基于单片机的工业顺序控制系统设计
【设计题目】
基于单片机的工业顺序控制系统设计
【设计要求】
在工业控制过程，如冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些断续生产过程，按某种程序有规律地完成预定的动作，对这类断续生产过程的控制称顺序控制，例如注塑机工艺过程大致按“合模→注射→延时→开模→产伸→产退”顺序动作，用单片机最容易实现这类过程的控制。要求如下：
（1）单片机的P1.0—P1.6模拟控制注塑机的七道工序，通过缓冲器74LS240控制七只发光二极管的点亮，P1口输出高电平有效信号，经74LS240反向后驱动发光二极管(VL1~VL7)，按VL1~VL7顺序先后分别亮1~7秒，依次循环。（2）P3.3用作外故障输入模拟端口，再P3.3口送“0”时，能不断发出告警，P1.7口作为报警声音输出，经功放驱动扬声器。故障排除时，程序应从刚才报警的那道工序继续执行。
【设计过程】
1.【方案设计】
硬件：单片机可以实现时序控制、时间控制等，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，因此选择单片机作为控制芯片。
软件：单片机晶振为12MHZ，一个单指令周期为12个机器周期，以此写出延时1~7秒的汇编程序。
图-1系统框图
2.【器件选择】
8031单片机、74LS240、9012晶体管、数码管、扬声器
图-2 74LS240管脚图
74LS240是一种芯片，对发光二极管起缓冲反相器的作用。
图-3 8031管脚图
下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。1）、主电源引脚VCC和VSS
VCC——（40脚）接+5V电压；
VSS——（20脚）接地。
2）、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。
3）、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP
①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC 引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。
VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VCC 主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±0.5V）内，VPD 就向内部RAM提供备用电源。
②ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。
对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。
③PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。
④EA/VPP（引脚）：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存
储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。
对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V 的编程电源（VPP）。
4）、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）
①P0口（39脚至32脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。
②P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2的外部控制端。对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。
③P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。
④P3口（10脚至17脚）：是准双向8位I/O口，在MCS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL 负载。
作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。
作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。
值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。
表 P3各口线的第二功能定义
口线引脚第二功能
P3.0 10 RXD（串行输入口）
P3.1 11 TXD（串行输出口）
P3.2 12 INT0（外部中断0）
P3.3 13 INT1（外部中断1）
P3.4 14 T0（定时器0外部输入）
P3.5 15 T1（定时器1外部输入） P3.6 16 WR （外部数据存储器写脉冲） P3.7 17 RD （外部数据存储器读脉冲）
3.【软件设计】 1）.实验流程图
图-3 程序框图
2）.实验源程序
ORG 0013H
LJMP HA2S3
ORG 0580H
HA2S: MOV P1,#07FH
ORL P3,#00H
HA2S1: JNB P3.4,HA2S1
ORL IE,#84H
主程序：
中断服务子程序：
ORL IP,#04H
MOV PSW,#00H
MOV SP,#53H HA2S2: MOV P1,#01H
ACALL DELAY1
MOV P1,#02H
ACALL DELAY2
MOV P1,#04H
ACALL DELAY3
MOV P1,#08H
ACALL DELAY4
MOV P1,#10H
ACALL DELAY5
MOV P1,#20H
ACALL DELAY6
MOV P1,#40H
ACALL DELAY7
SJMP HA2S2
HA2S3: MOV B,R2
HA2S4: MOV P1,#07FH
MOV 20H,#0A0H HA2S5: SETB P1.7
