。
(2)监控机：PC-01网卡故障，其联锁机STD层第1组接发灯闪烁不对，其他灯正常，并有“以联锁要通讯中断”的提示;以太网卡出现故障时提示为监控机与维修机通信中断，VGA显卡有故障时，显示屏无显示或者图形有缺陷。
处理方法：更换PC-01网卡则恢复正常，需要更换显卡或插接不牢。
3.2 通讯线路故障及处理方法
总线插头松动或插接不良，联锁机无法与监控机通信。而LS插头松动或插接不良，联锁机的工作机与备机不能同步。
处理方法：检查插头是否松动，只有完全接触良好，在按联机按钮主可同步。
3.3 切换故障及处理方法
联锁机零层切换板故障时，切换校核报错，某一监控机与联锁机通信中断，排除上述故障，控制台监视器和数字化仪切换板故障，会导致控制台显示屏和数字化仪不能正常随着监控机的切换而切换到工作中的监控机上，也可造成显示屏上无任何显示。
处理方法：此时排除外界电源因素的影响，则需要更换切换板，排除故障。
3.4 电源故障及处理方法
动态稳压电源故障，其故障会导致所有动态继电器的驱动失效，不能驱动室外设备。计算机电源故障，UPS电源，STD电源、采集电源、驱动电源及监控机电源出现故障后，其所带的负载均无法开启。
处理方法：检查输入电源工作情况，输出电源工作情况如果都正常，需要根据故障的点更换电源板件，恢复故障现象。
4.结束语
无论故障原因和故障现象如何变化，作为一名合格的联锁系统维护工作者，只要平时在工作中认真 总结 自己在工作中遇到的故障现象，坚持不断地学习，熟悉设备工作性能，才能准确判断出故障处所，维护好计算机联锁系统，保证铁路运输安全及设备的正常运营。
计算机联锁毕业论文篇二
试论计算机联锁系统的改造工程
摘要：铁路运输的安全性也就越来越凸显出其重要性，原有的铁路计算机信号联锁装置已无法适应现在形式的发展，需要对计算机联锁系统进行有效的改造。本文首先分析了铁路信号计算机联锁系统的性能要求，其次，介绍了计算机联锁系统设备布置及机房条件。同时，以一工程实例为例，就计算机联锁系统的改造进行了深入的探讨，提出了自己的建议和看法，具有一定的参考价值。
关键词：计算机;联锁系统;改造工程
一、前言
随着我国铁路运输的快速发展，我国的铁路里程已经位居世界之首，与此同时，也正在朝着高速、重载、高密的方向不断地发展，由此，铁路运输的安全性也就越来越凸显出其重要性，原有的铁路计算机信号联锁装置已无法适应现在形式的发展，需要对计算机联锁系统进行有效的改造。
二、铁路信号计算机联锁系统的性能要求分析
随着计算机联锁系统的优点越来越显现，过去曾经被广泛应用的继电联锁系统已经远远比不上计算机联锁系统的综合性能，所以可以毫无疑问地说，铁路信号朝着计算机联锁系统方向发展已经是一个必然的趋势，铁路信号计算机联锁系统的性能要求主要有以下一些方面，包括：高性价比、安全性、可靠性、适时性、可维护性等。
(一)实时性要求
计算机联锁系统必须及时输出关于信号和道岔之类的控制命令，通过对于输入变量的变化情况进行采集，来将车站各类表示信息及时刷新，并且以一种较为安全的形式来输出。
(二)经济性
计算机联锁系统的一个重要原因就是其经济性，这也是其能够将继电联锁系统进行取代的原因。计算机联锁系统在建筑、调试、设计、施工、制作等费用上都能够有效地降低成本。
(三)结构模块化与标准化
由于各个铁路站场有大有小，其各自的作业需求和规模都是不尽相同的，所以，在计算机联锁系统的软件和硬件中都必须具有模块化的结构特征，能够实现有效分离数据、真正实现程序化。
(四)功能扩展
在过去所使用的继电联锁系统中，一般来说，都只可以给用户提供基本的操作界面和联锁功能，除此之外，就没有其他的后续功能，而计算机联锁系统则不然，除了具有以上一些特点之外，还具有远程通信、故障分析、故障诊断、故障重演及其他管理功能。
三、计算机联锁系统设备布置及机房条件
本系统微机设备安装在三个19英寸的标准机柜内。三个机柜分别为联锁机柜A、联锁机柜B、监控机柜。
