2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  目 錄</b></p><p>  1 前言………………………………………………………………………………1</p><p>  2 國內外發(fā)展概況及現(xiàn)狀 …………………………………………………………………2</p><p>  3總體方案設計…………………………………………………………………………5</p&g

2、t;<p>  3.1 實驗裝置介紹…………………………………………………………………………5</p><p>  3.2 單回路反饋控制電路基本原理………………………………………………………5</p><p>  3.3 工藝方案的擬定………………………………………………………………………6</p><p>  3.4 CKP磨液壓系統(tǒng)的分析…………

3、……………………………………………………8</p><p>  4 實驗裝置的工藝部分設計及設備選型…………………………………………………10</p><p>  4.1水泵的選擇………………………………………………………………………10</p><p>  4.2水管的選擇……………………………………………………………………………11</p><

4、;p>  4.3水龍頭的選擇………………………………………………………………………12</p><p>  4.4流量計的選擇……………………………………………………………………12</p><p>  4.5各種按鈕的選擇…………………………………………………………12</p><p>  4.6接觸器的選擇…………………………………………………………12&

5、lt;/p><p>  4.7 繼電器的選擇…………………………………………………………………13</p><p>  4.8 熔斷器的選擇…………………………………………………………13</p><p>  4.9 傳感器的選擇…………………………………………………………13</p><p>  4.10 電動執(zhí)行器的選擇……………………………

6、…………………………………14</p><p>  4.11 CPU的選擇……………………………………………………………………15</p><p>  4.12如何根據(jù)控制要求選擇PLC機型………………………………………16</p><p>  4.13 選擇單片機的理由………………………………………………………17</p><p>  5

7、設計計算…………………………………………………………………………………20</p><p>  5.1 水槽尺寸計算………………………………………………………………………… 20</p><p>  5.2 框架的材料選擇及尺寸的確定……………………………………………………… 20</p><p>  5.3 通過計算選擇各種電器元件…………………………………………

8、……………… 21</p><p>  6 結論………………………………………………………………………………………22</p><p>  參考文獻………………………………………………………………………………23</p><p>  致謝……………………………………………………………………………………24</p><p>  程序清單…………

9、…………………………………………………………………………25</p><p>  (一) 磨機與輔機控制程序清單………………………………………………………… 25</p><p>  (二) 液位與溫度等控制程序清單……………………………………………………… 29</p><p>  附錄…………………………………………………………………………………………30<

10、;/p><p>  過程裝備與控制工程專業(yè)綜合實驗設計</p><p> ?。ǔR?guī)量檢測與控制部分)</p><p>  摘要: 為了滿足教學科研的需要,本課題設計了用于流量、液位、溫度、壓力等控制與檢測的綜合實驗臺。設計中采用了單回路反饋控制電路基本原理,將測量值與給定值進行比較,得到的偏差控制調節(jié)閥的開度,達到使水槽液位控制在給定值上。為了體現(xiàn)專業(yè)特色,還對立磨進

11、行了控制,將選粉機選出的細粉送到皮帶秤上,得到的重量被送入放大器,通過積分器運算后得到的數(shù)據(jù)與預先存儲的數(shù)據(jù)進行比較來控制進料量的多少。另外,磨輥上的力是通過液壓系統(tǒng)來控制的,較好地實現(xiàn)了設計要求。</p><p>  關鍵詞:綜合;控制;檢測;反饋</p><p>  The Comprehensive experimental design for the</p><

12、;p>  process equipment and control engineering major</p><p>  (the part of routine measure checking and conventional measure)</p><p>  Abstract: In order to meet the demands of teaching and r

13、esearch,This topic designs</p><p>  all experiment platform for controlling and testing about flow ,liquid location,temperature and pressure.In the design ,it adopts the control circuit cardinal principle of

14、 sideloop feedback,and compars measure value with given value.the offset controls the degree of aperture to control the liquid location at the given value. In order to embodies specific features,it controls the stand mil

15、l,too.it takes thin power to the belt to weigh, and then put the result to the amplifier.Then it compares the</p><p>  Key words: Combine ; control ; test ; feedback</p><p><b>  1前言 </b

16、></p><p>  本實驗裝置為常規(guī)量檢測與控制的實驗裝置,它可以進行流量、液位、溫度、壓力的檢測與控制 。為了體現(xiàn)專業(yè)特色本課題對CAM3225磨也進行控制。本次課程設計大致可分為兩塊:其一、實驗裝置的工藝部分的設計及選型部分如泵、閥、液微計等的選型,我們都采用標準件,因這是實驗裝置所以要求所選的裝置都要盡量符合本實驗裝置的需要并配備齊全,為不久的將來能做出次實驗裝置做準備。其二、實驗裝置的控制電路設

17、計及軟件程序的設計。</p><p>  本課題來源于學校綜合實驗臺,其方案流程是用差壓變送器測量水槽液位,將測量值與給定值進行比較得到偏差,調節(jié)器按次偏差發(fā)出控制命令,控制調節(jié)閥開度,達到使水槽液位控制在給定值上的目的。為了體現(xiàn)專業(yè)特色,又增加了對立磨的控制,立式磨的控制設計的方案流程主要是:物料由料倉經(jīng)喂料機送給CKP磨,經(jīng)過CKP磨磨出來的粗粉再次被送入磨內進行研磨,細粉被送出,送出的細粉被送到皮帶稱上,經(jīng)

18、過皮帶稱稱重后,得到細粉的重量,這個數(shù)據(jù)被送入放大器、積分器運算后得到的數(shù)據(jù)與預先存儲的數(shù)據(jù)進行比較來控制進料量的多少。另外,磨輥上的力是通過液壓系統(tǒng)來控制的,而液壓系統(tǒng)也是由電路控制的。</p><p>  因在工業(yè)生產中,有很多像過熱蒸汽的溫度控制、污水廢液的酸堿度中和處理和貯藏液位控制等需要為學生提供一個研究次項目的實驗平臺,而設計了這個適用的液位平衡控制系統(tǒng)實驗裝置。而CKP預粉磨系統(tǒng)的突出特點是產量高、

19、能耗小、工作性能穩(wěn)定。在生粉磨方面立磨和傳統(tǒng)球磨機已經(jīng)平分秋色,各占一半左右。但是在選用的立磨之中,目前約80%是進口的,而在進口立磨之中,丹麥史密斯公司的ATOX型立磨則占有70%以上的份額。預計到2005年我國水泥工業(yè)2000/d,以上生產線選用生料立磨的比例將上升到70%左右,其中國產立磨的份額也將增至20%以上。另外,在水泥和煤的粉磨中,隨著人們認知水平的提高,立磨的選用率必將有相應的增長,特別是立式煤磨,已有基本適用的國產設備