ACALL HA2S6
CLR P1.7
ACALL HA2S6
DJNZ 20H,HA2S5
CLR P1.7
ACALL HA2S6
JNB P3.2,HA2S4
MOV R2,B
RETI
HA2S6: MOV R2,#10
D0：MOV R5，#125 D1：MOV R6，#2
D2：DJNZ R6，D2
DJNZ R5，D1
DJNZ R4，D0
RET
DELAY1：MOV R4，#20
D10：MOV R5，#125
D11：MOV R6，#200
D12：DJNZ R6，#D12
DJNZ R5，D11
DJNZ R4，D10
RET
DELAY2： MOV R4，#40
D20：MOV R5，#125
D21：MOV R6，#200
D22：DJNZ R6，D22
DJNZ R5，D21 DJNZ R4,D20
RET
DELAY3： MOV R4，#60
D30：MOV R5，#125
D31：MOV R6，#200
D32：DJNZ R6，D32
DJNZ R5，D31 DJNZ R4,D30
RET
DELAY4： MOV R4，#80 D40：MOV R5，#125 D41：MOV R6，#200 D42：DJNZ R6，D42 DJNZ R5，D41 DJNZ R4,D40 RET
DELAY5： MOV R4，#100 D50：MOV R5，#125 D51：MOV R6，#200 D52：DJNZ R6，D52 DJNZ R5，D51 DJNZ R4,D50 RET
DELAY6： MOV R4，#120 D60：MOV R5，#125 D61：MOV R6，#200 D62：DJNZ R6，D62 DJNZ R5，D61 DJNZ R4,D60 RET
DELAY7： MOV R4，#140 D70：MOV R5，#125 D71：MOV R6，#200 D72：DJNZ R6，D72 DJNZ R5，D71 DJNZ R4,D70 RET
END
【安装调试】
1、P3.4连K1，P3.3连K2，P1.0—P1.6分别连到L1—L7，P1.7连SIN（电子音响输入端）。
2、K1开关拨在上面，K2拨在上面。
3、用连续方式从起始地址0580H开始运行程序（输入0580后按EXEC键），此时应在等待开工状态。
4、K1拨至下面（显低电平），各道工序应正常运行。
5、K2拨至下面（低电平），应有声音报警（人为设置故障）。
6、K2拨至上面（高电平），即排除故障，程序应从刚才报警的那道工序继续执行。
【电路安装】
图-4 系统电路图
【系统调试】
调试环境（仪器）
DVCC实验箱，计算机，导线若干。
调试方法
按图连接好线路，K1拨至下面（显低电平），各道工序应正常运行，可以看到VL1~VL7依次按照1~7秒分别亮起后熄灭，循环反复。若K2拨至下面（低电平），应有声音报警（人为设置故障）。K2拨至上面（高电平），即排除故障，程序应从刚才报警的那道工序继续，则设计实验成功。
【结果分析】
实验中延时的时间的计算为：DELAY1t=20*125*200*12*2/12000000=1S;
分别代表的含义为：20、125、200是循环的次数相乘，12代表一个指令周期为12个机器周期，2代表该指令周期为双指令周期，12000000表示晶振的频率，也是机器周期。
在实验中可以观察到VL1～VL7依次按照1～７秒间隔循环亮起。在故障出现时能够保护现场，待故障消除后从现场又开始循环。
【设计总结】
经过将近一周的单片机课程设计，终于完成了工业顺序控制的设计，本次设计过程，真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，此次在软件上是花费时间最多的，我们上网找资料，上图书馆，尽可能的了解有关于工业顺序控制这方面的知识。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步。
【参考文献】
【1】张大明.单片微机控制应用技术.北京：机械工业出版社，2006
【2】胡汉才.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，2007
【3】付家才.单片机控制工程实践技术.北京：化学工业出版社，2005
【4】余孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京：高等教育出版社，2006 【5】李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，2004
工业过程自动化技术专业（中德技术学院）人才培养方案 一、专业代码、名称 560303，工业过程自动化技术（专科） 二、培养目标 本专业培养具有良好的思想道德品质、国际视野和科学人文素养，具备生产过程自动化技术领域所需的职业素养、工程技术基础理论和一定的工程实践能力，能够从事系统分析、系统设计、系统运行等方面工作的应用型人才。 三、培养要求 本专业学生主要学习电路分析、电子技术、控制理论、单片机原理及应用、系统工程、检测技术及仪表、计算机控制技术与应用、工业过程控制及运动控制等方面的基本理论和基本知识，使学生受到较好的工程实践基本训练。 本专业培养的毕业生必须达到如下知识、能力和素质的培养要求： 1.掌握自动化专业必需的数学、自然科学、工程基础和专业相关知识，能够将所学知识用于解决工业生产过程控制系统中的问题。 2.能够针对工业生产过程控制系统及其网络的设计、开发、构建、实现、应用与改进等复杂工程问题给出设计方案；能够设计出满足控制系统特定需求的各个单元和系统，能够在该设计环节中激发创新意识，并综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 3.能够选择与使用典型的检索工具获取技术资源，能够使用相关的硬软件设计、开发、仿真软件对控制系统及其网络的设计、开发、构建、实现、应用与改进等复杂工程问题进行模拟和预测。 4.了解自动化专业领域和相关行业工程背景和应用现状，能够对其经济效益和社会影响进行合理分析和评价，在设计过程中综合考虑法律、安全、健康以及文化等制约因素，并能理解应承担的责任。 5.能够了解自动化领域相关职业和行业的生产、设计、研究与开发在环境保护和社会可持续性发展等方面的方针、政策，并能够理解和评价自动化工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 6.