机柜尺寸：长×宽×高=600×750×1800mm。占用机房面积不小于15平米。室内设防静电地板。门窗防尘。设空调，夏季室内温度不超过25℃为宜。运转室内设行车控制台和图形显示器。机械室内安装继电器组合架和电源屏。机械室和运转室的环境条件与继电联锁的机械室和运转室条件相同。
本系统微机设备使用交流220V电源。电压值220V±10%。总容量不超过2KVA。由信号电源屏单独引出一路电源供给。采用两台1.4KVA UPS，大站采用2.0KVA UPS。由一台工作供给全部设备用电，另一台备用。经过电源控制箱的控制，两台UPS可以自动切换或人工切换。也可以不经过UPS直接供电。
输入和输出接口使用直流24V电源。电压范围24V±10%。由信号电源屏输出的直流24V电源供给。采用动态板时需另配一路动态板局部电源，电压为30V。
本系统要求为微机系统单独设置一根地线，接地电阻要求小于4欧姆。埋设地点与 其它 地线间距不小于20米。此地线上不得搭接其他设备。
四、计算机联锁系统的改造
(一)工程概况
将2002年津霸线上的意大利ANsALD0计算机联锁系统更换为北方交通大学的JD-I A型 计算机联锁系统。室外设备不动，室内组合架设备利旧改造，计算机及其I/O接口部分由旧设备更换为新设备。
(二)施工调查
在正式进行改造施工之前，务必应该掌握好原有的计算机联锁系统中旧设备的使用状况，掌握好旧设备的工作原理，做到将实物和图纸相互结合、相互对应;对于那些容易引起行车事故、容易出现问题的旧设备在施工工程中采取有效的防护措施;这样做的目的在于避免出现突发故障。
(三)施工
计算机联锁系统的改造施工主要包括两个部分，分别是开通当天施工和开通前施工。
(1)不能直接对旧系统计算机设备进行施工，这是因为有多个继电器固定在计算机设备上，在没有将其拆除之前都是在运转使用中的。所以，正是由于考虑到了这一点，在这次计算机联锁系统的改造工程中特意新加设了一个接口柜。新接口柜上引入空余接点及复示继电器的接点，而继电器正在使用的那些旧接点不要去动它们。
(2)有效地装配继电器线圈的连线，主要是计算机联锁驱动到接口柜的连线。因为在开通前，这些继电器都是处于运行工作状态，为了避免出现混线的问题，所以这部分接线不可以直接与线圈相连，只可以暂时配至到侧面端子。
(3)由于过去所采用的JD-IA型计算机联锁系统中，方向电路与系统结合的电路较为复杂，需要改造的地方也是很多，所以我们在整个的改造过程中，我们暂时不使用，封闭了方向电路与系统结合的电路
(4)对于计算机防雷柜到接口柜之间的所有电缆都进行提前施工，主要包括公共回线电缆、驱动电缆、采集电缆。
(5)需要提前做好与微机监测相关的各种配线，就近增加防护单元和隔离传感器。微机监测所能够涉及到的监测内容包括有：主灯丝断丝报警电路、电码化电流、电缆绝缘、电码化电压、接收电压/区间移频发送、道岔电流、轨道电压、电源屏输出/输入电压等。
(6)做好计算机联锁系统中设备保护地线和防雷地线的整个施工，这是因为计算机通信和采样之类的设备都是属于高频设备，这些高频设备很容易就会产生出较强的感应电压，如果不加以控制，后果不堪设想。人身防护地线必须采用铜板制作，尺寸为1500mm×l000mm×l0mm，引出线的截面不能够与其他设备地线同槽、同沟、面积不能小于40平方厘米，对地电阻不得大于4欧。而防雷地线与人身防护地线相比，危险度相对要小些，所以可以采用普通石墨地线，在施工过程中，为了避开其他设备，可以采用PVC管来防护防雷地线，对地电阻不得大于8Q。
(7)完善新增电源环线的施工。这些新增电源主要是指计算机联锁系统中新增复示继电器柜和接口柜中的KF、KZ电源，需要“点”施工。而对于复示继电器组合柜而言，需要对外部配线进行“点”施工，对于内部配线可以采取提前施工的方法。
