序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇數控系統論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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1）首先根據建筑物的用途、考慮全年的空調負荷變化和制冷機部分負荷的調節特性，并綜合考慮初投資和運行費、維護保養、環保、安全等因素，合理的選擇制冷機的機型、單機容量、臺數和全年的運行方式，提高制冷系統在部分負荷時的運行效率，降低運行費用。選用的制冷機的容量在考慮冷量損失的情況下，要與冷量負荷相適應。在冷量負荷經常變化的情況下，要選用多臺制冷機，以便在運行中進行合理調配。

2）用戶需要的冷負荷是變化的，在制冷裝置的實際運行中，部分負荷運行所占的比較較大，所以要根據用戶的需要和外界的環境變化調節制冷機的制冷量。從經濟性、調節范圍和操作等多個角度來說，一般采用進口導葉調節和改變轉速的方法對制冷量進行調節。

3）對冷卻水和冷凍水的水質進行管理，避免熱交換器結垢影響熱傳遞效率。制冷空調裝置常用的是敞開式冷卻水循環系統，吸熱的冷卻水在冷卻塔與空氣充分接觸，逐漸蒸發，二氧化碳大量散失，溶解氧含量升高，水中Ca2+、Mg2+、溶解性固體、懸浮物逐漸增加，使冷卻循環水的水質惡化，給系統帶來結垢、腐蝕、污泥和菌藻等問題。從而造成系統熱阻增大，熱交換率降低，設備腐蝕及壽命縮短，能耗加大。故應重視冷卻水循環過程中的水處理。所以，需要定期對水質進行加藥，投加阻垢劑防止結垢，投加緩蝕劑防止腐蝕，投加殺生劑消滅微生物等等。同時進行排污處理并定期取水樣進行化驗。冷凍水的水溫低，循環流動系統通常為封閉的，不與空氣接觸，因此冷凍水的水質管理和必要的水處理相對冷卻水系統來說要簡單得多。其工作目標主要是防止水對金屬的腐蝕，可以通過添加合適的緩蝕劑予以解決。

4）定期清洗熱交換器。對水質進行處理可以減少結垢、腐蝕的發生，但不能完全杜絕。在運行一段時間后還需要對熱交換器定期進行物理清洗和化學清洗，防止或減少結垢、腐蝕，提高換熱效率。

二、空氣調節系統節能

（一）能量循環利用

新風量少了，室內的衛生條件則變差；新風量大了，又會加大空調負荷，造成能耗過大。所以在關系人體健康的同時，還要考慮到能耗費用。冬、夏季室外的環境溫濕度與室內的溫濕度標準相差較大，應采用最小新風量，減少新風處理量，降低能耗。在過渡季節，當外界空氣的溫濕度達到一定的條件時，可以采用全新風的送風方式，在滿足室內的溫濕度要求的同時，又能減少需要處理的空氣量，降低空調系統耗能。可以采用CO2濃度控制器，在保證衛生、保持正壓等基本要求下，控制新風量，從大自然中獲得冷、熱能，對能量進行充分利用，節約空調負荷，節省空調的運行費用。

（二）合理的參數設定

室內空氣環境主要涉及的參數有溫度、相對濕度等，要使空調系統能節能運行，就要對這些參數進行合理設定。空調房間內空氣溫度設定值與空調負荷和能耗有著密切關系。供冷時室溫設定得越高或者供熱時室溫設定得越低，可以減小室內、外的溫差，降低空調負荷，空調系統越節能。所以，在實際運行中，我們可以根據季節的不同，在設定參數時夏季取高值、冬季取低值，達到節能目的。在設定合理室溫的同時，還須設定合理的室內濕度。除了一些工業生產廠房、實驗室等需要較嚴格的工藝要求的建筑外，一般的商場、辦公樓等建筑，都是以舒適性空調為主的。為了不浪費能量，室內相對濕度的設定，在夏季可適當降低，冬季可適當提高。所以，在滿足室內環境要求的前提下，可適當降低室內的溫濕度標準。

三、冷卻水塔節能

冷卻水塔工作原理是：空氣經過風機抽動后，自進風網處進入冷卻塔內。濕熱的冷卻水自布水盤經過填料流入塔內。當水滴和空氣接觸時：一方面由于空氣與水的直接傳熱，另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下產生蒸發現象，將水中的熱量帶走即蒸發傳熱，從而達到降溫之目的。

1）冷卻塔的位置應設置在通風良好的地方，例如室外綠化地帶、室外地面上或在高層建筑主樓的屋頂上，同時遠離高溫或者有害氣體，避免建筑物高溫高濕排氣或者不潔凈的氣體對冷卻塔進行影響。

2）采用冷卻塔變頻技術。冷卻塔變頻技術主要是利用冷卻水塔進出水溫差對比，通過變頻器改變冷卻塔風機供電頻率，不斷改變冷卻塔風機的轉速，來達到調節風量以及減少風機能耗的效果。

3）對于一塔多風機的冷卻塔，在保證冷卻水溫滿足制冷機組正常運行的情況下，可以根據冷卻水的回水溫度，調整投入運轉的風機數量，達到節能目的。而在多臺制冷主機并聯供冷的系統中，與其匹配的冷卻塔也可采用并聯形式。在過渡季節或外界溫度較低，部分制冷主機運行時，利用并聯的冷卻塔，可以不開風機采用自然冷卻的方法降低能耗。

篇（2）

1.數控系統的開放特征與典型模式

開放式數控系統一般基于PC平臺,具有模塊化、標準化、平臺無關性、可二次開發和適應聯網工作等特征。基于PC平臺的開放式數控系統目前有3種典型模式。第一種為衍生型(專用NC+PC),在傳統CNC中插入專門開發的接口板,使傳統的專用CNC帶有PC的特點。此種模式是由于數控系統制造商不能在短期內放棄傳統的專用CNC技術而產生的折中方案,尚未實現NC內核的開放,只具有初級開放性;第二種為嵌入型(PC+NC控制卡),將基于DSP的高速運動控制卡(NC控制卡)插在PC的標準擴展槽中,由PC機執行各種非實時任務,NC控制卡處理實時任務。是目前基于PC平臺的開放式數控系統的主流;第三種為全軟件數控系統,PC機不僅能夠完成管理等非實時任務,也可以在實時操作系統的支持下,執行實時插補、伺服控制、機床電器控制等實時性任務。這種模式的數控系統實現了NC內核的開放和用戶操作界面的開放,可以直接或通過網絡運行各種應用軟件,是真正意義上的開放式數控系統。與PC平臺開放式數控系統相比,基于高端PLC的數控系統的開放性主要體現在網絡層面和系統擴充層面。高端PLC采用類似于PC的總線結構和面向操作的梯形圖語言編程,模擬量處理單元、位置控制單元、回路控制單元、網絡模塊或網絡單元等高端部件都有專用控制語句,具有系統構建靈活、擴充能力強、應用軟件設計便捷等優點。編程語言標準化和部件可互換性的不斷增強,現場總線技術和工業以太網絡標準的普遍采用,都使基于高端PLC的數控系統變得更加開放,將成為面向CIMS或FMS的設備層的重要組成部分。