具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在自动化工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。 7.能够在多学科和交叉学科背景下的自动化工程实践团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。 8.能够与业界同行进行有效沟通和交流，能够根据需要撰写报告和设计文稿，能够在公众场合陈述发言、清晰表达或回应指令。能顺利阅读本专业的外文资料，具有一定的国际视野，能在跨文化背景下进行沟通和交流。 9.具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 四、主干学科 控制科学与工程、电气工程。 五、核心知识领域 控制理论、电路与电子技术、检测技术与仪表、计算机控制技术、工程设计、电力电子、电机拖动及运动控制、过程控制工程。 六、核心课程
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
实验一P1口亮灯实验 实验目的 ⑴学习P1口的使用方法； ⑵学习延时子程序的编写。 实验预备知识 ⑴P1口对准双向口，每一位都可独立地定义为输出线或输入线。 ⑵本实验中延时子程序采用指令循环来实现，机器周期(12/6MHz)*指令所需机器周期数*循环次数，在系统时间允许的情况下可以采用此方法。 实验内容 P1作为输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。 程序流程 实验电路 实验步骤 P1.0～P1.7用插针连至L1～L8，运行程序后，观察发光二极管闪亮移位情况。 思考 改变延时常数，使发光二极管闪亮时间改变。 修改程序，使发光二极管闪亮移位方向改变。
实验二 P3.3口输入，P1口输出 实验目的 掌握P3口P1口简单使用。 实验内容 P3.3口输入一脉冲，P1口按位加一方式点亮发光二极管。程序流程 实验电路
实验步骤 ⑴P3.3用插针连至K1，P1.0～P1.7用插针连至L1～L8。 ⑵编译、装载、连续运行。 ⑶开关K1每拨动一次，L1～L8发光二极管按位加一点亮。 思考 修改程序，使发光二极管左移方式点亮。
实验三工业顺序控制(中断控制) 实验目的 掌握工业顺序控制程序的简单编程：中断的使用。 实验预备知识 在工业控制中，象冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些继续生产过程，按某种顺序有规律地完成预定的动作，对这类继续生产过程的控制称顺序控制，倒注塑机工艺过程大致按“合模→注射→延时→开模→产伸→产退”顺序动作，用单片机最易实现。 实验内容 MCS-51的P1.0～P1.6控制注塑机的七道工序，现模拟控制七只发光二极管的点亮，低电平有效，设定每道工序时间转换为延时，P3.4为开工启动开关，高电平启动。P3.3为外部故障输入模拟开关，低电平报警，P1.7为报警声音输出，设定6道工序只有一位输出，第七道工序三位有输出。 程序流程
“化工混料过程”控制系统设计 1 分析研究被控对象与明确控制任务 1.1分析研究被控对象 图1.1.1是一个典型的化工混料过程，两种配料（配料A和配料B）在一个混合罐中由搅拌器混合，混合后的产品通过一个排料阀排出混料罐。 图1.1.1 搅拌系统示意图 系统中各个区域被控对象的工艺要求描述如下： 配料A和配料B区域： z每种配料的管道都配备有一个入口阀、一个进料泵以及一个进料阀； z进料管安装有流量传感器； z当急停按钮被按下时，进料泵运行立即停止； z当罐的液面传感器指示罐满时，进料泵运行立即停止； z当排料阀打开时，进料泵运行立即停止； z在启动进料泵后最开始的1秒中内必须打开入口阀和进料阀。 z在进料泵停止后（来自流量传感器的信号）阀门必须立即被关闭以防止配料从泵中泄露。 z进料泵的启动与时间监控功能相结合，换句话说，在泵启动后的7秒之内，流量传感器会报告溢出。
z当进料泵运行时，如果流量传感器没有流量信号，进料泵必须尽可能快地断开。 z进料泵启动地次数必须进行计数。（维护间隔） 混合罐区域： z当急停按钮被按下时，搅拌电机的启动必须被锁定。 z当罐的液面传感器指示“液面低于最低限”时，搅拌电机的启动必须被锁定。 z当排料阀打开时，搅拌电机的启动必须被锁定。 z搅拌电机在达到额定速度时要发出一个响应信号。如果在电机启动后10秒内还未接收到信号，则电机必须被断开。 z必须对搅拌电机的启动次数进行计数（维护间隔）。 z在混合罐中必须安装三个传感器： ――罐装满：一个常闭触点。当达到罐的最高液面时，该触点断开。 ――罐中液面高于最低限：一个常开触点。如果达到最低限，该触点 关闭。 ――罐非空：一个常开触点，如果罐不空，该触点闭合。 排料区域： z罐内产品的排出由一个螺线管阀门控制。 z这个螺线管阀门由操作员控制，但是最迟在“罐空”信号产生时，该阀门必须被关闭。 z当急停按钮被按下时，打开排料阀必须被锁定。 z当罐的液面传感器指示罐空时，打开排料阀必须被锁定。 z当搅拌电机在工作时，打开排料阀必须被锁定。 1.2明确控制任务 该“工业搅拌过程”是一个典型的顺序控制，本次设计，准备采用“上位机监控” + “下位机控制” + “操作面板”的方式对整个“工业搅拌过程”进行控制。