(8)在完成好前面的七个施工步骤之后，就可以在开通的过程中，及时地将继电器配线进行更换，注意是计算机驱动中的。这样做的目的在于最大程度上有效地减少改造对运用的影响。
(四)改造过程中引入计算机联锁教学培训系统
在实际中，我们经常会发现，在计算机联锁设备开通使用后，电务维护人员对计算机联锁设备不熟悉，造成的维护不到位，故障后延时时间长，影响行车;车务操作人员由于对计算机联锁设备部熟悉操作不当，发生不应该影响行车的事情而影响行车，给铁路运输带来严重干扰，对铁路运输安全构成严重威胁。为了避免再次出现这个问题，在改造过程中我们引入计算机联锁教学培训系统。此教学培训系统能够模拟现场计算机联锁设备，实现了计算机联锁设备操作一致、计算机网络一致、计算机软件一致。通过使用该教学培训系统对电务、车务人员进行技术培训，能够大大提高现场维护人员和使用人员的技术水平。
计算机联锁教学培训系统的应用对电务、车务人员学习、熟悉计算机联锁设备及操作手续，分析、查找计算机联锁设备故障方面有着重要意义，有效地防止和减少了因使用人员对设备及操作功能不熟悉，而发生的故障延时。电务部门可以利用该教学培训系统对不明原因的故障进行分析，防止类似信号故障的重复发生，为减少计算机联锁设备故障起到积极的预防作用，从整体上提高了铁路设备的安全运用水平，提高了电务维修人员和车站值班人员的整体业务水平，保证了铁路运输安全，有良好的经济、社会效益和推广应用前景。
(五)改造后的使用效果
改造后的计算机联锁系统采用具有高可靠性的工业控制微机，运用网络通信技术构成多机分布式控制系统。联锁子系统采用动态冗余的双机热备结构，具有故障自动切换和人工切换功能，满足系统高可用性要求。联锁软件采用双份编码，模块化和结构化设计。程序设计标准化。安全输出采用动态驱动方式。表示信息输入采用动态编码方式，满足故障导向安全要求。控显子系统采用双机热备结构，采用控显机转换箱进行人工切换，满足系统高可用性要求。人机界面具有多种可选的操作方法和表示方式。操作方法可选按钮盘、数字化仪或鼠标。站场表示设备可选图形显示器(CRT)或光带表示盘。系统具有完善的自检测和故障诊断功能，并可提供远程监视，为设备维护提供有力的技术支持。系统具有与其它信息系统联网交换信息的能力。
参考文献：
[1]王永信.车站信号自动控制[M].北京:中国铁道出版社,2002
[2]中国铁路通信信号总公司.铁路工程施工技术手册：信号[M].北京:中国铁道出版社,1996
[3]孟令韬.计算机联锁信息管理系统[D].铁道部科学研究院,2000
[4]祝庚.铁路信号计算机联锁系统的故障模型建立及故障诊断方法的研究[D].合肥工业大学,2003
[5]唐田田.计算机联锁系统软件可靠性设计方法的应用研究[D].合肥工业大学,2004
[6]王峰.铁路车站计算机联锁系统若干技术的探讨[D].南京工业大学,2005
[7]李谦,魏臻,陆阳.企业铁路调度集中底层通信协议研究[A].2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C].2008
计算机联锁毕业论文篇三
试谈计算机联锁软件测试方法
摘 要: 安全是铁路运输生产永恒的主题，联锁软件是保障铁路车站列车或机车作业安全的关键软件，而高效、充分的测试对于保证其安全性具有举足轻重的作用。 文章 描述了被测联锁系统的体系结构以及自动测试系统的设计，采用白盒法和黑盒法来完成对计算机联锁软件的结构测试和功能测试，并给出结构测试实例和黑盒测试框图。
关键词: 软件测试; 白盒法; 黑盒法
1、联锁软件自动测试方法
1. 1 联锁软件基本结构
本文所研究的内容主要针 对联 锁运算层进路控制模块( 见图 1) . 该模块的主要功能有:
1) 进路的建立;
2) 选排一致检查;
3) 进路锁闭;
4) 信号开放;
5) 信号保持开放;
6) 进路正常解锁;
7) 进路非正常解锁;
8) 道岔单操.
