超大型数控船用卷板机自动控制系统研究

超大型船用卷板机是造船行业中的高档数控设备。随着造船、石油化工、锅炉、压力容器等行业的发展，超大型数控船用卷板机已成为目前卷板机的重要发展方向之一[1-4]。其控制系统是一个多功能的集成系统，要完成机电液动作控制，实现卷板工艺参数优化、诊断及远程服务等功能。卷板成形过程是包括输送架送料、板料对齐、主机工作辊旋转、油缸升降、液压系统压力监测和床身变形监测等运行过程，控制系统的任务就是实现机床集成化、智能化和可视化的自动控制[5-8]。

1超大型数控船用卷板机工艺系统设计

图1 超大型数控船用卷板机工艺系统

超大型数控船用卷板机工艺系统如图1所示，要实现快速卷板，要求主油缸运行速度在1000 mm/min以上快速下降，对输送架送料过程等进行集成控制，以达到高速、同步、精密的要求。考虑到系统功能扩展和升级换代的需要，采用开放式控制系统，选择和配置辅助装置，提高设备的自动化水平、生产效率及系统可靠性。

Finally, it is to be noted that in our work, Zn2TiO4 nanoparticles were prepared from the laboratory grade ZnO and TiO2 powders of extremely low cost ($10 for 500 g). Because of this, these nanoparticles can be a better choice for applications of visible photocatalytic dye decomposition.

2 控制系统总体方案设计

根据超大船用卷板机控制过程需求，设计的控制系统的功能模型如图2所示。控制系统分为两层，上位机实现整机运行控制、工艺参数智能化、故障诊断和远程服务；下位机包括机床主机控制器、送料装置及其他辅助装置控制器，各控制器除完成各自功能，还需提供各部分状态参数。主机控制器还需采用位移传感器对油缸位置进行实时检测，根据检测结果通过液压系统进行自动调节，并对整机工作状态和安全性进行监控等。

图2 控制系统功能模型图

上位机采用工业控制计算机，将机床控制模块、工艺参数智能优化模块、故障诊断与预测分析及远程服务模块集成于一体。同时与生产管理系统进行集成，接收生产指令、反馈生产数据信息，从而实现卷板过程的集中控制和自动化、智能化生产。下位机控制器为PLC，通过现场总线与上位机进行集成，执行上位机的控制指令，提供各部件信息反馈，为系统的安全性和状态监控提供支持。控制系统结构如图3所示。

自诊断模块就是根据当前系统的操作状态和工作状态，判断是否存在故障，并显示诊断性数据，再经通讯模块将诊断性数据传送给上位机；通讯模块负责从站、主站的内部通讯及外部通讯。

图3 控制系统总体结构方案图

3 控制系统分系统设计

超大型船用卷板机控制系统的开发按照系统数字化、控制智能化、操作可视化的原则进行，力求技术先进，功能完善，拥有自主知识产权。控制系统主要由超大型船用卷板机工艺参数智能选择系统和智能诊断系统组成。设计的具体工作可分为硬件设计和软件设计两部分。

4)监测数据显示：图6中，1号和2号监测点轴力值(盾构井斜撑)变化规律基本一致.第二道和第三道1、2、3号监测点轴力值变化较快，均达到3 000 kN以上，4号监测点轴力值(标准段内支撑轴力)增幅比较缓慢.从开挖到盾构井见底的轴力监测数据来看，随着开挖深度增加，最大内支撑轴力也在下移.标准段第一道内支撑轴力均大于盾构井轴力值，而整个基坑第二道和第三道支撑轴力大于第一道，与模拟数据情况一致.

