组成原理与系统结构（精选七篇）
组成原理与系统结构 篇1
1 化工天平的原理及组成结构
天平是实验室中常用的仪器, 主要运用于科学实验室的测量操作, 为新产品研发及设计提供可靠的数据。化工业是我国经济产业的构成之一, 产品在加工或改造时要引入多种新原料, 控制材料成分比例大小是保证成品质量的关键。作为一种高精密的物质测量工具, 天平在化工业中的运用范围越来越广。
1.1 原理
天平是一种衡器, 是衡量物体质量的仪器, 多数运用于小质量物体的测量。根本上来说, 天平是根据杠杆原理制成, 通过杠杆的均衡性特点量出物体的具体参数。具体原理流程:在杠杆的两端各有一小盘, 一端放砝码, 另一端放要称的物体, 杠杆中央装有指针, 两端平衡时, 两端的质量 (重量) 相等[1]。天平属于直观表达测量参数的物理测量工具, 为实验人员提供了准确的数据。
1.2 组成
普通标牌天平主要由立柱、横梁、吊挂系统、底座和制动装置组成。立柱垂直固定在底座上, 用以支撑横梁。立柱下部装有分度牌, 顶部装有托架, 在天平不工作时支托横梁。在横梁中部装有一把中刀。天平工作时, 中刀搁置在与升降杆顶端连接的刀承上, 作为支点[2]。中刀两边装有两把边刀, 分别作为重点和力点, 起承受和传递载荷的作用。中刀下横梁底面装有指针, 指针上固定有可上下移动以调节横梁重心位置的重心砣, 它起调整天平灵敏度的作用。
2 化工天平使用的基本原则
随着工业生产规模的不断扩大, 企业面临的生产任务越来越多, 给化工产品质量控制造成了较大的难度。借助于高精度的测量仪器, 可准确地控制被测物体的质量, 使其与化工工艺规定的质量系数保持一致。从实际应用情况看, 天平在测量阶段易出现数值偏差过大的问题, 误导了原料剂量的限定, 不利于化工生产活动的顺利进行。结合天平仪器的组成结构及操作原理, 天平使用的基本原则如下:
2.1 检查原则
选用天平仪器应进行必要的检查, 对仪器的零部件完整性进一步判断, 更好地完成物体的测量。操作人员需要检查天平的量程, 砝码的大小, 托盘的位置等, 如果发现缺少某一个构件则不得用于测量。另外, 适当的调试天平以确定其可正常的完成重量的检测。
2.2 基点原则
找准天平的基准点是操作的一个要点, 若基准点选择不当直接影响了测量的精度[3]。化工人员使用天平之前需进行“调零”, 应事先把游码移至0刻度线, 并调节平衡螺母, 这样可以使天平左右平衡。另外, 调节平衡螺母时最好用镊子, 适当的控制调节幅度。
2.3 摆放原则
整个天平的摆放需坚持“左物右码”的原则, 即天平的右边放砝码, 左边放物体, 摆放位置错误条件下测得的物体重量是无效的。实验中摆放测量物要弄清详细的测量目的, 初步评估物体的重量大小, 选择合适重量的砝码摆上, 从而提高了实物测量的准确性。
2.4 规范原则
实际操作流程必须符合仪器使用的规则, 按照标准规范使用天平称量, 降低精密测量设备的受损率。如:砝码不能用手拿, 要用镊子夹取。在使用天平时游码也不能用手移动;过冷过热的物体不可放在天平上称量, 应先在干燥器内放置至室温后再称。
3 天平操作需要注意的问题
伴随着市场经营环境的优化改善, 化工企业的生产工艺进行了相关的调整, 测量仪器的使用次数不断增加, 确保天平称量操作的规范性是极为关键的。但是, 由于实验人员对新测量仪器缺乏足够的了解, 操作过程存在失误而影响了天平作用的发挥。除了上述操作的基本原则外, 测量人员还需注意以下几点:
3.1 注重效率
鉴于天平在化工产品研发过程中的测量价值, 实验人员必须合理地运用天平仪器, 测量出与物体更为接近的参数值。考虑到化工生产节奏的加快, 运用天平进行化工原料测量需提高操作的效率, 尽可能减短整套测量流程的时间[4]。如:加砝码应该从大到小, 不得随意性添加砝码, 这样能大大节省了实验时间;在称量过程中, 不可再碰平衡螺母, 否则天平数据显示值误差偏大。
3.2 防止损坏
天平构件在测量时易发生损坏, 影响了仪器使用的精准性, 给实验测量造成较大的困难。如:人为因素操作不当, 损坏了天平结构的完整性, 出现指针不准、标尺磨损等;被测物具有强烈的化学形性质, 操作不当会腐蚀砝码而产生锈蚀。针对这些普遍性问题, 操作人员要注意实际应用的规范性, 按照不同类别的天平仪器选择合适的操作流程, 并且注意天平配件的保护。
3.3 控制精度
化学或物理实验是产品研发前的重点环节, 通过两种实验可掌握物质的相关特性, 为化工企业制定工艺方案提供科学的指导。石油化工、高分子化工、精细化工等是现代化工业的主要产业, 也是天平使用范围最广的领域。从另一个角度来说, 天平使用时所发挥的精度水平决定了材料成分配制的科学性, 关系着化工业成品的质量, 使用天平时注意精度控制是至关重要的。
4 结论
总之, 天平仪器运用于化工测量可方便新产品的研发, 根据高精密天平测得的数据值, 指导化工业生产工艺流程的优化, 降低产品研发成本的同时创造了经济收益。随着新型天平仪器的推广应用, 操作人员详细地了解天平的组成结构及操作原理, 提升了测量所得数据的可靠性, 可避免测量数据误差偏大等问题。