上一节介绍的PLC控制程序的设计过程，是在确定了输入、输出关系后，根据设计人员的直觉和经验直接进行梯形图设计，这种方法称为经验设计法。对于一些简单的控制任务，经验设计法确实是一种简洁有效的方法，而面对复杂的控制要求，用经验设计法就显得非常困难，并存在着以下的问题： （1）设计方法很难掌握，设计周期长 用经验法设计系统的梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性。对于各种不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时，用大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能。由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些应该加以考虑的问题。修改某一局部电路时，很可能会“牵一发而动全身”，对系统的其它部分产生意想不到的影响。因此梯形图的修改也很麻烦。往往花了很长的时间还得不到一个满意的结果。 （2）装置交付使用后维修困难 用经验法设计出的梯形图往往看上去非常复杂。对于其中某些复杂的逻辑关系，即使是设计者的同行，分析起来都很困难，更不用说维修人员了。这给PC控制系统的维修和改进带来了很大的困难。 事实上，对于PLC所擅长的离散型控制场合，不管控制任务有多复杂，通过细心分析就会发现，所谓的控制过程就是在PLC的指挥下，系统状态发生变化的过程。所以，只要把系统的状态从工艺要求中分离出来，控制问题也就迎刃而解了。系统状态的变化是有规律的，一般是按顺序一步一步地进行的，在此基础上，人们总结形成了一种科学有效的程序设计方法，称为顺序设计法或步进梯形图设计。 7.7.1 顺序功能图基本概念 顺序设计法或步进梯形图设计的概念是在继电器控制系统中形成的，步进梯形图是用有触点的步进式选线器（或鼓形控制器）来实现的。但是由于触点的磨损和接触不良，工作很不可靠。上世纪70年代出现的控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成。因为其功能有限，可靠性不高，已经基本上被PC替代。可编程序控制器的设计者们继承了前者的思想，为控制程序的编制提供了大量通用和专用的编程元件和指令，开发了供编制步进控制程序用的功能表图语言，使这种先进的设计方法成为当前PC梯形图设计的主要方法。 这种设计方法很容易被初学者接受。对于有经验的工程师，也会提高设计的效率。程序的调试、修改和阅读也很容易。 顺序功能图的设计步骤 （1）首先根据系统的工作过程中状态的变化，将控制过程划分为若干个阶段。这些阶段称为步（Step）。步是根据PC输出量的状态划分的。只要系统的输出量的通/断状态发生了变化，系统就从原来的步进入新的步。在各步内，各输出量的状态应保持不变，如图7.48所示。 图7．48状态步的划分 （2）各相邻步之间的转换条件。转换条件使系统从当前步进入下一步。常见的转换条件有限位开关的通/断，定时器、计数器常开触点的接通等。转换条件也可能是若干个信号的与、或逻辑组合。 （3）画出顺序功能图或列出状态表。 （4）根据顺序功能图或状态表，采用某种编程方式，设计出系统的梯形图程序。 顺序功能图又称为功能表图，它是一种描述顺序控制系统的图解表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言。它能形象、直观、完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。 功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等元素组成。如果适当运用组成元素，就可得到控制系统的静态
第1章前言 随着工业的发展，人们越来越重视科学、稳定以及环保的生产生活方式；上述生产方式有赖于生产机器的稳定高效的运行，高效的运行可以利用一定的技术手段对设备进行改造达到目的，相应的，由于高效的生产方式，能量消耗的增加必然造成设备热能的散失加剧，这些热能使得设备的内部部件老化程度加快甚至故障，那么相应的冷却系统也就应运而生了。 水冷以其卓越的散热效果以及其经济性而倍受青睐，但是在水资源日益缺乏的今天，一次性的水冷无论从它的环保性以及其花费来说都不是好的选择，那么，一个经济高效的水循环系统就满足上述要求。 现在的水循环系统已经得到了广泛的运用，从大的如核电站，钢铁机加工企业到小的如电子，IT行业都有涉及，这其中前者占有绝大部分的份额。近些年，国家提出的节能减排的要求更加速了高效环保的水循环冷却系统的发展，这方面的技术也越来越受重视。 在PLC还未出现时候，传统的工业控制用的是继电器控制，这种控制电路有着不可抗拒的不利因素：安装不便，检修不易，不经济，抗干扰能力差；PLC 以其安装方便，经济耐用，可靠性高，抗干扰能力强等优点在近些年发挥了重大的作用，不少厂家纷纷把以前烦琐的线路改造成PLC控制。 所以，PLC及相关系统电路设计及运用对电气方向的大学生来讲是必备的技能，基于PLC的工业水循环电控系统的设计不论从技术的角度还是从发展的潜力都有着相当大的意义。 本篇论文从主电路的设计，控制检测电路的设计，电气设备的选择，PLC 的控制线路以及端口的分配和编程集中反映了工业水循环的电控系统的设计，调试，运用，从理论上描述了PLC控制水循环的运行机制，起到抛砖引玉的作用。
第2章可编程控制器的概述 可编程控制器，简称PC或PLC。它是20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，近年来，已被国内外广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业自动化的支柱产品。为了更好的认识可编程控制器，现在将从以下几个方面加以介绍。 2.1 可编程控制器的由来与定义 2.1.1可编程控制器的由来 20世纪60年代，计算机技术已开始应用于控制领域，但由于计算机技术本身的复杂性，编程难度高，难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因而未能广泛应用于工业控制。1968年美国最大的汽车制造商——通用汽车公司，为适应汽车型号的不断翻新，想寻找一种方法，在汽车设计时以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统，降低成本，缩短时间。设想把计算机的完备功能、灵活性和通用性等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，做成一种能适应工业环境的通用装置。并把计算机的编程方法和输入方法加以简化，用面向控制过程、面向问题的“自然语句”进行编程，使得不熟悉计算机的人也能方便使用。装置的要求充分体现在提出的招标指标中： 1）编程简单，可在现场修改程序； 2）维护方便，最好是插件式； 3）可靠性高于继电器控制柜； 4）体积小于继电器控制柜； 5）可将数据直接送入管理计算机； 6）在成本上可与继电器柜竞争； 7）输入可以是交流115V； 8）在扩展时，原有系统只需作很小变更； 9）输出交流115V以上，2A以上，能直接驱动电磁阀； 10）用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 根据招标要求，一年以后，美国数字设备公司率先研制出第一台可编程控