20、,尤應采取積極態(tài)度,認真推廣選用之。 </p><p>  本課題的基本條件是單回路液位控制系統(tǒng)方塊圖,其技術要求是工藝部分都用標準件、在控制部分要求用單片微機控制來設計電路編寫一套程序.實驗裝置的工藝部分的設計及選型、實驗裝置的控制電路設計及軟件程序的設計是要解決的主要問題。</p><p>  2 國內外發(fā)展概況及現(xiàn)狀</p><p>  進入新世紀以來,自動化

21、技術發(fā)展很快,并取得了驚人的成就,已成為國家高科技的重要分支。過程控制是自動化技術的重要組成部分。在現(xiàn)代工業(yè)生產過程自動化中,過程控制技術正在為實現(xiàn)各種最優(yōu)的技術經(jīng)濟指標、提高經(jīng)濟效益和勞動生產率、節(jié)約能源、改善勞動條件、促進環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來越大的作用。過程控制的發(fā)展與控制理論、儀表、計算機以及有關學科的發(fā)展緊密相關的,過程控制的發(fā)展大體上可以分為下表2-1所示的三個發(fā)展階段。70年代以前可以看作是第一階段。</p>

22、<p>  表2-1 階段過程控制的三個發(fā)展</p><p>  這一時期應屬于自動化孤島模式的階段,其控制目標只能保證生產平穩(wěn)和少出事故。70~80年代是發(fā)展的第二階段,分布式工業(yè)控制計算機系統(tǒng)(DCS)的出現(xiàn)為是先進控制創(chuàng)造了條件,多變量預測控制等先進控制方法的應用,使控制達到了新的水平,在實現(xiàn)優(yōu)質、高產、低消耗的控制目標控制目標方面前進了一大步,值得指出的是在70年代中期,出現(xiàn)了現(xiàn)代控制理論是否

23、適用于過程控制的困惑,這迫使人們去研究生產過程的特點與難點,以縮小理論與應用之間的鴻溝。80年代后期,工業(yè)控制中出現(xiàn)了多學科間的相互滲透與交叉,人工智能和智能控制受到人們的普遍關注,信號處理技術、數(shù)據(jù)庫、通訊技術以及計算機網(wǎng)絡的發(fā)展為實現(xiàn)高水平的自動控制提供了強有力的技術工具。過程控制開始突破自動化孤島傳統(tǒng)模式,采用CIM的思想和方法來組織、管理和指揮整個生產過程,出現(xiàn)了集控制、優(yōu)化、調度、管理于一體的新模式。在連續(xù)工業(yè)中,也將這種模式

24、稱為綜合自動化或CIPS(computer integrated processing systems).可以看到,過程控制在這階段的目標已從保持平穩(wěn)和少出事故轉向提高產品質量、降耗節(jié)能、降低成本、減少污染,并最終以效益為</p><p>  當前過程控制正處于第三個發(fā)展階段,并以前所未有的速度和規(guī)模飛速前進。綜觀這一時期,可以歸納為如下三個主要特點。</p><p>  a. 簡單控制向

25、先進控制發(fā)展</p><p>  早期的控制受經(jīng)典控制理論和常規(guī)儀表的限制,難以處理工業(yè)過程中存在的復雜性、耦合性、非線性等,只能按某種原則將復雜系統(tǒng)分解成若干相對獨立的單變量系統(tǒng)。這種簡單控制是一種分散自治控制。隨著企業(yè)提出的高效益、高柔性的要求,上述控制方式已不能適應,先進控制便應運而生,先進過程控制( advanced process control )是指一類在動態(tài)環(huán)境中,基于數(shù)學模型,借助充分的計算能力

26、,為工廠獲得最大利潤而實施的運行和技術策略。這種新的控制策略實施后,系統(tǒng)運行在最佳工況,達到所謂的 “卡邊控制”。據(jù)資料報道,一個乙烯裝置投資163萬美元實施先進控制,完成后預期可獲得效益600萬美元/年。目前,國內許多大企業(yè)均紛紛投資,在裝置自動化系統(tǒng)中實施先進控制。</p><p>  b. 封閉的分布式計算機控制系統(tǒng)轉向具有國際統(tǒng)一標準的開放式系統(tǒng)</p><p>  1975年Ho

27、neywell公司推出第一臺分布式計算機控制系統(tǒng)(DCS),實現(xiàn)了分散、監(jiān)控視集中的功能,提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性,為連續(xù)工業(yè)自動化建立了豐功偉績。但是DCS的一個致命弱點就是封閉性。隨著綜合自動化的潮流和計算機科學與技術的發(fā)展,F(xiàn)isher-Rosemount,Honeywell等歐美十余家公司經(jīng)過激烈的競爭,最后終于連手,將共同推出一種國際標準的現(xiàn)場總線(fieldbus)控制系統(tǒng),它被公認為具有時代特點的新一代分布式計算機控制系

28、統(tǒng),它的出現(xiàn)標志著控制工具的又一次重大變。它的主要特點為:開放性、只能化現(xiàn)場儀表、數(shù)字信號傳輸、徹底分散性。</p><p>  c. 單一控制系統(tǒng)向綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展</p><p>  本質上講,工業(yè)企業(yè)自動化在90年代以前仍是自動化孤島模式。進入90年代,國內外企業(yè)界在國際市場劇烈競爭的刺激下,已把注意力轉移到節(jié)能降耗、少投入多產出的高效生產模式上。企業(yè)開始把提高綜合自動化水平作為快

29、速挖潛增效、提高競爭能力的重要途徑。集常規(guī)控制、先進控制、在線優(yōu)化、生產調度、企業(yè)管理、經(jīng)營決策等功能于一體的綜合自動化成了當前自動化發(fā)展的趨勢。</p><p>  有一種煉油廠的綜合自動化模式。在整個系統(tǒng)中,信息是由底層不斷經(jīng)過加工處理向上層傳遞,而各種指令也由最高層逐級分解,以指令形式向下層傳遞。每個層次的運行周期不等,從底層向上,以秒、分、時、日、旬,乃至月、季來計算。這種遞階系統(tǒng),把全廠各層控制功能與企

30、業(yè)管理相結合,實現(xiàn)從原料進廠到產品出廠的全部控制與分布式數(shù)據(jù)庫的支持下,實現(xiàn)信息與功能的集成,進而實現(xiàn)充分調動人的因素的經(jīng)營系統(tǒng)、技術系統(tǒng)及組織系統(tǒng)( humanware )的集成,最終形成一個能適應生產環(huán)境不確定性和市場需求多變性的全局最優(yōu)的高質量、高柔性、高效益的智能生產系統(tǒng)。這就是CIM思想在連續(xù)工業(yè)中的體現(xiàn)。</p><p>  據(jù)報道,國外目前約有100個煉油廠和化工廠企業(yè)在建立一體化信息系統(tǒng),在歐洲有