2.基于高端PLC的磨削數控系統

2.1開關信號監測與邏輯控制

當前系統輸入輸出單元是PLC的基本組成部分,在磨削數控系統中承擔所有開關信號的監測和全部邏輯控制功能。監測信號主要有:機械手進出、機械手上下、料盤正反轉、修整器起落等動作的位置信號,磨削設備和輔助裝置上的各種工作狀態信號和異常報警信號。系統輸出單元控制磨削設備上所有電磁閥和機床電器系統等,通過磨削設備上的液壓系統,控制機械手、料盤、工件卡盤、砂輪軸、床身、修整器等基本部件和冷卻、、過濾等輔助裝置按照磨床動作和磨削工藝要求工作,實現磨削加工過程的自動化。

2.2工件與砂輪運轉速度控制

保持工件與砂輪轉動速度恒定,對提高磨削加工質量十分有利。為此系統配備了2臺帶RS-485串口變頻器,分別驅動工件軸和砂輪軸。PLC采用聯機隨動控制保證兩者之間速度的配合與穩定。操作人員依據磨削加工要求設定工件軸變頻器速度參數,PLC接收該參數后,參照砂輪直徑(設定或記憶值)和轉動速度比例關系,計算并自動設定砂輪軸變頻器的速度參數。在磨削加工過程中,PLC對砂輪在磨削及修整過程中的損耗給予速度自動補償。PLC最多可以控制32臺變頻器,不同廠家的變頻器可采用協議宏通信聯接。PLC按照變頻器地址(0-31)、指令代碼和相關數據順序向變頻器傳送命令,對變頻器運行、停止、正轉、反轉等實施控制;PLC還可以監視變頻器運行狀態,當變頻器發生過電流、過電壓、變頻器過載、硬件異常、電機過載、過力矩檢測、電源異常、通信超時等情況,可將異常參數傳輸給PLC,由PLC作出相應處理。

2.3位置控制單元(PCU)與位置控

制高端PLC配備單軸位置控制單元,與步進電機或交流伺服電機驅動器配套使用,可以完成開環或半閉環位置控制及速度控制,配備兩軸聯動位置控制單元可以進行實時插補控制,實現直線和圓弧曲面等加工控制。目前全球各主要PLC制造商都已推出與高端PLC配套的PCU,具備高速和高精度的位置控制功能。OMRON公司的CJ1MCPU自帶PCU的位置脈沖速度為1kBPS,高級PCU的速度可達到500kBPS,松下PP2或PP4系列的位置控制速度高達1MBPS。采用高端PLC設計數控系統,需根據控制精度、運行速度和運行軌跡要求選擇適合的位置控制單元(PCU)。磨削數控系統控制精度要求較高(F1μm),一般選擇數字交流伺服系統。OMRON高端PLC專用高級指令控制脈沖輸出,可選擇梯形、S形或三角形速度曲線運行,實現定程、點動、返回原點和原點搜索等運動控制。程序設計可選擇相對坐標系或絕對坐標系,按照圖2所示的梯形圖編程運行,可實現各種磨削加工所應遵循的運行曲線。圖3表示該數控系統準確實現鐵路軸承內套擋邊粗、精、光磨削加工和3MZ2120磨床快進、快退幾個階段的速度控制和位置控制的運動軌跡。

2.4觸摸屏人機界面設計

基于高端PLC的磨削數控系統可選用觸摸屏人機界面(ProgrammableTer2minal,PT),采用組態工具軟件和圖形庫(開關、燈、棒圖等)以及動畫功能等,按照磨削工藝流程要求進行系統操作界面設計。下面以3MZ2120磨削數控系統操作界面為例介紹設計過程和效果。根據磨削數控操作和顯示的需要,該系統主界面下設8個子畫面(圖4)。系統上電自動進入主界面,核對操作密碼后彈出主菜單,在主界面上點擊操作可轉移相應的子界面。加工參數和修整參數設置界面提供設置數控磨削相關參數提示;手動操作和手動修整界面用于快前、快退、慢前、慢退、返回等手動位置控制和手動修整砂作,為設備調試提供便利;自動報警界面利用觸摸屏人機界面本身具有的報警功能設計,對油霧、液壓系統、機床電器系統、料槽狀態、冷卻系統和伺服電機等實施監測和自動報警,當發生故障時觸摸屏立刻彈出報警信息(報警時間、故障代碼及應對措施等);自動運行界面(圖5)采用棒圖顯示當前磨削余量值;采用動畫方式實時顯示加工狀態和加工位置等。還設有“緊急停車”等應急按鈕。PT有RS232/422/485通訊口,能夠兼容眾多廠家的PLC。人機界面應用程序可脫機編制和調試,然后下載到PT上運行,PLC一般通過RS232接口與PT相連。許多PT還配備并行接口,可直接與打印機連接,實時打印數據或進行屏幕拷貝。

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2數控機床電氣控制系統出現的問題

數控機床在電器控制系統方面的故障一般都是強電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。

2.1弱電故障弱電指的是數控機床電氣控制系統中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發生的故障和軟件發生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內部的芯片或者是接插件等出現的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，內部發生的各種動作性的問題或者是數據出現丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現錯誤或者是計算機的運行出現錯誤以及系統的程序或者是參數出現錯誤等。

2.2強電故障強電部分指的是控制系統之中出現的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因為其處于一種高壓以及大電流的工作狀態之下，所以一般強電發生故障的次數要多于弱點故障，因此需要相關的維護和維修人員能夠予以重視。