华东交通大学理工学院 Institute of Technology. East China Jiaotong University 课程（论文） 题目工业过程控制系统发展与趋势 分院：电信分院 专业：电力牵引与传动控制 班级：12电牵1班 学号： 学生姓名： 指导教师：李杰 起讫日期：2015.11-2015.12
摘要 工业自动化技术的应用与发展，是工业技术改造﹑技术进步的主要手段和技术发展方向。本文主要介绍了工业自动化技术的特点及其对现阶段我国产业结构优化升级的重大推动作用。 关键词：工业自动化技术；技术进步；产业结构
Abstract The application and development of industrial automation technology is the main method and technology development direction of industrial technological transformation and technological progress. This paper mainly introduces the characteristics of industrial automation technology and its important role in promoting China's industrial structure optimization and upgrading at present. Key words: industrial automation technology; technological progress; industrial structure
过程控制系统论文关于过程控制的论文 高炉TRT过程控制系统的研究与应用 摘要：TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公的节能环保装置。TRT机组运行的关键是：在任何时刻，都不能影响高炉的炉顶压力。 关键词：PLC；可靠性；PID；自动控制 1 概述 TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 2 高炉TRT过程控制系统工艺简介 目前，作为我国高炉节能、降噪、环保的能量回收装置TRT，不可避免在运行过程中出现紧急停机现象。特别是目前高炉普遍的塌料现象，如果对于系统的过程控制方案采取不当，将会导致高炉炉顶压力迅间增大，以至“憋压”。当压力超上限，就迫使TRT紧急跳车，使机组及时的退出静叶对高炉顶压的自动调节。当快切阀门关闭以后，调节高炉顶压的控制权就交给两个液压伺服控制的旁通阀（快开阀）。在国内TRT的发展历史上，由于所选择的控制系统方案不当而导致了多次事故的发生，一般情况下很容易将透平止推瓦损坏，更为严重的是由于炉顶压力的迅间增大，给高炉造成了极大的危险和危害，以至被迫停炉，影响了生产。 3 关键技术 通过参照TRT工艺的要求，对机组紧急停机时的高炉顶压调节采取了前馈-反馈（FFC-FBC）控制方案。该控制方案综合了前馈控制与反馈控制的优点，将反馈控制不易克服的干扰（高炉煤气流量）进行前馈控制，快速打开旁通阀，使高炉煤气形成畅通。但是由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，但不能完全保证顶压稳定，如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此就对该过程采取了前馈-反馈控制（也称为复合控制）。机组发电运行阶段，高炉顶压的控制权交给了透平静叶，具有一定的干扰。如果不选择合适的控制方案，则也将影响高炉炉顶压力。为了提高系统的抗干扰能力，我们对这一过程采取了串级控制通过静叶来调节高炉顶压，目前，在国内很多公司TRT控制设备通常在TRT自动投入的时候，通常采取顶压功率复合控制，他们把功率PID调节器输出与顶压PID调节器输出的最小值作为顶压功率复合调节的输出。这种控制方案的实施在抗干扰能力方面稍逊于串级控制思想方案的调节。因为一般在设备运行过程中，高炉煤气发生量随时变化，除此之外，煤气的温度及透平入口的压力也时刻在发生变化，这将会造成静叶的开度时刻的改变，这就是调节过程中产生的干扰因素。为此要克服对高炉顶压调节的干扰，采取串级控制回路调节是山东莱钢银前1000m3高炉TRT系统控制的一大亮点。这种调节方案的实施稳定的调节高炉的炉顶压力，设备运行稳定，也给操作人员带来了便利。从高炉TRT串级调节系统方框途中可以看出，该系统有两个环路，一个内环（副环）和一个外环（主环）。PID调节器是主调节器，伺服控制器是副调节器。主被控变量为高炉炉顶压力，透平静叶的开度为副变量。主控制器的输出是副控制器的给定，而副控制器的输出直接送到电液伺服阀。在该串级控制系统中，主环是一个定值控制系统，而副回路是一个随动系统。对于本系统采取串级控制思路有如下好处：首先，从TRT系统的串级调节方框图上可以看出，由于副回路的存在，改善了对象（高炉炉
河北工业大学计算机硬件技术基础（MCS-51）2007年课程设计 报告 一、题目：工业顺序控制 二、问题的提出 1．目的： （1）培养学生综合利用MCS-51单片机的软硬件知识进行程序设计的能 力，解决一些实际问题。 （2）进一步加深对MCS-51单片机内部结构和程序设计方法的理解。 （3）提高学生建立程序文档、归纳总结的书面表达能力。 （4）通过查阅和网上搜索资料，提高学生独立获取知识的能力。 （5）在设计的全过程中，通过理论与实践相结合，培养和提高学生的实 践能力和创新能力。 三、总体设计 1、分析问题的功能 在工业控制中，像冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些继续生产过程，按某种顺序有规律的完成某种预定的动作，对这类继续生产过程称为顺序控制，倒注塑机工艺大致按“合模－注射－延时－开模－产伸－产退”顺序工作。 P1.0~P1.6代表控制注塑机的七道工程，模拟控制七只发光二极管的点亮，低电平有效，设每道工序时间为延时，P3.4为开工启动开关，低电平启动，P3.3为外部故障输入模拟开关，低电平报警，P1.7为报警输出，前六道工序只有一位输出，第七道工序中有三位输出。 2、系统总体结构设计 根据上述问题描述，本设计运用了两个中断，一个外部INT1中断,一个定时 器T/C1中断， 四、详细设计： 1、画出电路图；