摘要：化工生产是提供各种工业用品及医学试剂的主要来源, 化工原料加工前需经过详细地的物理测量, 以严格控制材料的占有比重, 防止比例失调引起的质量问题。天平是化工试验研究的常用工具, 对新产品开发或改进发挥了重要的作用。为了让天平仪器更好地呈现出测量数据, 弄清化工天平结构组成及操作原理是必不可少的。鉴于此, 本文分析了化工用天平的相关问题。
关键词：化工业,天平,结构组成,原理
参考文献
[1]王一鹏.常用天平仪器基本原理及操作规范的分析[J].化学分析计量, 2011, 16 (3) :52-54[1]王一鹏.常用天平仪器基本原理及操作规范的分析[J].化学分析计量, 2011, 16 (3) :52-54
[2]徐仁忠.化工天平结构的组成及应用维护方的方法[J].仪器仪表用户, 2010, 40 (12) :16-18[2]徐仁忠.化工天平结构的组成及应用维护方的方法[J].仪器仪表用户, 2010, 40 (12) :16-18
[3]胡家旺.浅谈天平称量操作中平衡螺母调节的注意事项[J].科技创新导报, 2010, 32 (7) :30-33[3]胡家旺.浅谈天平称量操作中平衡螺母调节的注意事项[J].科技创新导报, 2010, 32 (7) :30-33
组成原理与系统结构 篇2
诱导式空调系统主要是将室外的新风集中进行处理(过滤、加热或冷却、加湿或减湿等)，通过风机高速送人风道，称为一次风，一次风的风量可等于或稍大于所需的新风量即可。高速的一次风进入每个空调房间的诱导器内再进行对室内空气的冷却或加热处理。
所以诱导式空调系统主要由集中处理后的一次风系统和由诱导器组成的二次风系统组成。
图5--56为诱导式空调系统图式，诱导器的构造见图5--57，主要由静压箱、喷嘴、盘管、调节风阀、壳体等组成。
5--56
5--57
诱导式空调系统工作原理:当一次风高速进入诱导器内，从喷嘴喷出时，使喷嘴周围形成负压区，
而室内空气经盘管被诱人诱导器内。我们把来自室内的循环风称为二次风。二次风经盘管通人的冷(热)媒将其加热或冷却与一次风混合后从出风口送入室内，并不断地循环。
组成原理与系统结构 篇3
关键词：计算机组成原理;虚拟实验;Visual C++6.0;图形用户界面
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2015）04-0080-03
一、 引言
《计算机组成原理》是计算机专业的专业基础课，既具有很强的理论性，生涩难懂，又具有很强的实践性，需要在搞好课堂教学的同时加强实验教学。[1]《计算机组成原理》实验一般分解为运算器、存储器、微程序控制器等若干个实验单元，在有限课时的教学进度下逐一安排教学。由于实验设备电路复杂、排布线密度高、调试困难等众多因素影响，学生很难在实验室巩固和掌握课堂内容。[2]
为此，笔者在实验教学过程中结合西安唐都公司开发的TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统，采用面向对象的Visual C++6.0软件，基于Microsoft Foundation Classes（MFC）类库，分析、设计并实现了一个计算机组成原理虚拟实验系统。该系统简单、可靠，能够移植到大多数Windows环境的PC机，学生能够在课外自由安排实验时间，完成对课堂和实验室内容的补充学习，进而改善教学效果。
二、 虚拟实验系统的设计
1.TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统简介
TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统采用部件单元式结构，包括运算器、存储器、控制器、总线、外围接口及输入输出设备、大规模可编程逻辑器件等。线路板上设置了大量的开关、指示灯、插线孔等，学生可根据自己设计的模型计算机结构方案，运用排线连接方式或计算机电子自动逻辑设计方式来构造不同结构及复杂程度的原理性计算机，并观察系统运行过程中各种数据和控制信号状态及其时空关系。系统微程序指令、控制器结构及运算器结构的格式及定义均可由学生根据学习需要灵活改变或重新设计，避免了单纯验证性的实验模式，提高了学生计算机系统的综合设计能力。
2.计算机组成原理虚拟实验系统的设计
计算机组成原理虚拟实验系统是对TDN-CM+系统的仿真，设计中除了要保持用户界面的一致性，还要方便用户操作和确保实验结果的高度准确，即简洁性和可靠性。计算机组成原理这门课程主要介绍各主要功能部件的基本结构和工作原理。[3] [4] 因此，本系统在设计中利用面向对象程序设计方法，对TDN-CM+系统的运算器、存储器、微程序控制器和数据通路等功能部件进行仿真，并通过课程设计实现一个较完整的模型机，在实验中了解、熟悉完整的单台计算机基本组成原理。
为方便教学和师生交流，还需实现教学模块。学生从实验列表中选择要进行的实验项目。在做实验之前，用户可以查看实验项目的实验指导，了解实验的原理、要求和注意事项，然后通过播放实验项目教学演示录像加深理解。每个实验都准备了一定数量的填空题和选择题，学生在完成实验后填写好答案提交后，系统即可自动给出得分。
虚拟实验系统总体结构如图1所示。
三、 虚拟实验系统的开发
1.实验操作界面的开发