3解決方法

3.1調節法在解決數控機床電氣控制系統的眾多辦法中，調節的方法是其中最為簡單的一種。調節法主要是通過對于電位計進行調整，以此來達到修復系統出現的故障的目的。最佳的調整辦法是對于伺服驅動系統和被拖動的機械系統來進行系統的調整，并實現最佳的匹配的一種較為綜合性的調節的辦法。這種調節的辦法也較為簡單，可以使用一臺但是多線的記錄儀來或者是雙蹤示波器來對于觀察指令和速度反饋的一種相互響應的關系。一般都是通過對于速度調節器的比例系數以及積分的時間進行調整，促使伺服系統能夠達到比較高的動態響應的一種特征，但是又不會出現振蕩的一種最恰當的狀態。另外，在現場如果沒有示波器的情況下，相關的工作人員可以根據自己以往的工作經驗，調節來使得電機起振并向反方向慢慢進行調節，一直調節到消除振蕩狀態為止。

3.2復位法如果數控機床的電氣控制系統由于突發性故障而引起系統報警的情況，那么可以是他呀復位法患者是開關系統電源來進行依次地操作來消除故障。但是如果系統內部的工作存儲的區域掉電并且插拔電路板以及電池欠壓，而造成系統出現混亂的現象，那么就需要對于系統進行初始化操作來進行清除，但是在清除之前需要提前做好數據和信息的拷貝，以免丟失數據。但是如果初始化操作之后故障依舊沒有排除，那么就需要進行硬件方面的檢查和診斷。

3.3更正法所謂的更正法指的是對于系統中的參數進行修改，程序更正的辦法。系統的參數主要是用來確定系統的功能的一種依據，如果系統的參數在設定的時候出現錯誤那么就很可能造成系統出現故障或者是系統中的某一項的功能失去作用。有的時候可能會因為用戶的程序出現錯誤而導致系統出現故障而停止運作。在這種情況下，系統修復可以使他系統的搜索功能進行檢查，來對于用戶的程序中出現的錯誤進行搜索，在搜索完成之后依次改正，這樣才能在發現錯誤之后進行改正，系統才能恢復運行。數控機床電氣控制系統的發展在未來的發展道路中將不斷走向開放式的發展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的優點，將會促使更多的數控系統生產的商家逐步走向甲方是的發展形勢。其中，數控機床電氣控制系統在速度方面也將走向高速化的發展道路，精度方面也會得到一定的發展。另外，數控機床的電氣控制系統還會向智能化方面進行轉變。人工智能機在我國的研究和發展已經走向了一定的程度，其在計算機領域的發展也在不斷深入，數控系統的智能化程度也將趕上時代的潮流，走向智能化的發展道路。

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二、當前視頻監控系統建設應用中存在的問題

1、我縣“天眼”視頻監控系統是一期工程建設的社會治安動態視頻監控系統，共有35個視頻探頭，以單獨立桿標準安裝在縣城各個重要路口及位置，該視頻探頭雖可360度旋轉，并自動記錄圖像，但因建設模式采用的是“電信建設，公安租用”，所以在設備選型、配套設施等方面都存在有一定的局限性，首先目前電信采用的前端攝像機和編碼器等設備型號較早，參數、性能等不能滿足我縣安全監控工作需要，有些監控錄象機的參數、性能等在相關網站上查找不到。其次對監控點安裝時沒有考慮到輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間因光源不足或缺少光源、監控攝像頭防護罩未及時清理灰塵，造成視頻監控成像模糊，無法辨認，大大降低了實戰效能。如所安裝的35個視頻探頭在夜晚光源不足或缺少光源、監控攝像頭防護罩未及時清理灰塵時，造成視頻監控成像模糊，無法辨認。由于以上種種原因嚴重影響社會治安視頻監控系統的實戰效能，我們建設社會治安視頻監控系統的目的不是為了看，現在連看都看不清的一個監控系統，更談不上服務于實戰、更深層次的應用了。

2、現有技防監控系統覆蓋面雖高，但單位值班人員落實不夠好。監控室內值班人員不足，無法保證夜晚值班質量，因值班人員嚴重不足，從而導致值班人員沒有足夠的時間去認真觀察監控圖像，不能及時發現犯罪，只能亡羊補牢。

3、對已建的技防監控系統使用及后期維護還存在一些問題。一是缺乏具有熟悉監控系統的專職人員對技防監控系統進行監控；二是日常線路的維護和保養工作沒有及時得到落實，導致許多監控點出現圖像不清及黑屏等問題無法及時得到解決。

4、視頻功能本身不合理，雖可以360度人工旋轉，但無法自動定時定角度旋轉，實現全天候、全方位監控。

5、監控器的位置擺放不合理，觀察不到關鍵位置和必經之路或攝像機易被破壞。主要體現在監控點施工不規范，安裝質量大打折扣，施工中直接將攝像機安裝在建筑物、路旁電桿或其它附屬物上，既不安全，也不利于全方位監控，有的監控點安裝時沒有考慮輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間圖像效果模糊，大大降低了實戰效能。

6、多個新建住宅小區及重點部位未安裝視頻監控。從目前我縣社會面監控系統使用情況看，視頻監控系統建設雖然起步較早，但與經濟快速發展、農村加快建設、動態治安控制的要求相比，與發達地區相比，建設速度仍然滯后，監控探頭總量還不多、密度不大，部分重點單位、企事業機關、道路街面、公共復雜場所、居民住宅小區等還存在監控盲區，金融單位、加油站等內部監控設備安裝還沒有完全到位。特別是居民小區、企業事業等單位重點部位在主動落實技防措施上顯得力度不夠，僅靠公安機關一家“單打獨斗”，導致社會面監控系統覆蓋率不高，根本無法與當前日趨復雜的社會治安形勢相適應。

三、對技防監控系統的建議

1、在建設過程中要注重圖像存儲質量、有效畫面抓錄、圖像保存時間等，最大限度地滿足實戰需求

在技術層面上，要廣泛應用無線傳輸、網絡傳輸、移動監控、人像自動識別等高端技術，并積極協調電力部門配合支持，確保夜間監控區域光亮度達到要求，提高監控圖像清晰度。在后續維護上，要建立一支設備維護隊伍，在各個點確定一至二名維修人員，負責日常檢查督導定期維修，以確保系統正常運轉。要組織相關維修人員對監控設備的視頻功能進行合理調整，使它們自動定時定角度旋轉，達到全方位自動監控。對監控器的位置擺放不合理的地方，進行重新安裝和調整，使關鍵位置和必經之路等都能得到有效防控。