2. 流程图
3、设计中的主要困难及解决方案 1）困难1 实现蜂鸣器与故障中断的同步 解决方法：当语句LOOP: JNB P3.3,LOOP 循环执行时，开定时器不断给蜂鸣器高低方波，这样，只要定时器一直开着，蜂鸣器就一直处于鸣响状态，直到外部中断解除。 LOOP: JNB P3.3, LOOP SETB P1.7 CLR ET1 RETI 定时器停止工作，工程回到端点继续执行。 2）困难2 各工序的用时应该不同 我们准备了几个不同的子程序，每个灯亮时就可以调用不同的子程序了，这样等量的时间就不同了。 三、程序清单 ORG 8000H AJMP MAIN ORG 8013H LJMP INT1SV ORG 801BH LJMP T1S MAIN: MOV SP, #5FH SETB EA ；允许CPU中断 SETB EX1 ；允许INT1中断 CLR IT1 ；INT1为电平触发 L0: JNB P3.4, L1 AJMP L0 ；是否开工？ L1: ；第一道工序 SETB P1.7 CLR P1.0 ACALL DLAY L3: SETB P1.0 ；第二道工序 CLR P1.1 ACALL DLAYA AJMP L4 L4:SETB P1.1 ；第三道工序 CLR P1.2 ACALL DLAYB AJMP L5 L5: SETB P1.2 ；第四道工序
工业过程控制系统(DCS) ?西门子PCS7系统介绍 ?PCS7系统高达的应用 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 西门子PCS7系统介绍 西门子为了应对制造业、过程工业和楼宇自动化行业中的挑战，提出了自己的独特解决方案—全集成自动化（TIA）和全集成能源管理（TIP）的驱动与自动化的解决方案，适用于各种行业。 SIMATIC PCS7过程控制系统是全集成自动化（TIA）的核心部分，为生产、过程控制和综合工业中所有领域实现统一且符合客户要求的自动化平台。 通过采用 SIMATIC PCS 7 的全集成自动化解决方案，可实现一致性的数据管理、通讯和组态，性能优异并可前瞻性地确保满足典型的过程控制系统应用需求。 ?简单而可靠的过程控制 ?用户友好的操作和可视化，并可通过因特网实现 ?系统范围内功能强大、快速、一致性的工程与组态 ?系统范围内的在线修改 ?在各个层级的系统开放性 ?灵活性和可扩展性 ?与安全相关的自动化解决方案 ?广泛的现场总线集成 ?仪表与控制设备的资产管理（诊断、预防性维护和维修） 1. PCS7工程组态系统—ES SIMATIC管理器是工程组态控制的控制中心，是工程组态工具套件的综合平台，同时也是SIMATIC PCS7过程控制系统所有工程组态任务的组态基础。SIMATIC PCS7项目各个方面的创建、管理、归档和记录都在这里进行。
单片机程序的设计 程序设计是单片机开发最重要的工作，程序设计就是利用单片机的指令系统，根据应用系统(即目标产品)的要求编写单片机的应用程序，其实我们前面已经开始这样做过了，这一课我们不是讲如何来设计具体的程序，而是教您设计单片机程序的基本方法。不过在讲解之前还是有必要先了解一下单片机的程序设计语言。一.程序设计语言这里的语言与我们通常理解的语言是有区别的，它指的是为开发单片机而设计的程序语言，如果您没有学过程序设计可能不太明白，我给大家简单解释一下，您知道微软的VB，VC吗?VB，VC就是为某些工程应用而设计的计算机程序语言，通俗地讲，它是一种设计工具，只不过这种工具是用来设计计算机程序的。要想设计单片机的程序当然也要有这样一种工具(说设计语言更确切些) 单片机的设计语言基本上有三类： 1.完全面向机器的机器语言机器语言就是能被单片机直接识别和执行的语言，计算机能识别什么?以前我们讲过--是数字"0"或"1"，所以机器语言就是用一连串的"0"或"1"来表示的数字。比如：MOV A，40H；用机器语言来表示就是11100101 0100000，很显然，用机器语言来编写单片机的程序不太方便，也不好记忆，我们必须想办法用更好的语言来编写单片机的程序，于是就有了专门为单片机开发而设计的语言： 2.汇编语言汇编语言也叫符号化语言，它使用助记符来代替二进制的"0"和"1"，比如：刚才的MOV A，40H就是汇编语言指令，显然用汇编语言写成的程序比机器语言好学也好记，所以单片机的指令普遍采用汇编指令来编写，用汇编语言写成的程序我们就叫它源程序或源代码。可是计算机不能识别和执行用汇编语言写成的程序啊?怎么办?当然有办法，我们可以通过"翻译"把源代码译成机器语言，这个过程就叫做汇编，汇编工作现在都是由计算机借助汇编程序自动完成的，不过在以前，都是靠手工来做的。 值得注意的是，汇编语言也是面向机器的，它仍是一种低级语言。每一类计算机都有它自己的汇编语言，比如：51系列有它的汇编语言，PIC系列也有
过程控制仪表与系统 题目：工业含硫废气控制系统方案设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级：测控技术与仪器1503班 学号： 7 学生姓名：王哲 教师：李飞
工业含硫废气控制系统方案设计 摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。 关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器 1 引言 含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。 废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。 冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。 焚烧炉要控制温度在600-800℃，保证尾气可以充分燃烧，对环境和人的健康都没有危害。 温度控制系统可采用的方法有双闭环串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统、分程控制系统等。