为了保证虚拟实验系统与TDN-CM+系统的一致性，让用户获得良好的体验，本虚拟实验系统采用图形用户界面。系统界面采用数码相机拍摄，截取出各个按钮、元件、开关、LED灯、插头等图片，用Photoshop进行优化，并对应加载VC++的静态控件和按钮控件。
本系统由学生自主插线，线区位于主界面右侧，线型分为二、四、六、八口线。点击线区内线型号标识生成对应型号的线，拖拽线头移动到相应接口，在控制信号的控制下产生流通数据。主界面的开关分为数据开关和控制开关，利用鼠标左键点击主界面上的模拟开关，即可产生数据或控制信息。为提高虚拟实验教学效果，本系统对用户的错误操作做出更正提示。例如，如果在电源打开状态下进行插线，系统将会弹出“请先关闭电源”的对话框，其他漏连、连错、反向等错误操作产生的效果类似。虚拟实验界面和操作效果与真实系统保持完全一致，主界面如图2所示。
2.存储器虚拟实验的具体实现
下面以存储器虚拟实验为例，说明本虚拟实验系统的虚拟实现原理。存储器是计算机进行各种信息存储和交换的中心，存储器的实验操作包括写入数据和读取数据。[5] 写存储器的操作步骤为数据开关输入访存地址，将地址存入地址寄存器;再从数据开关输入数据，若ROM存储器的片选信号和写信号有效，将数据存入由地址寄存器给出的RAM响应地址的存储单元中。读存储器的操作步骤为数据开关输入访存地址，将地址存入地址寄存器;若RAM存储器的片选信号和读信号有效，从响应地址中读出存储单元中的数据。数据写入和数据读取均需要操作相应的控制信号来使相应部件执行所规定的操作。程序流程图如图3所示。
线的产生与操作、信号的产生与传递的具体实现如下：
（1）线的产生
线区共有八口线、六口线、四口线和二口线四种接线供选择。通过矩形类CRect设置响应产生新线的区域，点击该区域，调用成员函数PtInRect（），如果生成新线变量preplug =FALSE，产生新线;如果线的类型变量linetype=2，产生二口线;如果preplug =TRUE，弹出对话框“当前还有线未用”。
（2）线的操作
包括删除、移动、旋转以及与线柱的连接。通过矩形类CRect设置响应删除线的区域，只有线的两端portA、portB皆处于删除区才调用RemoveAt（）函数删除。
移动接口变量movingport='A'表示移动的是A端，B端静止。调用MoveTo（）和LineTo（）函数绘制线。
线柱分为横向线柱和竖向线柱。按下鼠标右键时调用函数OnRButtonDown（）实现接口的旋转，鼠标右击一次，线顺时针旋转90度一次。旋转接口变量direction等于2和4表示线横向，等于1和3表示线竖向。
通过矩形类CRect对象设置响应插线区域，如INPUT DEVICE区SW_B线柱，用CRect对象PutLine_SwitchSWB_click（）设置插线响应区域，Removeline_SwitchSWB_click（）设置拔线响应区域。调用OnLButtonUp（）函数和OnLButtonDown（）函数分别完成插线操作和拔线操作。
（3）信号的产生
信号根据其作用可分为数据信号和控制信号两种。各按键的响应函数具体实现如下：
①电源开关响应函数：电源变量power = TRUE，电源打开，才会更新数据，包括各种数据的输入与输出，控制信号的传递等;power = FALSE，电源关闭，通过调用Clearmem（）函数清空存储器，重置地址寄存器地址变量data=255。
②数据开关控制开关响应函数：用字符型变量data代表线与线之间传递的信号。data值从高位到低位依次代表数据开关按钮D7-D0的输入值，对应位为低电平则加载向上拨的电平开关。因为控制信号均由二口线传递，所以用data高二位表示电平的高低，data=0代表低电平，其他非零情况代表高电平。
③start键响应函数：按下start键时调用OnLButtonDown（）函数，将控制信号赋给变量TS3。
（4）信号的传递
指针puton为指向插在线柱上的线，为NULL表示没有插线。在插线状态下，通过按钮产生信号并传递，例如连接好INPUT DEVICE区和SWITCH UNIT区的SW_B线柱后，点击SWITCH UNIT区SW_B按钮，产生控制信号data，通过调用 Exportdata（）函数和Inportdata（）函数分别传出和接收控制信号data，控制数据开关输入的数据信号传递到数据总线，并通过总线LED灯显示。存储器实验数据信号、控制信号流向如图4。
四、 结束语
《计算机组成原理》实验连线繁多，操作复杂，虚拟实验系统可以帮助学生实验前熟悉实验操作，减少由于学生错误操作导致的芯片损耗、仪器破坏，有效降低维护成本。学生可以随时随地做实验，不再受场地、课时的限制，有助于加深学生对实验原理的理解，提高教学质量。通过对计算机组成原理虚拟实验系统的测试，采用全软件形式模拟计算机硬件实验系统，具有方便快捷、高效、交互性强等优势，不仅能够完成计算机组成原理实验的要求，还提高了教师工作效率，增强了学生实践能力，具有在实验教学中推广和应用的价值。
参考文献：
[1]王玉华，黄硕之.计算机组成原理课虚拟实验方案[J].实验技术与管理，2005（4）：73-75，80.