2、統一規劃，在建設布局上實現全覆蓋

縣委、縣政府要結合我縣實際，出臺全縣治安監控實施方案，限時、保質、保量完成任務。采取單位籌資、縣獎勵的辦法解決投資經費，并嚴格落實獎懲制度，鼓勵先進，鞭策后進，全面推進。在治安保衛重點單位、集鎮街道、車站碼頭、公共復雜場所，治安卡口、治安復雜地區等，要突出重點，全面安裝視頻監控。在縣道、省道要合理布建監控探頭，要合理布局，并且定時抓拍。各監控系統、監控點之間要互為補充、有機銜接、聯成網絡，做到跟蹤接力、連續拍錄，不留空白和盲區，做到全面覆蓋。

3、健全規章制度

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圖1同步軸

除此之外，為保證正確地加工出螺距相同的螺紋，車床在車螺紋時的主軸和進給軸必需同步。滾齒機的工作臺的分齒運動與滾刀的運動在滾齒時也必需同步、剛性攻絲的Z軸進給與主軸同步等，但這種同步是指多個電機的運動速度、位移之間成一定的關系，而不是相等的關系，對這種同步運動，本文不予討論。

實現同步一般有兩種方法。一是機械同步：同步系統由機械裝置組成。這種同步方法容易實現，但機械傳動鏈復雜，傳動件加工精度要求高，所需的零件多，難以更換傳動比，且占用的空間大。二是電伺服同步：同步系統由控制器、電子調節器、功率放大器、伺服電機和機械傳動箱等組成。所需機械傳動鏈簡單、調試方便、精度高、容易改變電子齒輪比。FANUC數控系統的電伺服同步功能對不同生產機械的要求可提供不同的配置，實現其同步要求。

在某些情況下，一個伺服電機驅動機械坐標軸轉矩不夠用，但改用一個更大的伺服電機又嫌體積或慣量過大，於是以兩個伺服電機取代一個伺服電機驅動機床的坐標軸，這種坐標軸被稱為串聯軸，如圖2所示。這樣由於兩個伺服電機以一個恒定的轉矩相互作用，或者通過預加負荷，在機床內部減少間隙。這就是所謂串聯控制(TandemControl)，是另一種多電機控制。

圖2串聯軸

同步控制的概念

在電伺服同步系統中，“同步”的概念是指系統中具有兩個或兩個以上由電子控制的伺服放大器和伺服電機組成的“控制對象”，其中一個為“主(Master)控制對象”，另外一個或多個為“從(Slave)控制對象”，控制量為機械的位移或速度(對旋轉運動為轉角或轉速)。通過控制器使“從控制對象”和“主控制對象”的輸出控制量保持一定的嚴格比例關系，這種運動系統稱為同步系統。一般同步系統的輸出控制量為位置和速度。前面所提到的“同步軸”，“主控制對象”與“從控制對象”的輸出控制量相等。

為了簡化討論，同步系統中的控制裝置可被簡化為具有一個積分環節的位置系統，其框圖如圖3A所示。其中KV為簡化後控制裝置的位置控制器的開環增益，XC、XO為位置輸入、輸出；FC為速度指令，Δ為位置誤差。KF為速度環增益，當KF》1時，可把速度環近似為1；於是該控制裝置的開環增益變為KV/S，如圖3B所示。

圖3簡化的控制裝置框圖

利用圖3的控制裝置可以組成兩種同步系統：

自同步系統(ActiveSynchronousSystem)：該控制系統具有兩個相同參數的控制裝置和驅動電機，分別驅動主、從軸。控制器送出指令同時給主控制裝置和從控制裝置，經測量同步誤差反饋給從控制裝置的輸入，用來校正同步的誤差，以保證主、從的輸出保持嚴格的比例關系，如圖4A所示。

圖4兩種同步系統

A)自同步系統B)他同步系統

其中XAMO為自同步系統主控制裝置的輸出，XASO為自同步系統從控制裝置的輸出，由於從控制裝置是數字控制的伺服系統，其輸出跟隨輸入變化；也即從控制裝置的輸出可以自動跟隨主控制裝置的輸出變化，故稱它具有自同步能力。用C表示自同步能力：C＝¶ASO/¶XAMO(1)

他同步系統(PassiveSynchronousSystem)：在同步系統中，由控制器發出指令提供給主控制裝置，同時也提供給從控制裝置，用同樣的指令控制主從裝置使這兩種控制裝置的輸出同步，如圖4B所示。其中XPMO為他同步系統的主控制裝置的輸出，XPSO為他同步系統從控制裝置的輸出。這種同步系統如果由於某種原因，比如負載發生變化，主控制裝置輸出XPMO發生變化，從控制裝置的輸出不受控制，所以不能跟隨其變化，即

C＝¶XPSO/¶XPMO＝0(2)

因此該系統缺乏自同步能力，被稱為他同步系統。

自同步系統主要采用在要求主、從兩軸有自同步能力的機械中，并要求從控制裝置嚴格跟隨主控制裝置運動。

他同步系統主要應用在要求主、從控制裝置的輸出的位置和速度基本相同并且具有較小的誤差的機械。比如大型龍門式雙軸同步的驅動系統。除了上面提出的自、他同步系統外，還可以由這兩種系統混合組成的混合系統。

FANUC數控系統具有兩類不同的同步功能：

簡易同步控制(SimpleSynchronousControl)：控制器發出坐標軸移動信號送給主、從控制裝置和兩伺服放大器，以控制伺服電機運動。系統不進行同步誤差補償，一般情況下不對同步誤差發出警報信號。把主、從伺服電機看做一個坐標軸的運動。但在手動回零時，主、從伺服電機一起運動一直到減速開始動作，然後分別檢測柵格，分別進行螺距補償和間隙補償。這種簡易同步控制見圖4B，是他同步控制系統，由於系統不進行同步誤差補償，根據式(2)可知，系統缺乏自同步能力，說明這種控制比較適合於主動軸與從動軸負載條件不太相同，或者主、從兩軸對同步誤差沒有特別要求，而又要求同步運動工作的情況。簡易同步控制簡單，容易實現；用軟件也很方便實現，在數控系統中得到了廣泛的應用。