31、13家煉油廠、北美至少有15家煉油廠、遠東和澳洲有14家煉油廠正在實施CIM計劃。她們的基本思想都是集控制、優(yōu)化、生產調度、計劃排產和優(yōu)化決策于一體,以達到節(jié)能降耗、提高產量和質量、增加產品市場競爭能力的最終目標。有關統(tǒng)計資料也已經(jīng)表明了綜合自動化的重要作用。我國在連續(xù)工業(yè)方面,自1990年開始,已進行了一些綜合自動化試點。近年來,連續(xù)工業(yè)CIM已列入國家科委863CIMS典型應用工程和國家計委“八五”、“九五”攻關任務??梢灶A料,綜合

32、自動化的實施和發(fā)展將給國民經(jīng)濟建設帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,是一個十分誘人的發(fā)展方向。實現(xiàn)生產過程自動化對于發(fā)展國民經(jīng)濟、提高技術水平有著十分重要的意義。 </p><p>  當前,一項在今后幾年內可能大大改變過程控制系統(tǒng)面貌的新技術-現(xiàn)場總線正處于迅速發(fā)展中。這是用于現(xiàn)場儀表與控制室之間的全數(shù)字化、雙向、多站的通迅系統(tǒng)。通迅總線地直延伸到現(xiàn)場儀表,使得許多現(xiàn)場儀表可以在同一總線上進行雙向多信息數(shù)字通信?,F(xiàn)

33、場總線用全數(shù)字化、雙向、多站的通迅方式來替代目前使用的4-20ma單變量單向模擬傳輸方工式。隨著這一技術的不斷完善,一種更高層次的自控技術-工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡也將逐步應用于工廠或工藝流程的過程控制系統(tǒng)。</p><p>  就目前該課程的教學來看,大部分內容還處在80 年代以前的水平,嚴重地落后于當代過程控制技術發(fā)展的現(xiàn)狀,另外我國的工業(yè)過程控制仍處在經(jīng)典過程控制和程序化、數(shù)字化的數(shù)字處理技術并存的局面,過程控制裝置及

34、儀表工業(yè)還處于較落后狀態(tài),且與世界先進水平的差距越來越大。為能訪問到所有現(xiàn)場設備的信息,而不一定要到集中的控制室才能獲得。工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡包括三個組成部分,即符合現(xiàn)場總線標準的智能現(xiàn)場設備、規(guī)格可變的控制的管理技術水平臺以及集成的模塊化軟件??梢杂霉I(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡結構裝備整個工廠,也可從一臺設備或幾個回路開始,然后再方便地擴充規(guī)模。容易想象,未來的控制系統(tǒng),是用控制器用戶操作站、PL和軟件將所有現(xiàn)場設備的功能更方便地集成在一起的控制系統(tǒng)。<

35、;/p><p>  實現(xiàn)生產過程自動化對于發(fā)展國民經(jīng)濟、提高技術水平有十分重要的意義。</p><p><b>  3 總體方案設計</b></p><p>  3.1 實驗裝置介紹</p><p>  控制技術基本實驗裝置為液位自控實驗裝置,它可以進行壓力、溫度、流量、液位等多種控制系統(tǒng)內容的實驗。今后的控制系統(tǒng)實驗都將在

36、實驗裝置進行。</p><p>  實驗將工藝裝置部分的測量信號直接送到計算機的信號調理板,儀表的電源、D/A、計算機電源、水泵的按鈕開關、信號燈等設備,組裝成一個電控箱,該電控箱安裝在工藝裝置部分中部。</p><p>  圖3-1 實驗裝置工藝流程圖</p><p>  圖3-1中有三只水槽。其中槽1、槽2為被控對象。它們的液位高度L1及L2分別通過兩臺差壓變送

37、器測出,槽3為儲槽,是為了構成水的循環(huán)而設置的。儲槽3中的水通過水泵1或2抽出,經(jīng)孔板和控制閥后送入槽1或2(視手動閥1.2.3.4的開閉而定),兩路水管中的水流量大小分別通過各自的變壓器(與孔板配合)回到儲槽3中,這樣對水來說始終處于循環(huán)狀態(tài)。</p><p>  本實驗裝置除比值實驗外,一般情況下,所在的管道為主物料管道,F(xiàn)2管線則專供作為加干擾用。</p><p>  3.2 單回路

38、反饋控制電路基本原理</p><p>  圖3-2 控制系統(tǒng)方塊圖</p><p>  本實驗裝置中的液位控制系統(tǒng)為單回路控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)方塊圖如3-2所示:</p><p>  單回路控制系統(tǒng)是指只有一個測量變送器;一個調節(jié)器;一個調節(jié)閥連同被控過程。對一個被控參數(shù)進行控制的反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于單回路控制系統(tǒng)結構簡單,投資少,易于調整和投運,又能滿足一般工業(yè)生產

39、過程的控制要求,因此應用十分廣泛,尤其適用于被控過程的純時延和慣性小,負荷和擾動變化比較平緩,或者對被控質量要求不太高的場合。單回路控制系統(tǒng)雖然簡單,但是,它的分析、設計方法是其他各類復雜控制系統(tǒng)分析、設計的基礎。所以,掌握了單回路控制系統(tǒng)的分析和設計方法,就不難設計其他更為復雜的過程控制系統(tǒng)。</p><p>  3.3 工藝方案的擬定</p><p>  3.3.1 實驗裝置的工藝部分

40、設計方案</p><p>  根據(jù)實驗裝置的需要選擇水泵、水管、水龍頭、電動執(zhí)行器,根據(jù)水泵的流量特性選選擇水槽的材料和尺寸,再根據(jù)水槽的尺寸選擇傳感器的類型和尺寸和液位計,估算控制柜的尺寸,再綜合各個元件大體定整體框架尺寸。最后設計控制箱。</p><p>  磨的部分:物料由料倉經(jīng)喂料機送給CKP磨,經(jīng)過CKP磨磨出來的粗粉再次被送入磨內進行研磨,細粉被送出,送出的細粉被送到皮帶稱上,

41、經(jīng)過皮帶稱稱重后,得到細粉的重量,這個數(shù)據(jù)被送入放大器、積分器運算后得到的數(shù)據(jù)與預先存儲的數(shù)據(jù)進行比較來控制接觸器CR的動作以實現(xiàn)整個電路的控制。另外,磨輥上的力是通過液壓系統(tǒng)來控制的,而液壓系統(tǒng)也是由電路控制的。關鍵是設計的整個系統(tǒng)是用接觸繼電器控制了還是用PLC控制了,前者控制線路復雜,價格比較便宜,但控制不夠穩(wěn)定,后者是現(xiàn)在工業(yè)生產上正在使用的控制元件,控制精度高,性能穩(wěn)定,使用壽命長,但價錢比較貴考慮了方方面面,我決選定用PLC