[2]郝尚富，张志强，孙佰利.计算机组成原理虚拟实验环境的设计及实现[J].计算机仿真，2009（11）：320-323.
[3]陈智勇.计算机组成原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.
[4]白中英，戴志涛.计算机组成原理[M].北京：科学出版社，2013.
[5]王贤勇，王金亮，许艳丽.基于软件仿真的存储器实验设计[J].实验室研究与探索，2006（7）：803-805.
组成原理与系统结构 篇4
对于大中型高压电机,为了及时发现运行中存在的潜在故障隐患,提高电机的运行与维护水平,从而保障机组的安全运行,对电机转子温度进行在线监测是十分必要的。但是,由于电机运行中转子处于高速旋转状态,因而转子温度的在线监测比较困难。目前,这一技术难题已受到众多研究人员与工程技术人员的关注,并且取得了一定的进展[1,2,3,4,5,6]。
文献[1-2]论述了通过测量励磁电压和电流计算出转子绕组电阻进而计算出转子绕组温度的方法,这是一种间接测量方法,测量的是转子绕组的平均温度,且测量误差较大。文献[3-4]分别提出了对电机转子表面温度进行非接触测量的红外测温法和光电测温法,这2种方法只能测量电机转子的表面温度,而且技术尚不够成熟。文献[5-6]提出:直接把转子温度监测装置的数据采集单元安装在电机转子上,数据采集单元采集到的转子温度数据以非接触信号传输方式(射频方式[5]或光电方式[6])传递给处于静止状态的转子温度监控单元。这类转子温度检测技术是一种最直接的电机转子温度测量方法,测温精度较高,但对信号接收、发送单元之间的距离有限制,甚至要求它们之间对准,因而易受电机震动或粉尘的影响,无法保证监测装置长期可靠运行。
随着移动通信技术的发展,基于移动短信技术的各类监测系统已广泛应用于电力工业中,许多电力工作者对基于短信服务的在线监测技术做了大量深入的研究[7,8,9,10,11,12,13,14]。这些研究表明,基于短信技术的在线监测装置或系统能可靠地实现远程在线监测。事实上,基于短信服务的在线监测技术不仅可以用于远程在线监测,而且能够用于高速移动物体的在线监测,如车辆监控系统[15]。但目前尚未见到把基于短信服务的在线监测技术应用于对高速旋转物体进行在线监测的文献。本文把基于短信服务的在线监测技术用于大中型高压电机转子温度的非接触测量中,成功地实现了电机转子温度的在线监测。
1 系统总体结构
基于短信技术的电机转子温度在线监测系统主要包括2部分,即温度采集单元与温度监控单元,二者之间利用全球移动通信(GSM)网络实现无线连接,从而组成了一个完整的电机转子温度在线监测系统。该系统可以很容易地完成对多台电机转子温度同时进行在线监测的功能,其总体结构如图1所示。
图1中,转子温度监控单元始终处于静止状态,可直接安装于电机运行状态监控中心;转子温度采集单元安装于待测电机的转子上,在电机运行中随电机转子一起旋转。转子温度监控单元主要由监测计算机和无线调制解调器(Modem)2部分组成,监测计算机是整个在线监测系统的监控终端,主要完成各台电机转子温度的数据处理、温度显示及超限报警,无线Modem用作转子温度监控单元的无线数据传输终端。转子温度采集单元主要由转子温度检测单元和无线移动通信模块2部分组成,转子温度检测单元负责完成对电机转子上的多点温度进行巡检,无线移动通信模块则用作转子温度采集单元的无线数据传输设备。
无线Modem、GSM和无线移动通信模块组成了电机转子温度在线监测系统的无线数据传输通道。系统中温度监控单元与各个温度采集单元需分别安装一个中国移动提供的SIM卡,相应的卡号可唯一地代表它们各自的地址。转子温度监控单元与转子温度采集单元之间的数据传输可利用移动通信服务商提供的短信服务(SMS)实现[7鄄15]。利用短信可实现二者之间的双向数据传送,从而实现电机转子温度的在线监测以及转子温度采集单元的在线参数设置。
2 温度采集单元
2.1 硬件组成
转子温度采集单元主要完成电机转子多点温度信号的数据采集,并把采集到的多个温度数据打包成一条温度数据短信息,定时发送到转子温度监控单元,从而实现电机转子温度的非接触测量,其硬件结构框图如图2所示。该电路可以实现最多8个电机转子测温点的温度采集,测温范围为0~300℃,温度分辨率为1℃,测温精度为±1%。