同步控制(SynchronousControl)：控制器發出主動軸移動的信號同時送給從動軸，於是，主、從具有相同的路徑。同時移動過程中不斷檢測同步誤差，并向從動側輸出補償指令。如圖4A所說明，這種控制是一種自同步控制系統，由於系統不斷向從動側輸出補償指令，設主、從控制器的增益為k1、k2，且k1＝k2；那么根據式(1)可以推出，C＝¶XSAO/¶XAMO＝1，因此系統具有較好的同步能力。比較適合主動軸與從動軸間的轉矩干涉較少的機械，但主動軸與從動軸間剛性較低。

對於長行程的同步軸，由於測量尺的絕對精度(誤差)和熱膨脹可能發生扭搓，在這樣的情況下，同步軸的主、輔電機互相拉，由此如果電機流過大電流，電機可能過熱，這主要是測量的位置誤差所致。螺距補償可以補償測量尺的誤差，但不能補償因溫度變化而產生的熱膨脹誤差。在此情況下，FANUC數控系統采用同步軸的自動補償法進行補償，該功能檢測主、從軸的轉矩差值并把這差值用來校正從動軸的位置以減少轉矩誤差。如圖5所示。

圖5同步軸自動補償

串聯控制的概念

串聯控制的概念與電機的串聯工作相似，以直流伺服電機為例，假定圖6為兩個相同參數的伺服電機串聯在一起，電源電壓為U，如果兩個伺服電機所承受的負載一樣，那麼，兩個電機的反電勢相等。如果M1電機承受較大的負載，電機的電流就會加大，流過電機M2的電流增大，M2的輸出轉矩也會加大，電機也加速。如果M1電機承受較大的負載而使電機速度有降低的趨勢，那麼，由於M1速度降低，M2將施加較大的電壓，因而也使M2反電勢加大，其速度有增大的趨勢，抵消M1的速度降落，使兩個電機轉矩相等，速度相等達到平衡。這類串聯控制在機床驅動領域很早就得到了應用，如龍門刨床的刨臺運動。對於大型機械的控制，在一個伺服電機的轉矩不足以移動工作臺時，往往采用兩個電機。FANUC數控系統串聯控制的兩個電機，分別稱為主(Main)電機和輔(Sub)電機；以區別於同步控制中的主(Master)電機和從(Slave)電機。以上利用兩個電機說明了對串聯控制的原理。

圖6串聯工作的電機

實際FANUC數控系統串聯控制功能工作原理見圖7。它是由數字伺服控制來實現。對於大型工作臺的負荷，如果一個電機的轉矩帶不動，或者一個電機的慣量太大，那麼可以用兩個電機代替，由軟件控制給主和輔電機相同的轉矩指令。於是可以把它當作一個“串聯軸”進行處理，這就構成了串聯控制。一般速度反饋從主電機反饋，如果機械具有較大的間隙，并且輔電機的移動在間隙之內，速度控制就進行不了，且機械會發生大的沖擊。為了防止這種現象發生，把主、輔電機速度的平均值作為速度反饋值比較合理。

應該注意，同步控制是以同樣的位置指令同時送給主軸和從軸；而串聯控制是以同樣的轉矩指令同時送給主軸和輔軸。

圖7串聯控制原理

預加負荷與間隙的消除

一般來說，具有大齒輪降速比的機械，總存在機械間隙量。為了減少主、輔軸間的間隙，經常采用預加負荷的方法減少間隙。FANUC數控系統在串聯控制時，可以加一個固定的預負荷到主、輔電機的轉矩指令上。那麼相反方向的轉矩可以一直維持主、輔電機的張力。在串聯控制時，預加負荷可以很容易去除齒輪、齒條這樣的機構主軸與輔軸間的間隙。不過這種預負荷并不能降低滾珠絲桿和工作臺間的間隙。如圖8所示，當預加負荷的機械在加速、減速時，主、輔電機產生相同方向的轉矩，串聯控制系統工作在負荷均分的工作方式，像圖8的2和3；

圖8預負荷的功能

當它在常速運行的情況，系統的工作取決於摩擦力與預負荷的情況，工作在負荷均分或者反間隙的工作方式。在預負荷大於摩擦力時，工作在反間隙的狀態；在摩擦力大於預負荷時，工作在負荷均分的狀態；當系統的進給停止時，這時預負荷在主、輔軸間產生張力，系統工作在反間隙的工作方式。根據上面的分析，可以合理選擇預負荷的特性而保證在傳動過程中消除間隙。

應用

上文已說明，多電機可采用同步軸和串聯軸虛擬為一個數控坐標軸；那么什么情況下采用同步軸？什麼情況采用串聯軸呢？串聯控制主要用在下列場合：

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由于我國水利建設資金來源于政府與國家的投資，雖然國家所下撥的建設資金足以實現水利工程的建設，但是在實際的水利工程建設中，部分水利工程建設管理人員為了獲取高額利潤，從國家下撥的資金中套取一部分，導致配套建設資金并沒有足額到位。由于水利自動化監控一般是在工程建設的末期才進行，工程建設資金可能已經在前期的工程中消耗過多，造成在工程末期往往會因為資金不足而難以實現如期建設，其投入使用也延期，且質量方面并沒有達到要求。此外，國家對水利建設中的自動化監控系統投資政策并沒有落實到位，在沒有政策作為依據的前提下難以將資金有效的應用在水利自動化監控系統建設中。

1.2系統建設質量難以控制

由于水利工程建設項目的質量受多方面因素的影響，工程質量與施工單位的施工技術、管理能力及監理單位的監理力度等方面有關。由于水利工程在很大程度上受施工人員的技術及施工單位人員流動性較強等因素的直接影響，導致有效的水利自動化監督控制工作難以開展，而施工單位缺乏能力較強的技術人員及監督管理人員，導致水利自動化監控系統建設的質量檢測技術仍較為落后。水利自動化監督控制涉及到多方面的知識，要求技術人員必須具備工程管理、自動化管理以及自動化控制等綜合性知識，然而這種綜合性人才比較缺乏，導致水利自動化監控系統建設的質量難以得到有效保障，技術人員的缺乏在很大程度上制約著我國水利建設的發展。