1. 2 联锁软件的白盒测试
白盒测试作为结构的测试方法,白盒测试又称结构测试、逻辑驱动测试或基于程序的测试。采用这一测试方法，测试者可以看到被测试的源程序，可分析程序的内部构造并且根据内部构造设计测试用例。白盒测试全面了解程序内部逻辑结构、对所有逻辑路径进行测试，它是穷举路径测试。在使用这一方案时，测试者必须检查程序的内部结构，从检查程序的逻辑着手，得出测试数据。
它的主要优点是：
①能够对程序内部特定部位进行覆盖测试;
②能发现以下类型的错误：程序内部控制结构不正确、程序内部数据结构不正确。
白盒测试的主要缺点是：
①只着眼于程序内部结构，对于在软件需求规格 说明书 中已有明确规定，但在软件实现时被遗漏的功能，无法检查出来;
②无法检验程序的外部特性。
白盒测试检测程序中的每条路径是否都按预定结果正确运行. 本文以进路建立中的进路搜索流程为例, 加以说明.
1. 2. 1 测试用例设计
正常退出路径为 AB - DG, 异常退出路径为 ABCEH. 其他三种路径均为中间结果. 因此, 在测试用例设计中, 覆盖这 5 条路径, 并监督输入参数、 中间结果及输出结果即可.
1. 3 联锁软件的黑盒测试
黑盒测试通常用作功能测试,，数据驱动测试或基于规格说明的测试。用这种方法进行测试时，被测程序被当作打不开的黑盒，因而无法了解其内部构造。在完全不考虑程序内部结构和内部特性的情况下，测试者只知道该程序输入和输出之间的关系或是程序的功能符合一定的函数关系。它必须依靠能够反映这一关系和程序功能的需求规格说明书考虑确定测试用例，并且推断测试结果的正确性，即所依据的只能是程序的外部特性。黑盒测试方法能够站在用户立场上进行测试，容易发现以下类型的错误：功能不对或遗漏、界面错误、数据结构或外部数据库访问错误、性能错误、初始化和终止错误等。
但黑盒测试方法有如下主要缺点：①依赖软件需求规格说明书的正确性。但我们并不能保证软件需求规格说明书是完全正确的。比如，在软件需求规格说明书中规定了多余的功能，或是漏掉了某些功能，这对于黑盒测试来说是完全无能为力的。②无法测试程序内部特定部位。 联锁软件黑盒自动测试框图如图 4 所示. 在该系统中, 被测的联锁软件在自身的宿主环境中运行, 整个被测系统通过网络接口接入到测试平台. 测试平台则是由测试软件系统和车站信号设备仿真系统组成. 测试软件系统由测试用例数据库运行结果记录数据库, 分析判断模块和网络通信模块组成, 参见图 5.
工作原理:
1) 根据指定的车站信号平面图( 数据文件) , 自动生成测试命令队列.
2) 由测试用例数据库向被测联锁软件输出模拟操作命令, 同时送运行结果记录数据库记录. 运行结果记录数据库还要接受被测联锁软件的输出驱动命令及车站信号设备仿真系统的状态信息后, 由分析判断模块根据预存结果与输入结果对比分析, 若一致, 则输出下一条模拟操作命令, 若不一致, 则由分析判断模块根据故障现象设计新的模拟测试命令, 重新测试. 若 3 次都存在故障, 则分析判断模块不再设计新的测试命令, 而是回到原来的测试命令队列中, 继续执行. 所有比较一致的结果会从运行结果记录数据库中删除, 而不一致的结果会被记录.
3) 设置设备状态模块能对指定信号设备注入故障, 模拟各种不正常的状态变迁, 已达到故障条件下的安全性测试目的.
2、联锁软件的安全性测试
联锁软件在正常输入条件下不仅能完成联锁软件应该完成的联锁控制功能, 其中还包含着基本的安全性需求.
1) 计算机联锁的软件系统必须达到软件制式检测要求的可靠性和安全性.
2) 计算机联锁软件的安全性完善度等级宜划分为 4 级, 由高至低依次为 4~ 1 级. 等级的划分等同于 EN50128 ( 铁路控制和防护系统软件) 和EN50129( 铁路安全电子系统) 的规定.
3、结论
软件测试的目的在于尽可能多的找出错误. 但这就涉及到如何合理的设计测试用例. 本系统在白盒测试中采用路径覆盖法, 在黑盒测试中采用了等价类划分法, 基对应有效数据的有效等价类和对应无效数据的无效等价类. 在安全性测试中采用了FTA 技术. 只有对软件进行了充分的、 合理的测试后, 才有可能使联锁软件达到更高的可靠性和安全性, 真正的服务于社会.
猜你喜欢：
1. 计算机应用毕业论文范本
2. 浅谈计算机联锁系统的论文
3. 铁路信号计算机联锁毕业论文
4. 车站计算机联锁论文