3.1 工艺参数智能选择系统设计

高速计数模块。

卷板成形工艺过程的控制涉及到很多参数，在现有的数字控制基础上，通过对卷板加工工艺研究，提出一种与该设备配套的、实用性智能化数控技术系统的硬软件技术方案。结合当前网络监控系统和超大型船用卷板机最新发展趋势，遵循模块化、标准化、高可靠性、易扩展、易维护等设计原则，实现工件加工参数的智能选择，从而实现工艺优化并缩短更换加工产品的时间。系统结构如图4所示。

工艺参数智能选择系统设立在设备的工作现场，由传感器组、监控组态应用程序等部分组成。传感器负责拾取设备工作过程中的工况参数，并输入工控机的实时数据库，然后供监控组态应用程序读取、处理、分析和显示，实现对设备状态的现场监控。其功能模型图如图5所示。

参见图1。在轮轨接触点A，车轮受到一个垂向(向上为正)简谐力P0eiΩt的作用。在t =0时，作用点A在坐标系oxyz中的坐标是(r0，y0， π/2)，而在t时刻，车轮转过Ωyt弧度，力的作用点A在坐标系oxyz中的坐标变成(r0，y0， π/2-Ωyt)。于是，相应的节点力向量是

图4 超大型船用卷板机控制系统

图5 工艺参数智能选择系统功能模型

3.2 智能诊断子系统

智能诊断子系统能够对机床出现的故障进实时报警，并对故障出现的时间及次数进行存储，根据故障类型，向用户提供故障原因以及维修方法，一些简单故障，用户可自行排除，缩短了维修时间。另外，系统还可根据设备的使用情况，向用户提供关键部件的维护信息，指导用户及时对机床进行维护保养。

智能诊断子系统的设计采用基于结构树的方法，将要进行诊断的设备按组成结构进行逐层分解，直至零件层，形成一棵倒置故障树。零部件检测信息构成树上的节点，赋给每个节点一定的知识内容，例如名称、型号、参数、功能以及可能发生的故障、解决方法等，构成知识库；下一层零部件的故障将导致上一层零部件的不正常工作。根据这些关系建立相应的规则，写入规则库中。系统根据检测的故障信息，自动搜索现场规则库和知识库或远程协助进行故障诊断，自动提供故障可能的原因与解决办法。

3.3 控制系统硬件设计

硬件主要是指智能前端和设备控制器。智能前端是运行监控软件的载体，负责机床的状态检测、智能控制和故障诊断任务的执行；设备控制器是智能前端与车间设备的通讯模块，用于提取机床信息、对机床传达控制命令。

智能前端用工控机，以RS-485标准接口与设备相连，负责与设备的信息交换。智能前端由显示、键盘、电子硬盘、通讯接口、电源等组成。

5)在中国大陆,IMERG估计微量降雨(0.1～1 mm/d)的概率密度与CGDPA相差最大,尤其西部的差异超过6%;其次是中雨(10～25 mm/d),东部偏高、西部偏低;其他降水强度的概率密度则相差很小。

显示和键盘：考虑到机床的振动对器件的影响，以及车间内空间的限制，采用触摸屏，既可以显示又可以操作。

电子硬盘：保证数据的安全可靠，能够克服普通硬盘抗振性能差的缺点。

通讯接口：与监控系统连接的通讯接口为RS485接口，另外还备有以太网接口，实现与远程计算机通讯。

电源：电源电压为24VDC。

根据卷板机控制系统的技术指标，对各个模块进行了选择，如下所述：

在本方案中PLC通过485接口与触摸屏工控机通信，工控机完成数据采集、控制，监视及程序上传和下载等工作。触摸屏工控机通过以太网接口与远程计算机通信，完成机床的远程监控及程序的远程上传和下载等工作。

d)当C(px,y)≠C(px-1,y)且C(px,y)≠C(px,y-1)时，表示块px,y和上邻域块以及左邻域块之间均不存在跨块缺陷，属于一个新的连通域，故赋予一个新的标号Label_index，并将标号指针做加一处理。

S7-200的具体组成模块为：中央处理单元CPU、I/O模块、电源模块、计数模块等。

设备控制器采用西门子PLC，考虑到组态的需要，建议同时建立MCGS开发环境。采用梯形图和代码语言结合的方式编制PLC用户软件。软件采用两层结构：底层包括CPU及各功能模块的程序，底层软件与上层通讯接口是通信适配器RS485通讯接口，通过这个接口与触摸屏或工业PC交换数据。