转子温度采集单元主要包括微控制器、8路温度传感器及其信号调理电路、移动通信模块、参数存储芯片及看门狗电路等。微控制器是转子温度采集单元的核心,它既要控制温度检测电路完成多路温度信号的巡检,又要控制移动通信模块实现短信的接收与发送。这里,微控制器采用Philips公司生产的P87C552单片机。P87C552除了提供普通单片机的基本功能外,还提供了一个8输入通道的10位ADC、一个全双工增强型异步串行口(UART)、一个I2C总线串行口和一个片内看门狗定时器等,这使得它与外围电路的接口十分简单、方便,大幅简化了转子温度采集单元。虽然微控制器P87C552已经提供了一个片内看门狗定时器(T3),但为了确保转子温度采集单元能够长期可靠工作,在微控制器之外设置了一个独立的硬件看门狗电路,以避免转子温度采集单元出现死机的情况。片外硬件看门狗电路采用DALLAS公司生产的DS1232芯片,该芯片既用作硬件看门狗定时器,又能为微控制器提供上电复位信号。参数存储芯片用于保存转子温度采集单元的设置参数,如:巡检时间间隔、测点数目、移动电话号码等。参数存储芯片使用Microchip公司生产的24LC04B芯片,该芯片为512 Byte的串行EEPROM,使用2线I2C串行接口,可直接与P87C552的I2 C总线串行口相连。与其他同类芯片相比,24LC04B具有工作可靠、不易丢失数据等优点。
2.2 温度传感器
铂电阻准确度高、性能稳定、测温范围宽、抗干扰能力强、抗振动抗冲击性能好、防腐蚀、耐氧化,且互换性很好,被广泛用作各种工业测温系统中的温度传感器[16鄄18]。显然,把铂电阻用作电机转子温度监测系统的温度敏感元件是非常适合的[5],本文转子温度采集单元就使用Pt100铂电阻作为温度传感器。根据DIN-IEC-751标准,Pt100铂电阻的测温范围为-200~+850℃,在正温度(0~850℃)范围内,其阻值与被测温度的函数关系见式(1)。
式中t为被测温度信号(℃),0≤t≤850℃;R为与被
测温度对应的Pt100的阻值(Ω)。
由式(1)可见,铂电阻的阻值随被测温度的变化而变化,因而铂电阻可以实现温度信号到阻值信号的转换,但这种转换是近似线性关系而非真正线性关系。在温度检测中按线性关系处理会引起一定的测量误差即非线性误差。当测温范围较宽或对测温精度要求较高时,需要进行线性化校正或非线性补偿[16]。
2.3 信号调理电路
铂电阻测温技术应用很广,有很多成熟的信号调理电路可供选用[16鄄18]。为了简化电路,本文使用Burr鄄Brown公司生产的专用集成电路芯片XTR105实现了信号调理电路。XTR105在芯片内集成了铂电阻测温所需的各种信号变换与处理电路,如:铂电阻温度传感器激励源、仪用放大器、电压/电流变换电路以及内置线性化电路等,它的输出信号为4~20 m A的电流信号。XTR105的最大优点在于可对温度传感器(Pt100铂电阻)的非线性特性进行线性化校正。使用三线制连接方式时,还能对温度传感器连线电阻引起的误差进行补偿。鉴于转子温度采集单元中的温度传感器的连线不长,因而本文采用二线制连接方式实现温度信号调理电路,其电路如图3所示。
图3中,RZ为调零电阻,RG为量程电阻,RLIN1为线性化校正电阻,图中的参数值对应的测温范围为0~300℃。当被测温度在0~300℃的范围内变化时,电路相应地输出4~20 m A的电流信号。250Ω的负载电阻RL负责把4~20 m A的电流信号转换为1~5 V的电压信号,以满足A/D转换电路对输入信号的要求。该电路能有效地抑制共模噪声及射频(RF)干扰,且有完善的保护电路。调零电阻RZ、量程电阻RG及负载电阻RL使用精密电阻,能够保证较高的测温精度。由于XTR105内置的线性化校正电路通过外接的线性化校正电阻RLIN1对Pt100铂电阻的非线性特性进行了线性化校正,该电路输出的电压信号UO与被测温度信号t之间呈现出良好的线性关系,因此,二者之间的变换关系可用式(2)表示。
式中t为被测温度信号(℃),0≤t≤300℃;UO为
信号调理电路的输出电压(V),1V≤UO≤5 V。
2.4 数据采集电路
微控制器P87C552提供了一个8输入模拟多路复用器(8选1多路开关)和一个10位标准二进制逐次逼近型ADC,可完成8路输入信号的A/D转换,能实现最多8个电机转子测温点的温度采集。
为了尽量简化温度采集单元的硬件电路,把ADC的模拟参考电压负端引脚AVref-直接接到模拟地AVSS,而把模拟参考电压正端引脚AVref+直接接到5 V模拟电源AVDD,即取Uref鄄=0、Ur ef+=5 V。这种情况下,ADC会把输入的0~5 V模拟电压信号转换为单片机内部的数字信号0~1 023。模拟电压与数字信号的转换关系见式(3)。
式中UIN为ADC电路的输入电压(V),0≤UIN≤5 V;
N为ADC电路的转换结果,0≤N≤1 023。
如上所述,信号调理电路输出到ADC电路的电压UO范围是1~5 V,由式(3)可知,它对应的数字量范围是205~1023。因A/D转换结果N与ADC输入信号UIN(即UO)成正比,而UO又与被测温度信号t成线性关系,所以A/D转换结果N一定与被测温度信号t成线性关系,二者之间的线性关系可表示为
式中N为A/D转换结果,205≤N≤1 023;t为被
测温度(℃),0≤t≤300℃。
