機(jī)制張坤機(jī)電一體化本科答辯

1、高等教育自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用專業(yè)班級(jí)10級(jí)機(jī)電一體化工程姓名張坤指導(dǎo)教師姓名、職稱所屬助學(xué)單位武漢工業(yè)職業(yè)扌支術(shù)學(xué)院2012年4月16日目 錄1 緒論 31.1機(jī)電一體化工程簡(jiǎn)介 31.2機(jī)電一體化在工程機(jī)械的潛在優(yōu)勢(shì) 42 機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用 52.1工作運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控 52.2節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)率 錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3提高作業(yè)精度 錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4工程機(jī)械半自動(dòng)與自動(dòng)化控制 62.5電子控制自動(dòng)變速器 73機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 93.1智能化 103.2模塊化 103.3網(wǎng)絡(luò)化 103.4微型化 113.5 環(huán)?；?14 空壓

2、機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 134.1工藝概述與設(shè)計(jì)要求 144.2控制系統(tǒng)選型及特點(diǎn) 154.3控制系統(tǒng)構(gòu)成 164.4系統(tǒng)功能 16結(jié)束語(yǔ) 17致謝 18參考文獻(xiàn) 19摘 要現(xiàn)代工程施工中，工程機(jī)械的性能、自動(dòng)化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可以直接影響到施工工藝的 好壞，而工程機(jī)械的電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量與性能的優(yōu)劣又直接影響到工程機(jī)械的動(dòng)力 性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。通過(guò)對(duì)目前工程機(jī)械的電子控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的六大特色（電子監(jiān)控、節(jié)能降耗、提高作業(yè)精度為保證成品料的作業(yè)精度、工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制、應(yīng)用于一些成品機(jī)械 產(chǎn)品中），六大發(fā)展趨勢(shì)（智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、

3、環(huán)?；?、系統(tǒng)化）闡述機(jī)電一體 化系統(tǒng)在工程機(jī)械中實(shí)現(xiàn)與生活中的廣泛應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)！空壓機(jī)輔助系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控是采用以可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）技術(shù)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，由中央控制站、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備級(jí)控制器及就地傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。根據(jù)生產(chǎn)工藝設(shè) 計(jì)要求，上述系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用典型的三級(jí)監(jiān)控方式。上位機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）作為主要的人機(jī)界面 （HMI），為生產(chǎn)控制級(jí)，完成對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控、 生產(chǎn)操作管理等, 主要面向操作人員；下位機(jī)由可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC ）構(gòu)成，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)，完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集及過(guò)程控制等，面向生產(chǎn)過(guò)程；通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)入企業(yè) MIS系統(tǒng)，為企業(yè)管理級(jí)

4、,主要面向企業(yè)生產(chǎn)管理和信息處理人員。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化工程機(jī)械電子控制 空壓機(jī)輔助系統(tǒng)可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）一、緒1. 機(jī)電一體化發(fā)展簡(jiǎn)介機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù) ，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、 信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨(dú)立的交叉 學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)從上世紀(jì) 70年代中期開始在國(guó)外工程機(jī)械上得到應(yīng)用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起，推動(dòng)了工程機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計(jì)算機(jī) 及微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在工程機(jī)械上的應(yīng)用，從根本上改變了工程機(jī)械的面貌，極大促進(jìn)

5、了產(chǎn)品性能的提高，使工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。以微機(jī)或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)目前在國(guó)外工程機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，并已成高性能工程機(jī)械不可缺少的組成部分。工程機(jī)械的機(jī)電一體化和智能化將是今后的發(fā)展方向。2. 機(jī)電一體化在工程機(jī)械的潛在優(yōu)勢(shì)一、現(xiàn)代工程機(jī)械正處在一個(gè)機(jī)電一體化的發(fā)展時(shí)代引入機(jī)電一體化技術(shù)，使機(jī)械、液壓技術(shù)和電子控制技術(shù)等有機(jī)的結(jié)合，可以極大地提高了工程機(jī)械的各種性能，如動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性，操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命等。目前以微機(jī)或微處理 器為核心的電子控制裝置在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用已相當(dāng)普及，電子控制技術(shù)已深入到工程機(jī)械的許多領(lǐng)域，如