42、控制系統(tǒng)。</p><p>  3.3.2 實驗裝置的控制部分設計方案</p><p>  磨機的主軸轉動由電機M1拖動,磨機主軸轉動不需要正反轉控制。但電機M1的功率很大由于磨盤需承受很大的壓力,壓力大了,電機的工作電流也會增大,所以要防止電機燒壞,在電路中加入過電流繼電 ;另外,主電機的運轉要考慮的另一個大的問題,這么大的電機的啟動電流很大,所以要用減壓啟動回路。在粉磨過程中要考慮的問

43、題,防止一些堅硬的異物進入磨內,如有這種現(xiàn)象出現(xiàn),應使主電機M1立即停止轉動,而且壓力立即降低,以免傷到整個磨機系統(tǒng)。磨盤的轉動是Y180M-2,Y系列(IP44)封閉式三相異步電機帶動的,我這里采用的星型—三角形減壓起動,這種方式的起動電流只有 正常工作的1/3扭矩是正常工作時的1/,能夠很好的保護電路。入磨輸送部分主要應考慮選哪種方式給磨機喂料,考慮到產量和磨機的效率,還有成本費用,所以用電子皮帶稱給它喂料,通過電子皮帶稱上的喂料機

44、的控制壓力。</p><p>  液壓系統(tǒng)的繼電接觸控制是立磨系統(tǒng)中的一全重要部分,只能對液壓系統(tǒng)如何對磨盤進行壓力控制的還有其它一些輔助功能。液壓系統(tǒng)中的液壓泵是由電動機帶動,直接全壓起動。當電動機帶動液壓泵時該系統(tǒng)向液壓缸供油,隨著時間的延長,缸里壓力越來越大,加在磨盤上的力也越來越大,二個缸的動作基本一致的,當缸內壓力達到壓力繼電器的上限時,主液壓泵供油結束Y12-,換向閥6處于中位,二位二通電磁換向閥 Y

45、14+、Y15+使系統(tǒng)保壓,但由于實際情況中,系統(tǒng)中的任何液壓元件都要有泄漏,使系統(tǒng)中的壓力逐漸下降,當下降到壓力繼電器下限時,泵8、9又都開始工作,使系統(tǒng)中的壓恢復,當達到壓力繼電器的上限時,泵8、9都停止工作,就這樣循環(huán)的為缸保壓,它們的電機都用全壓啟動,用熔斷器、熱繼電器對電路保護。 </p><p>  電氣控制箱置于專門的操作室。民器板與控制板之間,以及電控箱與執(zhí)行系統(tǒng)之間的連接,采用接線板進出線方式。

46、</p><p>  根據(jù)實驗需要初步選擇單片機、鍵盤、顯示器、A/D轉換器、D/A轉換器、放大電路的選擇,畫出電路圖,在編寫程序,最后上機調試。</p><p>  其控制思路為:打開水泵、水龍頭1及水龍頭3。將液位變送器測量的液位經(jīng)A/D轉換送入單片機控制系統(tǒng)。將此信號與鍵盤設定值進行比較。單片機控制系統(tǒng)輸出差值信號,經(jīng)D/A轉換、電壓/電流轉換后控制電動執(zhí)行器的開閉,從而實現(xiàn)液位的平

47、衡。</p><p>  電機、電器的絕緣,導線的絕緣損壞或線路發(fā)生故障時,都可能造成短路事故。很大的短路電流和電動力可能使電器設備損壞或發(fā)生更嚴重的后果,因此要求一旦發(fā)生短路故障時,控制線路能迅速地切除電源的 保護叫短路保護。常用的短路保護元件有熔斷器和短路器等。其保護原理及保護元件的選擇方法、短路器的整定要求。 </p><p>  電動機長期超載運行,繞組溫升將超過其允許值,造成

48、絕緣材料變脆,壽命縮短,嚴重時還會使電動機損壞。過載電流越大,達到允許溫升的時間就越短。常用的過載保護元件是熱繼電器。由于熱慣性的原因,熱繼電器不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬間動作,所以在使用熱繼電器作過載保護的同時,還必須有短路保護。作短路保護的熔斷器熔體的額定電流不能大于4倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。</p><p>  過電流保護廣泛用于直流電動機或繞線轉子異步電動機。對于三相籠型異步電

49、動機,由于其短時過電流不會產生嚴重的后果,故可不設置過電流保護。過電流電流保護往往由于不正確的起動和過大的負載引起的,一般比短路電流要小,在電動機運行中產生過電流比發(fā)生短路的可能性更大,尤其是在頻繁正反轉動的重復短時工作制電動機更是如此。直流電動機和繞線轉子異步電動機控制線路中,過電流繼電器也起著短路保護的作用,一般過電流的動作值為起動電流的1.2倍。</p><p>  必須強調指出,短路、過載、過電流保護雖然

50、都是電流型保護,但由于故障電流、動作值以及保護特性、保護要求以及使用元件的不同,它們是不能互相取代的。</p><p>  3.4 CKP磨液壓系統(tǒng)的分析</p><p>  調壓回路的功用在于調定或限制液壓系統(tǒng)的最高工作壓力,或者使執(zhí)行機構在工作過程不同階段實現(xiàn)多級壓力變換。一般由溢流閥來實現(xiàn)這一功能。</p><p>  如圖3-2為最基本的調壓回路。當改變節(jié)流

51、閥2的開口來調節(jié)液壓缸速度時,溢流閥1始終開啟溢流,使系統(tǒng)工作壓力穩(wěn)定在溢流閥1調定壓力附近,溢流閥1作定壓閥用。若系統(tǒng)中無節(jié)流閥,溢流閥1則作安全閥用,當系統(tǒng)工作壓力達到或超過溢流閥調定壓力時,溢流閥開啟,對系統(tǒng)起安全保護作用。如果在先導型溢流閥1的遙控口上接一遠程調壓閥3,則系統(tǒng)壓力可由閥3遠程調節(jié)控制。主溢流閥的調定壓力必須大于遠程調壓閥的調定 圖3-2 調壓回路</p><p>

52、  壓力。在CKP磨的液壓系統(tǒng)中沒有節(jié)流閥,溢流 </p><p>  閥只是起安全保護作用。</p><p>  卸載回路是在系統(tǒng)執(zhí)行元件短時間不工作時,不頻繁啟停驅動泵的原動機,而使泵在很小的輸出功率下運轉的回路。因為泵的輸出功率等于壓力和流量的乘積,因此卸載的方法有兩種,一種是將泵的出口直接接回油箱,泵在零壓或接近零壓下工作,一種是使泵在零流量或接近零流量下工作。前者稱為壓力卸載