单片机程序可由A/D转换结果N按式(4)计算出被测温度信号t,从而最终完成温度信号的数据采集。该A/D转换电路实现的温度分辨率为0.4℃。
2.5 移动通信模块
在转子温度采集单元中,移动通信模块是实现GSM网络接入的接口,也是实现短信息收发的装置。在嵌入式应用中,移动通信模块可选用技术较为成熟且支持二次开发的标准模块,现采用Siemens公司生产的TC35I模块作为转子温度采集单元的GSM网络接入设备与短信息收发设备。TC35I模块有以下特点:支持GSM网络,可工作在2个频段(900/1 800 MHz);支持GSM 07.05所定义的、与SMS有关的AT命令,能进行中英文短信的收发;提供了符合ITU-T RS-232标准的串行接口(CMOS电平),可直接连接到微控制器P87C552的异步串行口。
TC35I模块的接线原理图如图4所示。其中,TC35I模块的点火信号IGT应连接到DS1232芯片的/RST引脚,由DS1232为TC35I模块提供宽度不小于250 ms的上电启动信号。同步信号SYNC接到LED指示电路,以指示TC35I模块的工作状态,方便装置的调试。P87C552通过异步串行口并利用AT命令实现对TC35I模块的控制,从而完成短信的接收与发送,实现监测系统的无线双向数据传输。
3 温度监控单元
转子温度监控单元主要由一台监测计算机和一台无线Modem组成,二者之间以EIA-RS-232串行通信电缆相连接。
无线Modem是转子温度监控单元的GSM网络接入设备与短信息收发设备,它以SMS方式完成监测系统的无线双向数据传输,其作用与TC35I模块相当。无线Modem可选用Siemens公司的GSM无线通信终端TC35IT。它是用无线通信模块TC35I实现的终端产品,可直接应用于监控系统而不需进行二次开发。该终端在功能、特点、技术指标及使用方法等方面与TC35I模块完全相同,但其RS-232串行口为EIA电平,可直接与PC机的COM口相连接。
监测计算机是整个监测系统的监控终端,它既是转子温度采集单元参数设置命令的发出者,又是转子温度数据的最终接收者。监测计算机通过COM口并利用AT命令实现对无线Modem(TC35IT终端)的控制,从而以SMS方式完成监测系统的无线双向数据传输。一方面,监测计算机对收到的转子温度数据短信息进行解码,得到电机转子温度的测量数据,最后进行数据处理、温度显示及超限报警,实现电机转子温度的在线监测。另一方面,监测计算机将命令信息打包成命令短信,经TC35IT终端发送到转子温度采集单元,实现对转子温度采集单元的在线参数设置。本文监测计算机选用抗干扰、防静电、防尘、防振的工控机(工业PC机)。
4 结语
油气润滑系统的组成及工作原理 篇5
油气润滑系统是一台油气装置(泵站)、电控柜、气动组件、主分配器以及油气混合器等组成，
2、系统主要技术参数
泵站主要参数：
公称压力：10MPa
空气压力：0.3―0.6
空压油压：1：25
润滑油介质、100mm2/S
供油量：6ml/行程
过滤精度：10um
组成原理与系统结构 篇6
近几年来，随着人们对铁路对运营速度的需求越来越高，动车组得到大力发展。运营速度的提高，必然会对动车组的门控系统的组成及控制提出更高的要求，以提高运营过中
安全性和舒适性。目前动车组普遍采用高性能的电控气动塞拉门，其主要特点可以满足高速运营下的密闭性与安全行。
1 塞拉门的组成结构
1.1 基础部件
基础部件由上、下滑道、密封件由门框前压条、后压条、上压条、下防护罩和胶条等组成(在车门关闭时实现门页与车体的密封)，导向件由上、下导轨组成，门页导向轮在导轨内实现车门的摆塞运动。定位缓冲通过橡胶缓冲头克服车门在开/关终了位置的冲击。门扇由门页(含橡胶密封胶条)、锁扣、隔离锁、携门架和下支架组成，详见图1。
1.2 承载驱动机构
承载驱动机构由支架、长导柱、短导柱、直线轴承和驱动气缸等组成。承载机构承受门扇的所有垂直重量，门扇在驱动气缸的作用下通过直线轴承在长、短导柱上的运动实现车门的摆塞运动。
1.3 操纵装置
由内操作装置、外操作装置、连动机构和手控开关装置(紧急解锁)组成。
2 车门控制原理
CRH3型动车组每辆车有一个车门控制单元(此门控单元又称主门控单元)与车辆总线(MVB)相连，该门控单元再通过CAN总线与本车的其它门控单元连接。车门控制单元可以完成内外车门的全部控制功能。CRH3型动车组的侧门控制主要是通过网络进行控制，这种控制方式的优点是控制智能方便，实现的功能可以更加复杂。但是根据线上运营情况，由于电磁干扰等一些问题的影响，使得网络传输出现故障，从而导致侧门控制出现故障。
因此可以考虑采用通过列车线控制集控开关门、使能控制，网络和门控单元通过MVB进行通信，对门的状态及故障信息进行实时监控。每辆车内设有一个主门控单元，三个从门控单元，主门控单元通过CAN线在三个门控单元之间进行内部通信。
2.1 实现功能