6、攤鋪機(jī)和平地機(jī)的自動(dòng)找平 ，攤鋪機(jī)的自動(dòng)供料，挖掘機(jī)的電子功率優(yōu)化，柴油機(jī) 的電子調(diào)速，裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)變速箱的自動(dòng)控制，工程機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)控與故障自診等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械的性能要求不斷提高，電子控制裝置在工程機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛，結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜。特別是隨著我國(guó)進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)工程機(jī)械保有量的逐年增加，如何用好、管好這些價(jià)格昂貴的工程機(jī)械，使其發(fā)揮最大的效率，二、現(xiàn)代工程施工中，工程機(jī)械的性能、自動(dòng)化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可直接影響到施工工藝的 好壞;而工程機(jī)械的電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量與性能的優(yōu)劣又直接影響到工程機(jī)械的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子控制系統(tǒng)

7、已成為現(xiàn)代工程機(jī)械 技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及對(duì)產(chǎn)品性能要求不斷提高，電子控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中所占的比重將會(huì)越來(lái)越大，其功能將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也將越來(lái)越廣，而且其復(fù) 雜程度也隨之提高，這樣就對(duì)使用與維修人員提出了更高的要求。三、 現(xiàn)代工程施工要求工程機(jī)械具有以下性能生產(chǎn)效率高且能量損失小，節(jié)約能源；自動(dòng)化程度高，施工質(zhì)量好，精度高；性能穩(wěn)定，工作可靠，安全，使用壽命長(zhǎng)；具有較好的經(jīng)濟(jì)性；高的技術(shù) 價(jià)格比和低的制造與使用成本 ；操作簡(jiǎn)單、輕便、勞動(dòng)強(qiáng)度低 ，駕駛員的工作條件好，具有運(yùn)行狀 態(tài)監(jiān)視、故障自診及自動(dòng)報(bào)警功能，能及時(shí)準(zhǔn)確地指出故障部位 ，減少停機(jī)維修作業(yè)時(shí)間二

8、、機(jī)電一體化在工程機(jī)械的應(yīng)用目前工程機(jī)械的電子控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能：1工作運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。電子監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診即對(duì)工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，工作中一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，能自動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確 地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件 ，提高機(jī)器的工作效率，簡(jiǎn)化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降 低使用維修費(fèi)用，縮短停機(jī)維修時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。2節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)率。傳統(tǒng)工程機(jī)械的能量利用率較低，例如液壓挖掘機(jī)的燃料能量利用 率僅為30 %左右，如此低的能量利用率迫使工程機(jī)械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本小松公司挖 掘機(jī)采用新型節(jié)能控制器，具有良好的節(jié)能效果

9、，燃料可節(jié)省23 %;日本日立公司挖掘機(jī)節(jié)能控制 系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的綜合控制 ，使功率的利用率可達(dá) 98 %，同時(shí)生產(chǎn)率也大大提高。3提高作業(yè)精度。為保證成品料的作業(yè)精度，現(xiàn)代瀝青及水泥混凝土拌和設(shè)備廣泛采用了微 機(jī)控制的電子稱量系統(tǒng)，并使稱量過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。自動(dòng)找平系統(tǒng)的應(yīng)用，使瀝青混凝土攤鋪機(jī) 的施工質(zhì)量有了較大的提高。采有超聲波技術(shù)的自動(dòng)供料系統(tǒng)，使瀝青混凝土攤鋪機(jī)的供料實(shí)現(xiàn) 了自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高了攤鋪質(zhì)量。推土機(jī)鏟刀、平地機(jī)刮刀、鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀刃的電子控制，不僅提高了作業(yè)精度和作業(yè)效率，而且也減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。4作業(yè)過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化工程機(jī)

10、械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制?？梢詼p輕操作者的 勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足對(duì)作業(yè)精度的影響，例如，日本三菱公司的挖掘機(jī)設(shè)有挖掘軌跡控制系統(tǒng)，操作者在控制板上設(shè)定好鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀后，微機(jī)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各種角度傳感器的信號(hào)，自動(dòng)控制動(dòng)臂、斗桿和鏟刀的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘，使挖掘作業(yè)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。5電子控制自動(dòng)變速器。 其他應(yīng)用一些國(guó)外生產(chǎn)的推土機(jī)、裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等有了電子控制的自動(dòng)變速器，其能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動(dòng)改變傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，這不僅充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，而且也簡(jiǎn)化了操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。為有效地防止翻車和斷臂 事