53、,后者稱為流量卸載。當然,流量卸載僅適合于變量泵。定量泵可借助M型、H型或K型換向閥中位機能來實現(xiàn)泵降壓卸載,如圖3-3。因回路需保持一定控制壓力以操縱液動元件,在回油路上應安裝背壓閥a。該液壓回路是用在主回路 圖3-3 卸載回路</p><p>  中,對整個系統(tǒng)起卸載作用。</p><p>  右圖3-4中的是采用二位二通電磁閥控制先導行溢流閥</p>&

54、lt;p>  的卸載回路。當先導型溢流閥1的遙控口通過二位二通電磁閥2接通油箱時,泵輸出的油液以很低的壓力經(jīng)溢流閥回油箱,實現(xiàn)卸載。為防止卸載或升壓時產生壓力沖擊,在溢流閥遙控口與電磁閥之間可設置阻尼b。這個回路的應用主要考慮保壓和停止工作時設計的,當系統(tǒng)處于保壓時,電磁鐵失電,油路截至;當液壓缸不工作時,這時活塞桿要退回,換向閥電磁鐵得電,油液可以從該回路流油 圖3-4 電磁閥</p><p>&l

55、t;b>  箱。</b></p><p>  這里我要介紹的是保壓回路,這個回路在我的設計系</p><p>  統(tǒng)中起著很重要的作用,在我的設計系統(tǒng)中它是我的整個液壓系統(tǒng)的主干回路我只介紹我用到的自動補油保壓回路。 </p><p>  右圖3-5中在回路中增設了一臺小流量高壓泵5。當液壓缸加壓完畢要求保壓時,有壓力繼電器4發(fā)訊,換向閥2處于中

56、位,主泵1卸載;同時二位二通換向閥8處于左位,由輔助泵5向封閉的保壓系統(tǒng)a點供油,維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。由于輔助泵只需補償系統(tǒng)的泄露量,可選用小流量泵,功率損失小。壓力穩(wěn)定性取決于溢流閥7的穩(wěn)定性能。CKP磨的液壓系統(tǒng)中主要采用類是該回路的思想,用小流量高壓泵5來保壓。 圖3-5 卸載回路</p><p>  4 實驗裝置的工藝部分設計及設

57、備選型</p><p><b>  4.1 水泵的選擇</b></p><p>  圖4-1 離心泵特性曲線</p><p>  水泵用來整個系統(tǒng)的供水,管道式結構安裝。本實驗的循環(huán)介質采用清水,管路直徑為10mm,實驗臺采用丹麥格蘭富UPA-90AUTO型單級循環(huán)水泵。噪音低,不會影響教師授課。壽命長,減少使用的麻煩。</p>

58、<p>  泵可以分為離心泵和容積泵兩大類;容積泵有往復泵、旋轉泵之分,在石油、化工等生產過程中,離心泵的使用最為廣泛。</p><p>  離心泵主要由葉輪和機殼組成,葉輪在原動機的帶動下作高速旋轉運動。離心泵的出口壓頭由旋轉葉輪作用于液體而產生離心力,轉速越高,離心力越大,壓頭也越高,因離心泵的葉輪與機殼之間存在空隙,所以當泵的出口閥完全關閉時,液體將在泵內循環(huán),泵的排量為零,壓頭接近最高值。此時對

59、泵所做的功被轉化為熱能向外散發(fā),同時泵內液體也發(fā)熱升溫,故離心泵的出口閥可以關閉,但不宜處于長時間關閉狀態(tài)。隨著出口閥的逐步開啟,排出量也隨之增大,而出口壓力將慢慢下降;泵的壓頭H,排量Q和轉速n之間的函數(shù)關系,稱為泵的特性,如圖4-1:</p><p>  離心泵的特性;由[10]</p><p>  H=R1n2-R2Q2

60、 (4-1)</p><p>  式中R1、R2為比例常數(shù)。</p><p>  泵是安裝在工藝系統(tǒng)的管路上運行的,因此要分析泵的實際排量與出口壓頭,除了與泵本身的特性有關外,也要考慮到與其連接的管路特性,所以有必要對管路特性作一些分析。管路特性就是管路系統(tǒng)中流體流量與管路系統(tǒng)阻力之間的關系。通常管路系統(tǒng)的阻力包含四項內容。</p><p><b>  

61、四項阻力分別如下:</b></p><p>  a. 管路兩端的靜壓差引起的壓頭hp:由[10]</p><p>  hp= (4-2)</p><p>  式中P1、P2分別是管路系統(tǒng)的入口與出口處的壓力。為流體密度,g為重力加速度。由于工藝系統(tǒng)在正常操作是P1、P2基本穩(wěn)定,所以這項也是

62、比較穩(wěn)定的。</p><p>  b. 管路兩端的靜液柱高度HL,即升揚高度。在實際工藝系統(tǒng)中,管路和設備安裝就緒后,這項將是恒定的。</p><p>  c. 管路中的摩擦損失壓頭hf。hf與流量的平方值近似成正比例關系。</p><p>  d. 控制閥兩端節(jié)流損失壓頭hV 。在閥門開度一定時,hV也與流量的平方值成正比關系,當閥門的開度變化時,hV也跟著變化。

63、</p><p>  管路總阻力為HL,則:</p><p>  HL=hp+HL+hV+hf (4-3)</p><p>  上式即為管路特性表達式。</p><p>  當系統(tǒng)達到穩(wěn)定工作狀態(tài)時,泵的壓頭H必然等于HL,這是建立平衡的條件,上圖中泵的特性曲線與管路特性曲線的交點C,即是泵的一個平衡工作點。<

64、/p><p>  工作點C的流量應符合工藝預定的要求,可以通過改變hV或其它的手段來滿足這一要求,這也是離心泵的壓力(流量)的控制方案的主要依據(jù)。</p><p>  先對整個實驗裝置進行估計,再選擇適合此裝置的水泵確定其參數(shù)</p><p>  所以我選擇凱節(jié)理公司的CP系列清水泵</p><p>  CP 系列清水泵是屬于電機與水泵直聯(lián)的漩渦

65、電泵,結構簡單,體積小,重量輕,具有較高的揚程,流量相對較小,適合輸送溫度不超過80'C的清水或物理化學性質類似于清水的液體。適用于家庭水井的抽水、汽車沖洗、噴泉供水、花園灌溉等場合。</p><p><b>  其參數(shù)如表4-1:</b></p><p><b>  表4-1 水泵參數(shù)</b></p><p>&