2無線通信技術在水利自動化監控系統中的應用

在技術不斷更新與發展的年代，無線通信技術也在不斷發展，水利自動化監控系統在技術的支持下也迅速發展。目前我國無線通信技術正在不斷發展與完善，實現了水利監控系統的智能化與自動化。無線通信技術在水利監控系統中的應用越來越廣泛，在水利監控系統中，包括水利工控監控系統、水利水情自動化監測系統、水利綜合監控系統，而這三大系統中又包括多個子系統，因此水利自動化監控系統具備明顯的復雜性。

2.1在水利水情自動化監控系統中的應用

水利水情自動化監測系統將農村的雨水、水利情況等情況作為監測對象，因此監控系統建設一般設置在農村或者深山區。水利水情自動化監控系統包括雨水情自動化監測系統及農田水利自動化監測系統，這兩個子系統之間既有聯系也有一定的區別。前者主要是根據雨水量及雨水期等相關情況對汛期各時段的水位進行監督控制，從而為防汛工作提供重要的數據資料。雨水情自動化監測系統將監控的相關信息上傳到上級防汛指揮部門，通過不同的網絡間的數據交換系統。而水利水情自動化監測系統中的農田水利自動化監測系統的監測對象具體包括水流的地理位置、水流速度、風速、土壤的含水量、降水量等，這些監測對象所獲取的數據具有一定的集中性與分散性，監控點之間的距離較短。由于農村的條件有限，系統規模一般較小，限制了水利水情自動化監控系統的發展，采用無線通信技術能有效地彌補落后地區系統監測數據量少的缺點，發揮無線通信技術的優勢。由于建設條件有限，因此系統建設必須一次性完成，因此可以將無線局域網絡通信技術與有線網絡通信技術相結合，從而組建出數據通信網絡，避免高額建設，減少了監控系統的建設費用。

2.2在水利工控自動化監控系統中的應用

在水利自動化監控系統中，水利工控自動化監控系統與企業的自動化監控系統具有一定的相似性。該系統主要是以實時監控視頻的方式以實現對數據的有效監督與控制。由于系統建設的技術對系統數據的傳輸速度、安全性及信道有較高的要求，因此必須加強對系統的實時監測與控制，建立配電室和中央控制室，采用配置較高的工控機及高清攝像機進行視頻監控。建立信息化網絡平臺是水利信息化建設的重要內容，目前我國部分水利工程的自動化監控系統已經建立了小型局域網絡系統，局域網的設計與建設已經正式開展。

2.3在水利綜合自動化監控系統中的應用

水利綜合自動化監控系統主要是應用于大壩的監控，其中包括了河道綜合治理與大中型水庫的除險加固這兩個方面。近年來，我國加強了對水利的綜合治理力度，我國政府也在不斷加大對水利綜合治理的資金支持與技術支持。我國財政資金對水利監控系統建設的大力支持在很大程度上加強了對水庫的建設，進一步加快了我國水利自動化監控系統建設的進度。由于河壩是防洪的關鍵地段，因此在進行水利工程建設時必須加大監管力度，相關技術人員通過不斷總結以往經驗，吸取教訓。水利綜合自動化監控系統的組網方式主要采用光纜作為主要的信道，接著再使用光電轉換的形式。此種組網方式具有信道寬、防雷擊等外部影響、網絡速度快等優點，然而這些系統的施工所需成本較高，且難度較大，導致工程建設的后期維護費用較高，且支出費用超過了預算。在河道的綜合性管理中，可以采用有線與無線相結合、局域與廣域相融通的組網方式進行，在組網方式的選擇方面，可以在每一個河壩的監控終端設置無線局域網絡，并根據各個監督控制點來選擇合適的組網方式，實現對監測數據的有效傳輸。可以采用直接鋪設的方式布置光纜，能有效地減少雷擊等外部影響，但這種方式容易導致土建設置被損害，且信道恢復慢，誤碼率較高。而采用無線局域網絡與有線局域網的組網方式具有較大的優勢，與其它組網方式相比，其無線局域網的結構比較簡單，且安全性較高等，能有效的減少施工量，降低了系統維護率。無線通信技術在水利綜合監控系統中的作用很明顯，有利于數據的集中上傳，實現其實時有效的監測職能。

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1概述

圖像監控系統在工業、郵電、銀行等部門應用較多，在電力系統的應用尚處于初期和推廣階段。該系統將現場攝像機攝得的圖像通過一定的通訊通道傳到監視中心，即可以清晰地看到現場的實際情況。圖像監控在電力系統中有以下功能和特點：

（1）適用于無人值班變電所，監視變電所的設備運行和操作狀況、發熱情況，解決防火、防盜問題，并逐漸與操作人員現場操作的遠方監視相結合，必要時各監控中心的圖像信息數據要上局計算機網絡，供網絡用戶察看。

（2）由于變電所之間距離較遠，通常幾十公里，甚至上百公里，通訊是用光纖、微波或電話線等方式進行連接，圖像信號傳到監控中心必須經過壓縮和解壓縮，因此圖像質量較之現場的模擬信號稍有損失，必須選擇好的壓縮和解壓縮的方式以盡量減少圖像的損失。

（3）變電所設備的圖像監視以靜態物體為主，

動態物體為輔（如操作、防盜等）；監視平時需登高或帶電位置的設備情況，如滲油、發熱、冒煙等狀況；電力大樓的各管理、監視用戶通過MIS網的終端進行監控。

（4）要有撤防和布防功能。當變電所有人工作時，要撤防，以免誤報警。當變電所位于無人狀態時，要布防。

（5）控制功能的主要對象是云臺和鏡頭，包括云臺的左右旋轉、上下俯仰、鏡頭聚焦、光圈調整和變焦變倍功能。對于多個云臺和鏡頭的控制，一般采用諸如89C51，8031等單片機加以選擇和控制。

2電力系統圖像監控的組成

無人值班變電所的圖像監控主要由攝像機、云臺、編碼器、解碼器、畫面分割器、視頻監視器等部分組成。另外，還需與照明系統和防火、防盜系統相結合，成為一個完整的監控系統。