11、故，提高作業(yè)的安全性，現(xiàn)代起重機(jī)上廣泛地采用了電子控制的力矩限制器。為實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，使工程機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無(wú)法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，某些國(guó)外工程機(jī)械上設(shè)置了無(wú)線遙控裝置。電子系統(tǒng)的可靠性是現(xiàn)代工程機(jī)械非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于工程機(jī)械一般露天作業(yè) ，其直接受到烈日暴曬、雨霧、強(qiáng)風(fēng)、塵埃等的侵襲，此外還受到強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊以及各種電、磁等的干擾，工作環(huán)境非常惡劣，因此電子控制系統(tǒng)應(yīng)滿足：能在-4080 C的環(huán)境溫度下可靠、 穩(wěn)定地工作；抗老化，具有較長(zhǎng)的使用壽命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入，較好的耐沖擊 和抗振性能；較強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)能在各種干擾下可靠地工作。PS:在前面我給大家

12、詳細(xì)的講述了機(jī)電一體化在工程機(jī)械中應(yīng)用的舉足輕重的 地位，可以這樣說(shuō)，如果沒(méi)有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的加入，我們的工程機(jī)械還停留 在人工的原始階段，還不能達(dá)到現(xiàn)在一人通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)控調(diào)控就能控制整個(gè)操作整個(gè) 生產(chǎn)線或機(jī)械設(shè)備，也不能做到動(dòng)動(dòng)手指頭就讓那些大個(gè)子的機(jī)械自動(dòng)運(yùn)行的目 的?？梢哉f(shuō)，以后的工程機(jī)械，離不開機(jī)電一體化，機(jī)電一體化將是工程機(jī)械的大 腦跟血管，把持著整個(gè)機(jī)械行業(yè)的正常運(yùn)行！所以，我就我所學(xué)的知識(shí)，將在下面 給大家具體展示機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的作用，也讓大家直觀的了解什么事所謂 的機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用！下面展示的是空壓機(jī)的輔助系統(tǒng)，主要的是維持空壓機(jī)的正常運(yùn)行，下面它會(huì) 一一

13、展示在大家面前。空壓機(jī)輔助控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 工藝概述與設(shè)計(jì)要求空壓機(jī)房無(wú)人值守系統(tǒng)主要由檢修空壓機(jī)、儀用空壓機(jī)、干冷器、空氣冷卻器、除油器等設(shè)備構(gòu)成；工業(yè)水泵及消防水泵房無(wú)人值守系統(tǒng)主要由工業(yè)水泵、消防水泵、補(bǔ)水泵、緩沖箱等構(gòu)成。輔助系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控是采用以可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC）技術(shù)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，由中央控制站、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備級(jí)控制器及就地傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。根據(jù)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)要求,IPC)上述系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用典型的三級(jí)監(jiān)控方式。上位機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（作為主要的人機(jī)界面（HMI ），為生產(chǎn)控制級(jí)，完成對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控、生產(chǎn)操作管理等，主要 面向操作人員；下位機(jī)由可編程計(jì)算

14、機(jī)控制器（PCC ）構(gòu)成，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)，完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集及過(guò)程控制等，面向生產(chǎn)過(guò)程；通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)入企業(yè)MIS系統(tǒng)，為企業(yè)管理級(jí)，主要面向企業(yè)生產(chǎn)管理和信息處理人員。該輔助監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求如下：（1） 在生產(chǎn)過(guò)程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、液位等模擬量參數(shù)。需要通過(guò)PCC對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。（2）輔助系統(tǒng)無(wú)人值守的自動(dòng)化控制，即實(shí)現(xiàn)整個(gè)空氣壓縮、儲(chǔ)存、輸送和工業(yè)、消防水處理過(guò)程的全自動(dòng)控制，進(jìn)行故障診斷，并在監(jiān)控畫面上顯示各工況參數(shù)并控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。（3 ）對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可采用操作器控制，確保系統(tǒng)壓力準(zhǔn)確穩(wěn)定，使各參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其故 障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和聯(lián)鎖啟停切換控制

15、。（4）對(duì)電動(dòng)機(jī)等重要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行溫度、電流及振動(dòng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。（5）控制系統(tǒng)具備雙路電源切換功能，當(dāng)一路電源故障時(shí)能可靠的自動(dòng)切換到另一路，以保證任何一路電源的故障均不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的任一部分失電。（6）自控系統(tǒng)通過(guò)控制器的冗余設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。（7 ）將控制與視頻信號(hào)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)行中央控制室集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)站房現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人 值守。2. 控制系統(tǒng)選型及特點(diǎn)為了實(shí)現(xiàn)上面提到的空壓機(jī)房、工業(yè)水泵及消防泵房無(wú)人值守的設(shè)計(jì)要求，我們選用貝加萊工業(yè)自動(dòng)化公司 B&R 2005可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC ）和研華公司 ADVANTECH IPC-610 工控機(jī)（IPC ）構(gòu)成的自控系統(tǒng)，再配以先