66、lt;b>  4.2 水管的選擇</b></p><p>  根據(jù)所選離心泵口徑的大小,可以選擇直徑25mm壁厚為1mm的不銹鋼水管</p><p>  不銹鋼水管參數(shù)如表4-2所示</p><p>  表4-2 水管參數(shù)</p><p>  4.3 水龍頭的選擇</p><p>  水龍頭主要是根

67、據(jù)所選水管的直徑來選擇。由于選擇的是直徑25mm的水管,所以水龍頭與水管的配合端的口徑也為25mm。由于水龍頭沒什么講究所以選擇普通水龍頭所以選擇了型號為YW1001的水龍頭,該水龍頭表面鍍鉻,螺紋為1/2,重為195g。</p><p>  4.4 流量計的選擇</p><p>  在選擇流量計時,不是從管道口徑或管內流速出發(fā)的而是將液體、氣體或蒸汽換算成與水或空氣相當?shù)臉藴柿髁?,然后?/p>

68、據(jù)標準流量值從說明書中選擇適當?shù)目趶健9艿揽趶阶詈门c流量計口徑相同,當有差異時,應配用異徑管。本實驗選用LZD型電遠傳轉子流量計,本流量計的配套儀表是輸入信號范圍為0-10MA。</p><p>  4.5 各種按鈕的選擇</p><p>  按鈕的選擇依據(jù)主要是根據(jù)需要的觸電對數(shù),動作要求是否需要帶指示燈,使用場合以及顏色等要求。刀開關主要用于接通和切斷長期工作設備的電源及不經(jīng)常起動及制

69、動、容量小于7.5KW的異步電動機。選擇它的依據(jù)主要根據(jù)電源種類、電壓等級、短流容量及需要極數(shù)。當用刀開關來控制電動機時,其額定電流要大于電動機額定電流的3倍 。組合開關的選擇依據(jù)是電源種類、電壓等級、櫥頭數(shù)量。當采用組合開關來控制5KW以下小容量異步電動機時其額定電流一般為(1.5~2.5)IN,接通次數(shù)小于(15~20)次/h,常用的組合開關為HZ10系列。 </p><p>  4.6 接觸器的選擇<

70、;/p><p>  接觸器分直流和交流兩大類,交流接觸器主要有CJ0及CJ10系列。</p><p>  在一般情況下,交流接觸器的選用主要依據(jù)是接觸器主觸頭的額定電壓、電流要求,輔助觸頭的種類、數(shù)量及其額定電流,控制線圈電源種類、頻率與額定電壓,操作頻繁程度負載類型等因素。具體做法如下:</p><p>  a. 主觸頭的額定電流應大于、等于負載電流,對于電動機負載可

71、按下面經(jīng)驗公式計算主觸頭電流IN:由[7]</p><p>  IN= (4-4)</p><p>  式中,PN為控制電動機額定功率(KW);UN為電動機額定線電壓(V);k為經(jīng)驗系數(shù)取1~1.4。</p><p>  在選用接觸器額定電流應大于計算值,按被控制電動機的容量進行選取。</p><p> 

72、 b. 主觸頭額定電壓應大于控制線的額定電壓。</p><p>  c. 接觸器觸電數(shù)量、種類應滿足控制需要,當輔助觸電的對數(shù)不能滿足要求時,可用增設中間繼電器方法來解決。</p><p>  d. 接觸器控制線圈的電壓種類與電壓等級應根據(jù)控制線路要求選用。簡單控制線路可直接選用380V、220V。線路復雜,使用電器較多時,應選用127V、110V或更低的控制電壓。</p>

73、<p>  4.7 繼電器的選擇</p><p>  a.中間繼電器、電流繼電器、電壓繼電器的選擇依據(jù)主要是:被控制或被保護對象的特征,觸頭的種類、數(shù)量、控制電路的電壓、電流、負責性質等因素。線圈電壓、電流應滿足控制線路的要求。如果控制電流超過繼電器觸頭額定電流,可將觸頭并聯(lián)使用也可以采用觸頭串聯(lián)使用方法來提高觸頭的分短能力。</p><p>  b.時間繼電器選用時應考慮延時方

74、式、延時范圍、延時精度要求、外形尺寸、安裝方式、價格等因素。</p><p>  c.熱繼電器發(fā)熱元件額定電流,原則上按被控制電動機的額定電流選取,并依此選擇發(fā)熱元件編號和一定的調節(jié)范圍。</p><p>  4.8 熔斷器的選擇</p><p>  電流是選擇熔斷器的關鍵,它與負載大小、負載性質密切相關。對于負載平穩(wěn)、無沖擊電流,而對于像電動機一類有沖擊負責,熔體

75、額定電流可按下式計算值選取。</p><p>  單臺電動機長期工作:由[7] </p><p>  IR=(1.5~2.5)IN (4-5)</p><p>  多臺電動機長期共用一個熔斷器保護:由[7]</p><p>  IR=(1.5~2.5)INmax+∑IN

76、 (4-6)</p><p>  式中,INmax為容量最大一臺電動機的額定電流;∑IN是除容量最大的電動機之外,其余電動機額定電流之和。</p><p>  4.9 傳感器的選擇</p><p>  我選擇的是投入式壓力傳感器其原理如下:</p><p>  鋼弦固定在上下夾塊之間,弦中央固定一塊純鐵,靠近純鐵

77、安裝磁鋼和線圈,下夾塊固定在膜片上。當有一脈沖電流流過線圈時,純鐵塊由于被電磁力吸引,當脈沖電消失后,純鐵塊連同鋼弦在初始張力的作用下產生機械振動,引起線圈中的磁通量變化,從而在線圈中感應產生周期變化的電動勢并以交流電信號的形式從線圈兩段輸出。由于弦的機械能耗損和磁鋼及線圈的電磁能量損耗,使振幅逐漸減小,但頻率可看成不變。當外界壓力作用于膜片時,膜片中心發(fā)生變形,從而導致弦的張力發(fā)生了變化,這是鋼弦在電脈沖作用下,振動的頻率亦發(fā)生變化,

78、輸出電信號的頻率也發(fā)生相應的變化,將傳感器和二次儀表及微機系統(tǒng)連接,就可以進行壓力測量如圖4-2:</p><p>  圖4-2 投入壓力傳感器原理圖</p><p>  4.10 電動執(zhí)行器的選擇</p><p>  根據(jù)實驗裝置需要我選擇DJK型角行程電動執(zhí)行機構</p><p><b>  4.10.1 用途</b>