动车组侧门的控制需要实现以下功能：集控开关门功能、本地开关门功能、手动隔离功能、紧急解锁功能、防挤压功能。
2.2 各功能实现原理
2.2.1 集控开关门
集控开关门是指有司机通过司机台对门进行的控制。
集控开门控制需要满足以下条件才可以实施操作：
(1)占用司机室或换端。
(2)未隔离状态。
(3)速度小于5KM/H。
(4)无关门指令。
(5)使能指令被激活。
集控关门控制可以通过开门列车线失电实现关门控制。
2.2.2 本地开关门
本地开关门是指乘客及乘务员可以通过每个侧门上的开关门按钮对门进行控制。本地开关门控制通过门控单元内部软件进行控制，其可控的前提条件条件：
(1)门控单元接收到速度小于5KM/H的硬线信号。
(2)门控单元接收到使能列车线继电器得电信号。
2.2.3 手动隔离
当侧门系统出现故障时，乘务人员可以通过四角钥匙，对门进行电气隔离，隔离后门处于锁闭状态，门控单元对开门信号进行屏蔽，隔离信号通过MVB反馈给TCMS，对门的状态进行监控。
2.2.4 紧急解锁
侧门的内外两侧设有紧急解锁装置。在紧急情况下，通过紧急解锁装置将门与电子-气路系统隔离并实现机械解锁，实现手动开门。当列车行驶速度低于15km/h时，紧急解锁装置将起作用。
2.2.5 防挤压功能
侧门扇上应安装感应器(边缘)，当门扇与门框间有人或有障碍物时，感应器可以立即启动门重新开启。在感应装置感应到有人或障碍物被挤压的情况下，具体需要实现的功能可以通过门控单元内部逻辑电路来实现。
3 结论
动车组的侧门控制采用硬线控制，将硬线信号通过高电平的形式给门控单元，门控单元将内部逻辑对门进行控制。四个门控单元通过CAN线进行通信。网络主要以监控为主，主要监控侧门的开到位信息、关锁到位信息、紧急解锁信息及故障信息。本文的控制设计思路优点是实现功能全面，安全性能提高、控制上简单方便、检修方便、能够有效的摆脱网络出现故障后对门控的影响。
摘要：本文主要对动车组侧门的控制原理进行分析,根据实际运营过程中出现的故障,提出硬线控制,网络监控的控制设计思路,此思路可以有效的解决由于网络传输故障导致的门控故障问题。
关键词：动车组,侧门,控制
参考文献
[1]李淑俊.浅谈客车塞拉门的原理及应用[J].铁道车辆,2002(5):6-10.
[2]张曙光.京沪高速铁路系统优化研究[M].北京:中国铁道出版社,2009.
[3]鄢桂珍,宋正飞.铁路客车用自动塞拉门[J].铁道车辆,2000(38):34-44.
组成原理与系统结构 篇7
数控卧式铣镗床是具有最广泛用途的一种万能性机床, 属于量大面广的机床之一, 其工作性能以镗、铣削为主, 也可进行钻孔、扩孔、锪平面、车端面、车外圆等多种工序的加工, 特别适宜加工多孔系、孔距要求较精确的箱形零件。TK6816系列型数控卧式铣镗床是在刨台卧式铣镗床基础上增加了滑枕结构, 使机床功能更加完善。
1 TK6816系列型数控卧式铣镗床结构特点
1.1 横向床身及工作台滑座拖动 (X向)
TK6816系列数控卧式铣镗床机床床身刚性好。普通工作台的床身导轨采用矩形滑动镶钢导轨, 工作台滑座采用聚四氟乙烯软带贴塑, 该导轨形式具有承载能力大、运动平稳、减振性好、定位精度高等优点;静压工作台的床身采用闭式静压结构导轨, 该种导轨副依靠在滑座和导轨之间形成的刚性油膜来起到承载重量和减小摩擦力的作用, 其特点是有很高的承载能力、摩擦系数极小、运动平稳、减振性好、定位精度高等。
在两导轨之间设有滚珠丝杠副, 滚珠丝杠两端由轴承座支承, 交流伺服电机通过减速箱与滚珠丝杠连接, 实现机床的X向移动, 其最高移动速度可达到9 m/min。
滚珠丝杠的双螺母由丝杠生产厂家预先调整好预应力, 以消除丝杠与螺母滚道之间的间隙, 滚珠丝杠在机床装配时, 已由机床制造厂对其施加了轴向预拉力, 目的是提高传动系统的刚度。
另外, 床身还设有导轨防护装置, 该防护装置为拉板式防护罩。该防护装置能够防止工件搬手等重物偶然掉落而损伤导轨, 还能挡住铁屑等杂物进入导轨擦伤导轨表面。
滑座在床身上作横向 (即X向) 移动的行程由撞块及电气开关控制, 电气开关固定在工作台滑座上, 电气开关为三单元组合式, 撞块固定在床身上, 分别控制零点和正负极限位置。
1.2 纵床身及立柱滑座拖动 (Z向)
TK6816系列数控卧式铣镗床机床的纵床身及立柱滑座拖动装置的传动原理与横床身及工作台滑座拖动原理基本一样, 即交流伺服电机通过减速箱将动力传到滚珠丝杠, 通过滚珠丝杠螺母将旋转运动转变为直线运动带动立柱前后移动, 实现机床的Z向移动。立柱滑座上还设有卸荷装置, 滚珠丝杠两端也是由轴承座支承, 为防止丝杠热变形产生挠度, 降低系统传动刚性, 轴承座上设有轴向预拉伸机构。
立柱滑座移动采用的也是矩形滑动镶钢导轨并设有导轨防护装置。
立柱滑座移动的行程是用固定在床身上的三个撞块及固定在滑座下端的三单元组合开关来控制的。它们分别是零点开关、正负极限开关。