16、進(jìn)的B&R自動(dòng)化軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述各輔助控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。當(dāng)前可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC ）是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，已成為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心，它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時(shí)的閉環(huán)控制功能，并且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間、不間斷運(yùn)行，且編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，可方便各級(jí)連接B&R新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC ）綜合了 PLC和工業(yè)計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和功能。它采用B&R的Automation Studio 集成軟件開發(fā)平臺(tái)，支持多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)，能夠使用高級(jí)語(yǔ)言、指 令表、梯形圖以及

17、其它功能塊編程，并且具備面向控制的標(biāo)準(zhǔn)功能和獨(dú)特方便的模塊結(jié)構(gòu)，適 合密集安裝，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。獨(dú)特的掉 電保持功能以及可熱插拔的模塊特性，為系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)了極大的方便。3控制系統(tǒng)構(gòu)成；3.1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。:料井曲nnnniD!UilUlLUlFig R祎嶽 JI MlBLS空冊(cè)亂臥工業(yè)本亂屋用赫n傅圖3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.2控制系統(tǒng)硬件配置根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)所選用的主要硬件設(shè)備包括以下:（1）工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC）ADVANTECH IPC-610 , Pentium IV 3.0GHz 處理器，1Gb 內(nèi)存，160

18、Gb 硬盤;(2) 中央處理單元 (CPU)CP 260 , CPU 模塊 2 塊;IF 260 , CPU 模塊 2 塊；(3) I/O 模塊(SM)DI 475，數(shù)字量輸入模塊2塊；DI 476，數(shù)字量輸入模塊8塊；DO 479，數(shù)字量輸出模塊10塊;AI 775，模擬量輸入模塊2塊；AT 350 ,模擬量輸入模塊4塊；AO 775，模擬量輸出模塊2塊；(4 )電源模塊(PS)PS 465，電源模塊 4塊。該系統(tǒng)中B&R 2005系列PCC的硬件配置如圖 4所示。PS咖CPIH47OIHIK JiP5i 4A5(V珈m4“rs 465IF2Ml471114761)1476niDO47*1l

19、*)47V1)0479Al77JAT 3J54IAO775PS 445IFhl476111DI47*DI47ft)0 47DO 4TV冊(cè)DO479Al 7WATHQAT圖4 PCC的硬件配置3.3應(yīng)用軟件開發(fā)B&R的Automation Studio 是一款集成軟件開發(fā)平臺(tái)，用來(lái)對(duì)B&R全系列控制器及遠(yuǎn)程 I/O、通信網(wǎng)絡(luò)、IPC、HMI觸摸屏和伺服控制器進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，能很好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面（HMI ）和監(jiān)控管理系統(tǒng)，真實(shí)地將工廠控制軟件集成到自動(dòng)化過(guò)程中。HMI人機(jī)界面系統(tǒng)作為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)重要組成部分，用于控制系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的設(shè)定、顯示、故障報(bào)警，以及相應(yīng)操作和設(shè) 備的在線調(diào)試及維護(hù)，發(fā)揮越

20、來(lái)越重要的作用。壓縮空氣、工業(yè)及消防水HMI系統(tǒng)信息以友好方式與用戶交互。通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)接收過(guò)程計(jì)算機(jī)和操作人員通過(guò)HMI輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后再將過(guò)程數(shù)據(jù)信息、機(jī)組狀態(tài)信息和各種測(cè)量值以符號(hào)、數(shù)值、曲線、圖表及歷史 記錄的形式在 HMI畫面上顯示。最終實(shí)現(xiàn)在 HMI操作站上以最少的設(shè)備數(shù)量提供最大可能的 信息，幫助操作人員和設(shè)備維護(hù)人員快速準(zhǔn)確的了解系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)及其相關(guān)信息的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在上位機(jī)上用 B&R Automation Studio 軟件設(shè)計(jì)了多幅人機(jī)界面畫面，如圖5所示。主要包括以下幾個(gè)方面：（1）工藝流程圖：在畫面中通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)模擬顯示整個(gè)壓縮空氣、工業(yè)及消防水現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的