2.1攝像機（包括云臺）

攝像機可分為：黑白、彩色、廣角、調焦、一體化等多種，適用于不同情況，技術參數也各不相同，黑白攝像機適用于光線不充足地區及夜間無法安裝照明設備的地區，可選的分辨率通常高于彩色攝像機。彩色攝像機可以觀察設備的紅綠燈等情況。一般在變電所采用彩色攝像機，經費緊張或攝像機數目較多時，在電容器室、電纜層等地可采用黑白攝像機；門廳可采用廣角鏡頭的攝像機；控制室、開關室宜采用連帶鏡頭、自動光圈的攝像機，對準目標后能迅速自動調整，不會因支架的抖動或人工因素造成調整困難；球型一體化攝像機是將攝像機、光學鏡頭、全方位云臺、解碼驅動器以及附屬的底座和防護罩，集成在一個單元中，可以嵌入天花板、吸頂安裝或支架安裝，適用于室外和主控室墻壁距監控屏較遠的地區。室外攝像機還可內置自動溫感排風和自動防霜裝置，可進行64點全方位預置，隨時對2～3臺主變油位、中性點閘刀、電容器以及圍墻外場景進行監視，總體上降低成本。

此外由于壓縮方式對圖像的限制，如果圖像傳遞后清晰度最高只能做到640×480，則攝像機的只要選擇480線水平清晰度即可，不必選擇太高清晰度，以免增加造價。

2.2視頻監視器

監視器可分多種：工業監視器、電腦屏幕、電視機、數十臺監視器組成的電視墻等，可以根據實際需求進行選擇。一般采用計算機作為監視器的，易于操作和控制，由于要顯示多畫面圖像，宜采用17英寸以上的屏幕。采用電視機作為監視器，價格便宜，但圖像線數較低，對圖像要求較低的場合比較適用；工業監視器清晰度較好，但控制和調節參數的靈活度不如計算機，條件允許的情況下可以采用計算機和工業監視器并用的方式。

2.3畫面分割器

使用畫面分割器能同時顯現前端多個攝像機輸出的畫面。它分為固定式的四畫面分割器和4個以上的多畫面分割器。在監控室用計算機進行監視時，易采用4畫面分割設備，既使每個畫面比較清晰，容易觀察，又可以觀看多個圖像；4個以上的畫面比較小，且設備的價格比較高。

2.4編解碼設備及相應的圖像數據壓縮技術

遠程的圖像傳輸涉及到圖像的壓縮和解壓縮，一般編碼器放置在變電所的控制室內，將現場的圖像數據壓縮為數字信號，傳送到監控中心，解碼器放置在監控中心，解開壓縮的數據。編碼器和解碼器是互相對應的。有一對一的配置方式，也有一對多的配置方式。基于主機的視頻圖像壓縮技術有面向硬件的和面向軟件的（如Intel的In－deo）兩大類。面向硬件的是基于DCT變換（離散余弦變換）等，有如下三種不同的算法：

（1）視頻圖像壓縮算法DVI（數字視頻交互），壓縮后圖像數據率為1．5Mbps。

（2）用于綜合業務數字網（ISDN）通信中的H．261算法。

（3）用于動態圖像壓縮的MPEG標準，目前有MPEG1，MPEG2，MPEG4三種算法。其中MPEG1的圖像質量與家用電視系統相近，壓縮后的數據率為1Mbps～2Mbps，亮度信號的分辨率為360×240，色度信號的分辨率為180×120，每秒30幀。MPEG2算法的原始目標是對每秒30幀的720×572分辨率的視頻信號進行壓縮，壓縮后的數據傳輸速率為5Mbps～10Mbps。

目前應用較多的為H．261，MPEG1和MPEG2三種方式，由于變電所的圖像是靜態和動態相結合，以靜態為主，因此三種方式都適合，當然，高倍率的數據壓縮是以損失原始數據信息量為代價的，會影響到傳輸圖像的質量。

3圖像監控系統方案的比較

3.1監控與通訊

（1）監控方式

1）由調度或監控中心（在局大樓內）統一監視、控制，適用于變電所數量不多，分布較集中的電力局。

2）由若干監控中心分別監控變電所，再將圖像上傳到局大樓的方式，三級結構，適用于變電所數量較多，分布較廣的地區。

3）監控中心與MIS網終端應有一定的優先級，一般來說，監控中心優先控制和操作，MIS終端只能監視和切換畫面，兩者不能有沖突．（2）通訊與傳輸方式

圖像視頻信號的傳輸途徑有多種：一點多址小微波、音頻電纜擴頻通訊傳輸、光纖2M數據口傳輸、電話電纜傳輸等方式。從實際應用效果來看，光纖傳輸效果最好。用電話線傳輸圖像容易產生斷續現象，不利于觀察防火、防盜現象，但觀察靜態事物，尚可應用。

圖像監控系統的分布與通訊通道的布置有關，有以下幾種方式：變電所與監控中心有直接的通訊連接；變電所與局大樓有直接的光纖連接，監控中心再與局大樓有通訊連接，兩種情況考慮的方案應有所不同。

信息傳輸通常采用TCP／IP和網絡組波（Multicast）的技術，最大限度利用了網絡的傳輸性能和網絡帶寬，避免網絡的擁塞．

3.2信息壓縮形式

（1）硬件壓縮、軟件解壓的方式

用一個軟件就能解決所有的解壓縮問題，且升級換代容易，降低了成本，MIS網上的計算機只要安裝相應的軟件并授權，就可以成為一臺功能齊全的監控主機，但穩定性較硬件為差，同一監控中心的變電所之間兼容性差。

（2）硬件壓縮、硬件解壓的方式

穩定性好，若采用一對多解碼器，成本較低，但兼容性差；若采用一對一編解碼器，只要總體設計原理相同，不受產品限制，但主站的控制軟件也不具備兼容性，且監控中心的解碼設備數量繁多，若監控中心的通訊通過調度中心轉發，則電力大樓的硬件設備也很多，且需要兩套編解碼設備，上網需要兩次壓縮解壓縮。

3.3控制界面操作

主站軟件在控制云臺方面的操作有兩種方式：

（1）界面提供專業控制面板，用鼠標點擊相應的方向進行控制。

（2）直接在圖形界面上引導云臺的轉動方向，鼠標指針向哪個方向滑動云臺就朝相應方向轉動。

后種方式對于監控人員來說，非常方便，易于操作。

可以在電子地圖上直接用鼠標雙擊獲得遠程終端的圖像和對應攝像機切換和控制權。地圖可完全模擬相應變電所環境，方便操作人員尋找攝像機和快速切換。

3.4發熱報警裝置

變電所設備發熱也是比較常見的問題，時間一長，容易造成事故。可以采用兩種方法監視無人值班變電所的發熱狀況：

（1）用紅外攝像機進行監視報警，成本較高。

（2）用金屬片發熱變色，攝像機自動巡回檢測后自動報警，比常規的紅外測溫儀要方便很多。金屬片一般裝設在開關或變壓器的端頭位置。

3.5無線攝像機和無線對講設備

采用無線攝像機和無線對講設備，當變電所有人巡視或操作時，隨身攜帶以便于遠方監視，防止走錯間隔或誤操作。為今后變電所單人操作監視的運行方式做好技術準備。

無線攝像機體積小，且通常鏡頭和發射天線均包含在其中，發射功率小，傳送距離較近，大多在100m之內能接收。因此無線接收接口必須配置在適當的位置（一般在主控室），以保證信號的暢通。