超大船用卷板机系统操作包括工艺参数的设置、各执行部分的控制、系统各部分的监控、故障诊断与系统维护等。正常工作时类似流程控制，为全自动化方式，可显示各部分的监控状态，通过全LED仿真监控，使送料卷板过程“看得见”。

基本单元

内置存储容量是8000步RAM，用存储盒可扩展到16000步；运算处理指令基本指令处理时间是0.08微秒，应用指令处理时间是1.5-数百微秒。

数字量输入/输出模块（I/O模块）。

通信用特殊适配器。PLC以RS-485通讯时要用通讯适配器。

通讯适配器要安装在特定的通讯功能扩展板上。

电源模块。

超大型船用卷板机智能控制技术主要体现在：加工工艺参数智能选择和故障智能诊断与预测。

3.4 控制系统软件设计

控制软件采用MCGS组态软件开发。MCGS组态软件是一类专门针对工业自动化系统及过程的实时监视与控制软件，其应用对象和所执行的任务相对固定。控制软件采用模块化设计，按照功能划分为：控制逻辑模块、自诊断模块和通讯模块。

控制逻辑模块是系统软件的主要框架，由输入口扫描、控制逻辑处理和输出口刷新等三大部分组成，实现通信口冲洗、障碍检测、报警等功能；机床监控系统中的核心诊断单元依赖于子系统提供的诊断性数据，出现的故障信息被存储在机床监控系统中，这样，维护人员根据故障信息可以查出故障成因。当查寻故障时，一个附加的手段是车间监控系统显示系统所有重要信号的状态，从而说明了系统在瞬间的操作状态和每一步骤的工作状态。

综上所述，对马铃薯脱毒种薯的现状、存在的问题进行分析，并通过有效方法解决马铃薯脱毒种薯的不足，促进甘肃省的经济发展。

4 超大型船用卷板机操作可视化技术研究

随着控制系统和计算机技术的发展，我国工业的自动化水平有了显著提高，操作可视化技术已广泛应用于工业控制。

应急处理的核心，就是尽快将出现故障的设备恢复到正常的生产活动中。人工智能设备最显著的特点就是效率高。人工维修操作由于长时间的机械化作业，准确度会下降，容易出现失误，尤其是对于高精度的加工设备而言，这都是影响维修设备的主要因素。

本文旨在研究互联网金融的发展对商业银行盈利的影响，需要从互联网金融的总体发展和第三方支付、网络融资、互联网货币基金方向选取相应指标作为解释变量．通过借鉴国内著名学者的研究结果，定义互联网金融指数、第三方支付交易规模增长率、P2P网贷增长率为解释变量．由于互联网货币基金多依托于第三方支付平台进行交易，为避免数据重复，将其纳入第三方支付进行研究．

综上可知，整个矿山室外给排水管道系统较为复杂，因此设计时首先要根据工艺等对水质不同要求，制定室外给排水系统方案。

超大船用卷板机系统技术水平不仅取决于功能的扩展、自动化和智能化水平的提高，简单快捷而又可靠的操作方式也是机床技术水平提高的体现。课题新开发的控制系统参照现代机床控制系统的模式，采用全LED监视和键盘操作，甩掉传统的控制按钮手动操作，采用面向对象的技术，开发基于Windows平台的控制系统图形组态系统，对船卷自动卷板过程实现可视化控制。