单片机程序设计方法总结 程序设计是单片机开发最重要的工作程序设计就是利用单片机的指令系统根据应用系统即目标产品的要求编写单片机的应用程序其实我们前面已经开始这样做过了这一课我们不是讲如何来设计具体的程序而是教您设计单片机程序的基本方法不过在讲解之前还是有必要先了解一下单片机的程序设计语言这里的语言与我们通常理解的语言是有区别的它指的是为开发单片机而设计的程序语言如果 您没有学过程序设计可能不太明白我给大家简单解释一下您知道微软的VB VC 吗VB VC 就是为 某些工程应用而设计的计算机程序语言通俗地讲它是一种设计工具只不过这种工具是用来设计计 算机程序的要想设计单片机的程序当然也要有这样一种工具说设计语言更确切些单片机的设计 语言基本上有三类: 1 .完全面向机器的机器语言 机器语言就是能被单片机直接识别和执行的语言计算机能识别什么以前我们讲过--是数字0 或1 所以机器语言就是用一连串的0 或1 来表示的数字比如MOV A 40H 用机器语言来表示就是 11100101 0100000 很显然用机器语言来编写单片机的程序不太方便也不好记忆我们必须想办法 用更好的语言来编写单片机的程序于是就有了专门为单片机开发而设计的语言 2. 汇编语言 汇编语言也叫符号化语言它使用助记符来代替二进制的0 和1 比如刚才的MOV A40H 就是汇编语言 指令显然用汇编语言写成的程序比机器语言好学也好记所以单片机的指令普遍采用汇编指令来编写 用汇编语言写成的程序我们就叫它源程序或源代码可是计算机不能识别和执行用汇编语言写成的程 序啊怎么办当然有办法我们可以通过翻译把源代码译成机器语言这个过程就叫做汇编,汇编工作现在 都是由计算机借助汇编程序自动完成的不过在很早以前它是靠手工来做的. 值得注意的是:汇编语言也是面向机器的,它仍是一种低级语言每一类计算机都有它自己的汇 编语言比如51 系列有它的汇编语言;PIC 系列也有它的汇编语言微机也有它自己的汇编语言它 们的指令系统是各不相同的也就是说不同的单片机有不同的指令系统它们之间是不通用的,这就
一、复习上次课内容 1、什么是标识符？ 答：标识符是程序员选择的名字，用来标识常量、变量、过程、段名等。 2、什么是伪指令？ 答：注释性的，没有对应的机器码，不令计算机做任何操作，不产生目标程序，不影响程序的执行。。 二、讲授新课 4.3分支程序设计 在很多实际问题中，都需要根据不同的情况进行不同的处理。这种思想体现在程序设计中，就是根据不同条件而转到不同的程序段去执行， 所示。 这就构成了分支程序。分支程序的结构有两种，如图4.2 图4.2（a）结构使用条件转移指令来实现分支，当给出的条件成立时，执行程序段Ａ，否则执行程序段Ｂ。 图4.2 (b) 结构使用散转指令JMP来实现多分支转移，它首先将分支程序按序号的值来实现分支转移。 分支程序的特点是改变程序的执行顺序，跳过一些指令，去执行另外一些指令。应注意：对每一个分支都要单独编写一段程序，每一分支的开始地址赋给一个标号。
在编写分支程序时，关键是如何判断分支的条件。在MCS-51系列单片机中可以直接用来判断分支条件的指令并不多，只有累加器为零（或不为零）、比较条件转移指令CJNE 等，MCS-51单片机还提供了位条件转移指令，如JC ，JB 等。把这些指令结合在一起使用，就可以完成各种各样的条件判断。 【例4-5】设补码X 放在内部RAM30H 单元中，函数Y 与X 有如下的关系 式： 试编写程序，根据X 的值求出Y ，并放回原单元。 解 取出X 后先做取值范围的判断，用累加器A 状态转移指令判断X 是否为0，用位状态转移指令判断X 是大于0还是小于0。程序流程图如图4.3所示。 程序如下： MOV A ，30H JZ ZER0 JNB ACC.7，PLUS
硬件课程设计实践报告顺序控制系统设计 学院： 班级： 姓名： 学号： 小组成员： 指导老师：
目录 一.设计任务与要求 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2要求 (3) 二.总体设计与说明 (4) 三.硬件框图与说明 (4) 3.1设备器材 (4) 3.2 8255原理及接线图 (4) 3.3 8253原理及接线图 (8) 四.电路原理图 (10) 五软件主要模块流程图 (12) 六源程序清单与注释……………………………………………………错误！未定义书签。 七问题分析与解决方案…………………………………………………….错误！未定义书签。5 八结论与体会 (16) 8.1 实验现象 (16) 8.1. 1 LED灯顺序亮起显示 (16) 8.1.2 LED灯出现故障显示 (18) 8.2 实验体会…………………………………………………..………… .20
九参考资料 (20) 一、设计任务与要求 1.1设计任务 顺序控制系统 顺序控制系统是一种按照一定顺序实现的微机系统，它是实现大型机组自动化，保证安全经济运行的重要措施。在影响系统完好率和投入率的诸多因素中，合理划分设计界面及人－机界面的设计是两个最重要的因素。顺序控制是自动控制领域中最基本应用又最广泛的一个方面,进入21世纪以来，它发展的非常迅速，在多个行业都有应用，备受人们的青睐。 随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，顺序控制在社会日常生活中的作用越来越受到人们的重视，经过前一阶段的学习和认识，我们做出了一个简单的顺序控制系统，用来模拟一些机器生产等，以及生产过程中出现安全隐患的排查情况等。 我们学习了微机原理与接口技术这门课程，课上我们学到了一些计算机硬件工作的基本原理，汇编语言程序设计方法，微型计算机接口技术，建立微型计算机系统的整体概念，初步形成微机系统软硬件开发的能力，我们决定通过这次大作业来指导督促自己的学习，培养学习的兴趣，使我们的学习更有针对性。根据课程设计的要求，我们用微机原理与接口实验仪来模拟机器的工作过程，用到了8253、8255、LED灯、开关等等，利用这些器件的工作原理可以模仿正常工作等一系列过程。在实现运行的过程中，我们利用汇编语言，利用上述几种芯片，增加对计算机硬件系统的了解和熟悉，培养创新能力和动手能力。 1.2 要求： 当电路正常时，整个电路中的灯顺序亮起，当遇到故障时，使灯顺序熄灭。