21、 全過(guò)程，并且在設(shè)備本體上實(shí)時(shí)顯示各路氣、水的壓力與溫度，以便于操作者能及時(shí)準(zhǔn)確的掌 握設(shè)備本體內(nèi)情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。（2 ）手操器的操作與對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的監(jiān)控：手操器有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，在設(shè)備安裝調(diào) 試階段一般用手動(dòng)操作方式，進(jìn)入正常運(yùn)作時(shí)常用自動(dòng)方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些重要的模擬量數(shù)據(jù) 的精確控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)程序由 PID閉環(huán)控制回路完成。（3）報(bào)警記錄：對(duì)于如罐內(nèi)壓力、入口溫度、水箱液位等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進(jìn)行實(shí) 時(shí)報(bào)警。當(dāng)處于監(jiān)控下的任何一個(gè)變量超出預(yù)先設(shè)定的安全值時(shí)，報(bào)警燈就會(huì)立即閃爍，同時(shí) 通過(guò)報(bào)警一覽表對(duì)話框可以檢查報(bào)警超出范圍以及錯(cuò)誤出處，并對(duì)此采取相應(yīng)措施

22、。（4）實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)：在此畫面中除了實(shí)時(shí)顯示變量的變化趨勢(shì)，操作員還可以檢查過(guò)去的 過(guò)程數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)對(duì)過(guò)去歷史趨勢(shì)的比較進(jìn)而可以對(duì)變量未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做進(jìn)一步的預(yù)測(cè)。 另外，還具有生成報(bào)警或變量記錄數(shù)據(jù)運(yùn)行報(bào)表的功能。（5 ）攝像監(jiān)控：通過(guò)攝像及圖像采集設(shè)備對(duì)圖像的處理，使操作人員通過(guò)視頻窗口實(shí)時(shí)監(jiān)控 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況。3.4網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)已成為工控界最為流行的局域網(wǎng)技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于工廠控制級(jí)通信，它可以 實(shí)現(xiàn)控制器與控制器之間、控制器與上位機(jī)之間的通信。在本系統(tǒng)中由于各站房與中央集中控 制室距離較遠(yuǎn)，我們采用了以光纖為主要通訊介質(zhì)、以TCP/IP為數(shù)據(jù)通信協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，

23、為大量的控制與視頻信號(hào)傳輸提供穩(wěn)定可靠的保障。同時(shí)，我們預(yù)留了與企業(yè)MIS系統(tǒng)通信的接口，為相關(guān)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理與利用奠定了基礎(chǔ)。4系統(tǒng)功能4.1控制中心數(shù)據(jù)采集功能上位機(jī)將可編程控制器中傳出的數(shù)據(jù)信息直接采集，通過(guò)軟件功能將信號(hào)以文字、圖像、報(bào)表 等方式形成人機(jī)界面，操作人員通過(guò)此界面進(jìn)行監(jiān)控操作。4.2控制中心控制信號(hào)發(fā)送功能控制信號(hào)由上位機(jī)經(jīng)通訊接口送入控制器，由控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)各控制指令，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各 種操作。4.3監(jiān)控中心控制及集中管理功能 在上位機(jī)的監(jiān)控畫面上點(diǎn)擊相關(guān)控制設(shè)備均可對(duì)其進(jìn)行控制，對(duì)相關(guān)參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警和歷史記錄并形成報(bào)表。通過(guò)攝像監(jiān)控功能實(shí)時(shí)監(jiān)

24、控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況， 可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備及管路的跑冒滴漏現(xiàn)象，最終實(shí)現(xiàn)站房?jī)?nèi)無(wú)人值守、站房外集中管理的目標(biāo)與 要求。4.4系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制功能主要包括儲(chǔ)氣罐壓力控制、工業(yè)水泵控制、消防水泵控制、補(bǔ)水控制、水箱液位及疏水變頻控 制功能。通過(guò)以上控制功能的實(shí)現(xiàn)，最終完成對(duì)各系統(tǒng)的順序、調(diào)節(jié)控制。4.5系統(tǒng)聯(lián)鎖控制功能連鎖控制是輔控系統(tǒng)的核心。特以空壓機(jī)連鎖做詳細(xì)說(shuō)明：空氣壓縮系統(tǒng)共有5臺(tái)空壓設(shè)備,分為A段與B段，正常運(yùn)行時(shí)各段均有一臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行，在允許壓力范圍內(nèi)，設(shè)備將采用大循環(huán)啟停方式，即根據(jù)先啟先停的方式由程序控制循環(huán)運(yùn)行，循環(huán)時(shí)先啟動(dòng)停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的空壓機(jī)，加載后，再將需要停機(jī)的空壓機(jī)按步驟停機(jī)；當(dāng)母管壓力低于0.65MPa時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)另一臺(tái)空壓機(jī)，加載 30秒后若壓力仍低于允許范圍，則再啟動(dòng)一臺(tái)儀用空壓機(jī)，直至滿足壓力條 件