1.3 立柱及主轴箱拖动 (Y向)
TK6816系列数控卧式铣镗床主轴箱的拖动由固定在立柱上的交流伺服电机通过弹性联轴器与滚珠丝杠直接连接。螺母将旋转运动变成直线运动, 带动主轴箱做上下移动。
主轴箱上下移动的行程开关为三单元组合式。它固定在主轴箱右侧, 立柱上固定有三个行程撞块, 它们分别是零点撞块、正负极限撞块。
在立柱导轨前面还设有导轨防护装置, 该防护装置为折叠式风琴防护罩。它具有轻便、压缩尺寸小等特点。它可有效的将金属切屑、冷却液等杂物隔挡在导轨外部, 避免了导轨的腐蚀、研伤, 延长了导轨的使用寿命。
另外, 本机床主轴箱平衡采用的是重锤平衡。机床整体结构如图1所示。
2 TK6816系列型数控卧式铣镗床系统组成
2.1 机床的主传动系统
TK6816系列数控卧式铣镗床机床的主轴作为独立的主轴组件安装在滑枕内。它是由主轴、主轴轴承、主轴套筒等组成。另外本机床配置主轴锥孔为ISO7:24 No 50规格的主轴。所用主轴轴承是德国IBC公司生产的产品 (或品质相同的其它公司产品) , 该轴承的接触角为25°。它具有转速高、调整方便等优点, 它即可承受径向载荷又可承受轴向载荷。为提高机床主轴刚度, 该系列轴承在装配中通过调整主轴螺母已对主轴轴承施加一定的预加载荷, 主轴轴承的润滑采用专用的主轴锂基润滑脂润滑。
2.2 机床的回转工作台
TK6816系列数控卧式铣镗床普通型工作台回转采用固定在工作台滑座上的交流伺服电机通过齿形带轮1∶2减速, 在经过双蜗轮蜗杆降速来驱动的。其中齿轮的消隙是通过双蜗轮蜗杆来实现的。
TK6816系列数控卧式铣镗床静压型工作台回转采用固定在工作台滑座上的交流伺服电机通过齿形带轮1:3减速, 在经过齿轮箱降速来驱动的。其中齿轮的消隙是通过齿轮箱中的两对斜齿轮来实现的。
工作台采用蝶簧夹紧, 液压松开装置, 且工作台上装有圆光栅测量装置。提高了工作台回转的定位精度。
2.3 冷却排屑系统
TK6816系列数控卧式铣镗床机床配有冷却排屑装置, 机床在切削过程中产生的金属切屑经安装在工作台滑座上接水盘排到两床身之间的链式排屑器中, 再由链式排屑器排到固定的地点或排屑车中。另外, 本机床还可选主轴中心出水 (内冷) 来完成金属切削过程中的高效冷却。
2.4 润滑系统
主轴箱润滑装置:主轴箱里的润滑油经过冷却箱冷却注入主轴箱中, 对箱中的齿轮、轴承进行润滑, 同时实现了主轴箱的冷却。当油箱液位低至油标位置, 此时要及时注油, 否则将会造成齿轮或轴承的损坏。
丝杠导轨润滑装置:本机床的导轨与滚珠丝杠采用稀油润滑方式, 润滑泵站设在滑座上面。润滑泵站选用的是国内名牌产品。润滑泵站的容积为8 L, 调整压力为2 MPa, 电机功率为20 W左右, 该润滑泵站还设有油位报警装置。润滑油选用ISO-L-HG68号精密机床液压导轨油。润滑泵站还具有定时润滑装置, 即当接通控制系统电源时, 各坐标均发出润滑脉冲, 以后通过调整PLC每隔1 h发生一次润滑脉冲, 润滑间隔的时间通过调整PLC而改变。
滚珠丝杠轴承润滑:本机床各坐标的滚珠丝杠轴承均采用脂润滑形式 (锂基润滑脂) 润滑脂在出厂时已经注入, 最低限度在使用五年之后, 要进行清理, 并重新注入新的润滑脂。
主轴轴承润滑:主轴轴承的润滑采用脂润滑, 主轴轴承必须每隔五年重新注入新润滑脂, 必须使用专用的主轴润滑脂, 在注入新的润滑脂之前应彻底清洗轴承, 清洗完毕后, 按润滑规定注入新的润滑脂。
平衡重锤链润滑:平衡重锤链必须在运行的前六周内每周重新润滑一次。以后则每两个月润滑一次。为了向重锤链注油, 主轴箱必须下降到最低位置, 然后卸下顶部的导轨防护罩, 并用油刷向平衡重锤链涂钙基润滑油。
为保证机床正常工作, 要经常检验润滑油箱油量是否充足, 当液位降至液位计的四分之一时为极限位置, 就应立即向润滑油箱补充新的润滑油。各润滑点润滑部位如图2所示。
每月检查滤油器滤芯并根据情况需要更换, 保证油液净化精度范围在10~20μm。各润滑油箱每6个月换油一次, 逾期未更换或使用推荐油品以外的油料时, 可能造成机械故障。
2.5 机床检测系统
TK6816系列数控卧式铣镗床检测系统有两种形式, 一种为半闭环形式 (编码器) , 一种为闭环形式 (光栅尺) , 可供用户自行选择。
3 结语
TK6816系列数控卧式铣镗床作为一种用途广泛的万能加工机床, 大量的应用于重工产业, 汽车产业, 船舶制造业, 无论是作为机床使用的操作者, 还是机床制造的设计者, 都应当对机床的机构特点与系统组成有清晰的认识和了解, 才能在机床的使用和设计过程中得心应手。
参考文献
[1]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].第3版.北京:机械工业出版社, 2004
[2]成大先.机械设计手册[M].第4版.北京:化学工业出版社, 2002