79、;</p><p>  DKJ型電動執(zhí)行機構是DDZ-II型電動單元組合式檢測調節(jié)儀表中的執(zhí)行單元。它以電源為動力,接受統(tǒng)一的標準信號0-10mA(直流),將此轉變成與輸入信號相對應的轉角位移,自動地操縱風門擋板、閥門,完成自動調節(jié)任務,廣泛用于發(fā)電、冶金、石油、化工、輕工業(yè)等部門。</p><p>  使用DKJ型電動執(zhí)行機構的自動調節(jié)系統(tǒng),配用DFD-09型電動操作器,可實現(xiàn)調節(jié)系統(tǒng)手

80、動和自動無擾動的切換。</p><p><b>  4.10.2 型號</b></p><p>  DKJ-210 </p><p>  出軸力矩:100N.m</p><p>  出軸每轉時間:100S</p><p>  供電電源:單相VAC</p><p><

81、;b>  消耗功率:20W</b></p><p><b>  重量:31Kg</b></p><p>  4.10.3 主要技術性能</p><p>  輸入信號0-10mA DC 回差≤1.5%</p><p>  出軸力矩100N.m純滯后≤1S&l

82、t;/p><p>  出軸每轉時間100S 電源電壓220V 50Hz</p><p>  出軸有效位移 0-90°(轉角) 使用環(huán)境溫度</p><p>  輸入電阻200歐伺服放大器0-+50℃</p><p>  輸入通道3個互相隔執(zhí)行機構-10-+55℃</p

83、><p>  死區(qū)≤3%使用環(huán)境濕度伺服放大器≤85</p><p>  執(zhí)行機構 ≤95%</p><p>  4.10.4 工作原理</p><p>  DKJ型電動執(zhí)行機構是用一個單相伺服電動機為原動機的位置伺服機構,其系統(tǒng)方塊如圖4-3下:</p><p>  ZPE——伺服放大器<

84、/p><p>  SD——單相伺服電動機</p><p><b>  WF——位置發(fā)送器</b></p><p><b>  J——減速機</b></p><p>  DJD——電動操作器</p><p>  圖4-3 DKJ型電動執(zhí)行機構系統(tǒng)方塊圖</p><

85、;p>  4.11 CPU的選擇</p><p>  因為選擇單片機來實現(xiàn)這次實驗裝置的自動控制,所以選擇芯片很重要。</p><p>  這里選擇的是51系列的CPU</p><p>  51子系列的主要功能有:8位CPU;片內帶振蕩器,振蕩頻率范圍為1.2-12MHz;可有時鐘輸出;128個字節(jié)的片內程序存儲器(8031無);趁許存儲器的尋址范圍為64K字

86、節(jié);21個字節(jié)專用寄存器;4個8位并行I/O接口,可多機通信;2個16位定時器/計數(shù)器;中斷系統(tǒng)有5個中斷源,可編程為兩個優(yōu)先級;111條指令,含乘法指令和出發(fā)指令;有強的位尋址、位處理能力;片內采用但總線結構;用單一+5V電源。</p><p>  52子系列單片機與51子系列單片機的不同在于:片內數(shù)據(jù)存儲器增至256個字節(jié);片內程序存儲器增至8KB(8032無);有3個16位定時器/計數(shù)器;有6個中斷源。其他

87、性能均與51子系列相同。</p><p>  這樣看來52系列的單片機的功能在某些方面比51子系列強的多,但是由于這里的實驗裝置所需要的只要51子系列的就足夠了所以選擇51子系列的單片機。</p><p>  51子系列的單片機可分8031、8051、和8751三種機型,8031內無程序存儲器;8051內有4k字節(jié)的掩膜程序存儲器;8751內有4k字節(jié)的EPROM。</p>

88、<p>  這三種芯片沒有多少本質的區(qū)別,它們所代表的是三個不同的版本。</p><p>  8051是目前最流行的51系列單片機芯片:8位CPU、128B RAM、4KB ROM、23個特殊寄存器、4個8位并行口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計數(shù)器。</p><p>  8751:僅僅是將8051的4KB ROM改為4KB EPROM。</p><p&

89、gt;  8031:與8051相比較,不含有ROM,算不上是完整的單片機。一旦使用,就需要擴展ROM,比較麻煩。 并且市場上這種單片機漸漸被淘汰。</p><p>  所以根據(jù)實驗裝置的需要這里選擇的是89C51的單片機。</p><p>  作為CPU的芯片選擇AT89C51:帶有4K字節(jié)閃速存儲器的8位微控制器AT89S51這是一個帶有4K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器的低功能,高性能

90、的CMOS8位控制器,它與工業(yè)標準80C51的指令設置和管腳輸出相兼容。它可以與MSC-51產品兼容;具有4K字節(jié)內部可編程閃速存儲器;它可以進行1000次寫/擦除;它的數(shù)據(jù)可保持10年;它的2髖工作電壓范圍為2.7-6V;它的全靜態(tài)工作時的頻率為0HZ-16MHZ;它具有三級程序存儲鎖存;它有32根可編程I/O接口線;它有2個16位定時/記數(shù)器;有5個中斷源;有可編程串行口;有低功率休眠和功率下降模式;</p><

91、p><b>  其極限參數(shù)為:</b></p><p>  工作環(huán)境溫度范圍:-55℃-125℃</p><p>  存儲溫度:-65℃-150℃</p><p>  與地相連任一腳電壓-1.0-7.0V</p><p>  最大工作電壓:6.6VA</p><p>  直流輸出電壓:5.0

92、MA</p><p>  4.12 如何根據(jù)控制要求選擇PLC機型</p><p>  如何根據(jù)控制要求來選擇機型是使用可編程控制器的很重要的一步,在選擇PLC時,根據(jù)自己的需要,既不能選擇比實際運用多的多的點數(shù),也不能使點數(shù)不夠用,F(xiàn)X2N 系列每一種都有它的擴展模塊,要盡可能充分利用。在選擇時考慮到以下幾點就可以了。</p><p>  a.分析系統(tǒng)類型是屬于單

93、位控制對象的小系統(tǒng),還是慢過程大系統(tǒng),或者實時控制快速系統(tǒng)等。工業(yè)現(xiàn)場對控制器響應速度有何要求。</p><p>  b.有多少點開關量輸出,是直流電壓輸入還是交流電壓輸入,電壓分別為多</p><p>  c.有多少點開關量輸出,采用何種輸出方式,常用的輸出方式有繼電器輸出、雙向晶閘管輸出及晶體管輸出等方式。輸出功率分別為多大。</p><p>  d.有多少模擬

94、量輸入和多少模擬量輸出,各自的精度要求為多少,采樣的速率要求有多高。</p><p>  e.需否擴展配置,若需擴展配置,是采用本地擴展配置,還是采用遠程擴展配置,或者二者都要;若有遠程擴展配置,是接終端還是接模塊。</p><p>  f.是否有特殊控制要求,如高速計數(shù)器、位控及運動控制單元、溫度單元、凸輪定位器、PID單元、語音單元等。</p><p>  g.