步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 （2）步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步，加热段可以
走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。 （3）步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点：（1）炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60 米长，一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。（5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。（8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。（ 9）生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。（ 10）产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。（ 11）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。
过程控制工程孙洪程答案 【篇一：过程控制工程教学大纲】 xt>过程控制工程 （process control engineering） 课程性质：专业主干课适用专业：机电一体化技术 学时分配：课程总学时：60学时其中理论课学时：60学时；实验 课学时：0学时；先行课程情况：先行课：高等数学、单片机原理 与应用、自动控制原理、传感器技术等；教材：孙洪程，李大宇， 翁维勤编著．《过程控制工程》．北京：高等教育出版社， 2013 年12月重印 参考书目：1、邵裕燊．过程控制工程．北京：机械工业出版社 2、何衍庆，俞金寿，蒋慰孙．工业生产过程控制．北京：化学工业 出版社 一、课程的目的与任务 过程控制工程是机电一体化技术专业开设的主干课之一，主要研究 工业生产过程中应用比较成熟的控制系统。 随着现代工业的迅速发展，对工业过程的要求也越来越高，用于工 业过程控制的自动化装置也迅速发展，因此对工业过程控制的要求 也随之提高。作为研究工业过程控制系统组成，基本控制规律，以 及工业过程控制系统的设计，投运的课程-----过程控制工程也越来越 受到重视，并使得该课程成为自动化相关专业的一门重要的专业课程。 本课程的任务是：使学生通过本课程的学习，获得工业过程控制系 统的基本理论、基本知识和基本技能，掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置 的原理与使用方法，掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参 数的整定方法，从而为从事与本课程有关的的技术工作打下一定的 基础。 二、课程的基本要求 本课程采用传统的课堂讲授模式，在课堂安排上，做到精讲教学内 容和学生课外自学、阅读相结合，使学生了解重点、认识难点，突 出重点、剖析难点，掌握重点、化解难点，提高学生解决问题能力；引导学生课前预习、课后复习，加深对其基础知识的巩固和对前沿 领域的了解。
（摘要与目录在最后） 第一章绪论 1.1机械手的概述 1.1.1机械手的简介 机械手是模仿着人手的部分动作，按照给定程序、轨迹和要求能实现自动抓取、搬运的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手叫做“工业机械手”。在实际生产中，应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产。尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境下，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，在机械加工、冲压、锻、铸、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等领域得到了越来越广泛的应用。 国内外对机器人及机械手所作的定义不尽相同。国际标准化组织对机器人的定义:机器人是一种能自动定位、可控的可编程的多功能操作机。这类操作机具有几个轴在可编程序操作下，能处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。 美国国家标准(NBS)对机器人的定义:“一种可编程，并在自动化控制下执行某种特定操作和移动作业任务的机械装置。”日本工业机器人协会对工业机器人的定义:“一种装备有记忆装置和最终执行装置，能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。”它又分为以下两种情况来定义:(1)工业机器人:“一种能执行与人的上肢类似动作的多功能机器。”(2)智能机器人:“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器。” 机械手由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如下图所示。
1.1.2机械手的类型 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定工作。它的特点是除具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电信号操作机械手来进行探测月球、火星等。第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用于解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的， 由主机驱动，除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。