5 卷制工艺试验与数据库的建立

超大船用卷板机的控制系统是一个多功能的集成系统，主要完成主机机电液动作控制，实现卷板工实现工艺优化并缩短加工产品的时间，提高加工精度。

图6 卷制工艺实验总体方案图

通过人机对话功能，根据理论计算结合数据库，由微控系统自动计算出位移值、压力值，并找出修正值，实现高精度，高效率的微控卷板功能，实现卷板工艺智能化，达到快速准确卷板。艺参数优化功能。采用工业控制计算机，将机床控制模块、工艺参数智能优化模块等集成于一体，完成理论数据的计算，但由于板材非理想化的差别，理论和实际现场数据难免有偏差，这就影响智能算法的正确性，影响设备精度和工作效率，要实现设备快速有效的工作要求，必须将理论计算和现场实践数据相结合，使智能控制算法更接近于使用性，以提高设备的自动化水平、生产效率及系统可靠性。

5.1 卷制工艺试验总体方案

通过板材实验机和船用卷板机，对板材进行实验，建立数据库。图6为卷制工艺实验总体方案图。

5.2 实验过程

超大型船用卷板机卷制工艺操作智能化，力求技术先进，功能完善，根据项目实验要求，卷制工艺实验的具体工作可分为板材实验机实验和船用卷板机实验两部分。根据项目实验要求，我们进行了现场实验，建立了相关工艺参数数据库。试验现场图如图7、图8所示，工艺参数如表1～表3所示。

通过以上卷板加工工艺研究，积累实践经验，建立相应的数据库，结合在现有的数字控制基础上，遵循模块化、标准化、高可靠性、易扩展、易维护等设计原则，实现工件加工参数的智能选择，从而

职前教师根据自己设计的关于“空气质量问题”的教学方案，以少数同学为授课对象，在10~15分钟的时间内，尝试小型课堂教学，并将其教学过程录制下来．

图7 板材实验机试验现场

图8 卷板实验现场

表1 实测不同半径参数变化

卷制半径 R4000 R1250 R600油缸压力/MPa 6.6 7.5 9下压力/kN 104 118.5 141.5上辊位移量/mm 87.7 80 71.8钢板回弹前内径 2483 1040 543.5

表2 板材16 mm试验实测参数

卷制半径 R 4 0 0 0 R 1 2 5 0 R 6 0 0系统压力/M P a 2.6 2.9 3.3下压力/k N 1 4 6 3.3 1 6 2 2.7 1 8 2 9.3上辊位移量/m m 1 3 1 1 0 9.2 8 0.2钢板回弹前内径 2 0 5 5 9 5 7.4 5 1 9.6

表3 板材40 mm试验实测参数

卷制半径 R 4 0 0 0 R 1 2 5 0 R 6 0 0系统压力/M P a 1 5 1 6.6 1 8.7下压力/k N 8 8 1 0 9 2 2 2 1 0 2 8 6上辊位移量/m m 1 6 1.9 1 5 5.2 1 3 9.2钢板回弹前内径 2 8 8 3 2 0 0 4 1 1 0 5

6 结论

针对超大型船用卷板机自动控制系统在集成化、智能化和可视化方面的要求，设计了超大型数控船用卷板机自动控制系统总体方案，主要取得了以下几方面的成果：

（1）设计了超大船用卷板机卷制过程的自动控制系统，完成了软硬件系统的开发。

2.规范流程。进一步梳理工作人员开展心理矫治的工作内容，提高可操作性。总体来说，心理矫治工作分三阶段进行，即入矫阶段、常规阶段和解矫阶段，每个阶段都包含心理测评、核实情况、心理健康教育、心理干预、研判分析、制定和调整方案措施等若干工作环节。同时，为进一步科学指导心理矫治工作，切实提高社区矫正工作队伍的工作水平，制定有针对性的矫正措施，实现工作程序化、标准化、规范化，北辰区司法局组织专人编印《社区矫正心理矫治工作指导手册》。司法所工作人员按照手册内容，开展自学，进行操作，实施矫治。

（2）设计了全LED仿真监控系统，使送料卷板过程“看得见”，从而实现了卷板机操作的简单、快捷、可靠。

（3）通过卷板加工工艺试验，建立相应卷制工艺数据库，实现了工件加工参数的智能选择，从而实现工艺优化并缩短加工产品的时间，大幅提高了加工精度。

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