95、是否有通信及組網(wǎng)的要求,通信及聯(lián)網(wǎng)打算采用何種方式。不同廠家的設備是否兼容,比如:要選擇的PLC,其通信及網(wǎng)絡是否支持已選擇好的智能裝置等。</p><p>  h.對于可靠性要求有多高,需否冷備份或熱備份。</p><p>  i.控制機房與工業(yè)現(xiàn)場是分開還是一起。</p><p>  j.輸入、輸出單元及內存容量等應考慮一定的冗于配置,以備以后的擴展。</

96、p><p>  4.13 選擇單片機的理由</p><p>  近幾十年來,單片機在生產過程控制、自動檢測、數(shù)據(jù)采集與處理、科技計算、商業(yè)管理和辦公自動化等方面獲得了廣泛的應用。單片機具有體積小、重量輕、耗能省、價格低、可靠性高、靈活通用等優(yōu)點,因此在各種專業(yè)控制中也得到了廣泛的應用。近幾年來,單片機的發(fā)展更為迅速,它已經(jīng)滲透到了諸多學科和各種領域乃至人們生活的方方面面。</p>

97、<p>  單片機在各個技術領域中的迅猛發(fā)展,與單片機所構成的計算機應用系統(tǒng)的特點有關:</p><p>  單片機構成的應用系統(tǒng)具有較強的可靠性;系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置比較典型而規(guī)模的應用系統(tǒng);由于構成的應用系統(tǒng)是一個計算機系統(tǒng),相當多的測控功能由軟件實現(xiàn),故具有柔性特點;有優(yōu)異的性能價格比。</p><p>  機等等!而其中8位單片機又有很多派別,在中國主流分為:PIC、MC

98、S51、AVR等等!</p><p>  自單片機出現(xiàn)至今,單片機技術已走過了近20年的發(fā)展路程??v觀20年來單片機發(fā)展里程可以看出,單片機技術的發(fā)展以微處理器(MPU)技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展為先導,以廣泛的應用領域拉動,表現(xiàn)出較微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。</p><p>  4.13.1 單片機壽命長</p><p>  這里所說的長壽命分兩個方面:一

99、方面指用單片機開發(fā)的產品可以穩(wěn)定可靠地工作10年,20年,另一方面是指與微處理器相比的長壽命。隨著半導體技術的飛速發(fā)展,MPU更新?lián)Q代的速度越來越快,以386、486、586為代表的MPU,很短的時間內就被淘汰出局,而傳統(tǒng)的單片機如68HC05、8051等年齡已有15歲,產量仍是上升的。這一方面是由于其對相應應用領域的適應性,另一方面是由于以該類CPU為核心,集成以更多I/O功能模塊的新單片機系列層出不窮。可以預見,一些成功上市的相對年

100、輕的CPU核心,也會隨著I/O功能模塊的不斷豐富,有著相當長的生存周期。新的CPU類型的加盟,使單片機隊伍不斷壯大,給用戶帶來了更多的選擇余地。</p><p>  4.13.2 8位、16位、32位單片機共同發(fā)展</p><p>  這是單片機技術發(fā)展的另一個動向。長期以來,單片機技術的發(fā)展是以8位機為主的。隨著移動通信、網(wǎng)絡技術、多媒體技術等高科技產品進入家庭,32位單片機應用得到了長

101、足的發(fā)展。以MOTOROLA68k為CPU的32位單片機為例,1997年的銷售量達8千萬枚。過去認為由于8位單片機功能越來越強,32位機越來越便宜,使16位單片機生存空間有限,而16位單片機的發(fā)展無論從品種和產量方面,近年來都有較大幅度的增長。</p><p>  4.13.3 單片機的速度越來越快</p><p>  MPU發(fā)展中表現(xiàn)出來的速度越來越快是以時鐘頻率越來越高為標志的。而單片

102、機則有所不同,為提高單片機抗干擾能力,降低噪聲,降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是單片機技術發(fā)展之追求。一些8051單片機兼容廠商改善了單片機的內部時序,在不提高時鐘頻率的條件下,使運算速度提高了許多。MOTOROLA單片機則使用了鎖相環(huán)技術或內部倍頻技術使內部總線速度大大高于時鐘頻率。68HC08單片機使用4.9M外部振蕩器而內部時鐘達32MHz,而M68K系列32位單片機使用32K的外部振蕩頻率,內部時鐘可達16MHz以上。</p

103、><p>  4.13.4 低電壓低功耗</p><p>  自80年代中期以來,NMOS工藝單片機逐漸被CMOS工藝所代替,功耗得以大幅度下降,隨著超大規(guī)模集成電路技術由3um工藝發(fā)展1.5、1.2、0.8、0.5、0.35進而實現(xiàn)了0.2um工藝,全靜態(tài)設計使時鐘頻率從直流電到數(shù)十MHz任選,都使功耗不斷下降。MOTOROLA最近推出任選的M.CORE可在1.8V電壓下以50MHz/48

104、MIPS全速工作,功率約為20mW。幾乎所有的單片機都有Wait、Stop等省電運行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬。一般單片機都能在3—6V范圍內工作,對電池供電的單片機不再需要對電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片機已經(jīng)問世。</p><p>  4.13.5 低噪聲與高可靠性技術</p><p>  為提高單片機系統(tǒng)

105、的抗電磁干擾能力,使產品能適應惡劣的工作環(huán)境,滿足電磁兼容性方面更高標準的要求,各單片機商家在單片機內部電路中采取了一些新的技術措施。如美國國家半導體NS的COP8單片機內部增加了抗EMI電路,增強了“看門狗”的性能。MOTOROLA也推出了低噪聲的LN系列單片機。</p><p>  壽命長、8位、16位、32位單片機共同發(fā)展、速度快、低電壓、低功耗、低噪聲、高可靠性技術這正符合了實驗裝置的需要所以在這里選擇單

106、片機來實現(xiàn)這次實驗裝置的自動控制。</p><p><b>  5 設計計算</b></p><p>  5.1 水槽尺寸計算 </p><p>  根據(jù)所選水泵的參數(shù),流量Q為6.0/h,即6/60=0.1 /min。在實驗中,打開水泵抽水時,水裝滿水槽的時間既不能太長也不能太短。為了節(jié)省實驗時間,需要在2~3分鐘內使水槽中的水達到實驗所需要

107、的的液位。對于單回路反饋控制的實驗,可以選擇兩分鐘內使實驗裝置中水位達到平衡。</p><p>  水泵的流量Q為0.1 /min。</p><p>  實驗裝置中水位達到平衡的時間h為3min。</p><p>  設三個水槽的總體積為V。</p><p>  則V=Qh =30.1=0.3 </p><p>  由

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