無線攝像機可以做成帽式或手提式。由實踐得知，帽式在頭上運行人員走動時經常發生抖動，難以迅速聚焦，而手提式結構可視角度大，輕巧便利，比較切合單人操作攝像。

3.6其他設備

（1）升降車。室外一體化攝像機由于架設位置比較高，天長日久玻璃面罩積灰，攝像質量嚴重下降，定期安排清掃又受到安全距離影響，因此可設計為升降機結構，只在第一次安裝調試時需要停電，以后的維護極為方便。

（2）滑軌。開關室的結構一般成行排列，只設一個或少量的攝像頭無法看清每個開關柜的狀況，無法對運行提供依據。設多個攝像機既增加成本，也存在死角。因此設計和開發步進馬達式的電動滑軌裝置，操作人員在遠方就能控制攝像機前后左右移動，靈活方便，又降低造價。

（3）組合電纜。電力系統對電纜有特殊要求：阻燃、防火、防小動物，目前市場上還無鎧裝的視頻電纜，因此可以設計將控制電纜、視頻電纜、電源電纜三合一，制成鎧裝阻燃電纜，既對高壓電磁場起到良好的屏蔽作用，又方便安裝和施工。

4其他輔助系統的接入

4.1防火、防盜裝置

在沒有考慮變電所圖像監控時，防火、防盜裝置也是作為無人值班變電所的必要條件提出的，它結合綜合自動化輸出兩個綜合信號，存在的缺陷是經常出現誤報，由于綜合信號無法得知什么區域發生火警和盜警，工作人員趕到現場，可能為時已晚。

如果能將防火、防盜結合圖像監控系統，就可以解決上述問題。采用警情聯動功能，當發生報警時，立即啟動攝像機，可以得知是哪個區域發生報警，是否誤報，重要情況還可啟動自動錄像裝置，為事故分析提供條件。

目前絕大多數廠家生產的火災、防盜報警控制器不具備報警規約的輸出功能，或只有一個開關量接點輸入，因此防火、防盜設備與圖像監控的結合需要合作開發，且火災報警控制器要經中國消防產品質量認證，控制器可采用RS232標準接口與上位機通訊。

與防火、防盜設備相連，探測報警信號源有以下幾種：煙感探測器、熱感紅外線控測器、微波物體移動感知器、開關、玻璃破碎感知器等等。一般無人值班變電所大多采用前三種探測器。若經濟條件較好，可采用多種探測器相結合的方式。為減少單一探測原理裝置易產生的誤報，可以將紅外、微波、超身等探測方法組合成雙鑒式，即基于兩種原理的復合式報警器。

4.2變電所照明系統

圖像監控裝置啟動變電所照明有兩種方案：

（1）攝像機上安裝射燈，可以隨著攝像機的轉動而轉動，遠方控制，靈活性高，但亮度范圍有所限制。

（2）啟動變電所的照明電源，當有警情或遠方控制時，可以開啟變電所相應位置的燈光，亮度范圍廣、效果好。

4.3長延時錄像機

監控中心在采用計算機監控時，可用計算機硬盤錄像，必要時采用雙硬盤備份，但硬盤錄像時往往計算機運行速度就很慢，不能同時調用圖像或控制。但很多情況下可以在監控中心外接長延時錄像機進行錄像。24h的長延時錄像機比較理想，每日只需更換一盤錄像帶。訊協議對于子站的技術、通訊接入以及MIS的聯網都大有影響，因此一旦主站方案選定后，再采用另一家廠家的產品，很難兼容和接入，對系統的圖像質量也很有影響。如果有多個監控中心，雖然不同主站各自可以采用不同的系統，但是如果要聯入MIS網，又將會互相沖突。因此在考慮安裝圖像監控系統時，一定要有一個總體的方案。一般變電所內需要監視的位置有：

（1）主變：油位，中性點接地閘刀，端頭的發熱情況。

（2）開關室：監視開關室的人員出入及開關操作的正確性，及面板上的微機保護或自動化裝置的面板。

（3）門廳：監視進出的人員。

（4）電容器室：防盜、防火監視。

（5）主控室：監視設備、直流系統、自動化裝置等設備的讀數，計算機等設備的防盜，運行人員的現場情況等。

（6）電纜層：防火。

集各有關單位的人員進行討論，特別是運行人員對攝像頭的布置，通訊人員對通訊的接入和設備調試，計算機人員對于MIS網的接入和設置，保衛人員結合防火、防盜等都要有一個綜合的考慮，新建的變電所應在投產之前進行布線和設備安裝等需要停電的工作，改造的變電所要結合檢修一起施工。在施工中應注意：

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2數控機床組成及其優化設計方案

為了提升工程的效益，進行數控機床體系的健全是必要的，這需要針對數控機床應用過程中的各種問題進行分析，比如進行數控機床構成、程序編制等的分析，進行程序載體等的分析，保證數控機床自動加工零件的良好應用。這離不開良好的加工零件的工藝分析，保證零件坐標的基礎坐標體系的相對位置優化。通過對機床及其零件的安裝位置的協調，更有利于提升刀具及零件的效益，保證其滿足尺寸參數的應用需要。這就需要實現機床安裝位置及零件的協調，保證刀具及零件的良好協調性，滿足尺寸參數的應用需要，這離不開零件加工工藝體系的健全，實現其加工順序的協調性，實現切削加工工藝參數的健全，保證輔助裝置的良好工作。在數控機床的應用過程中，為提升工作效益，進行數控代碼體系的健全是必要的，這涉及到電脈沖信號模式的應用，將其進行數控裝置的有效應用，做好數控裝置及強電控制裝置的協調工作，這是數控機床良好工作的核心，從而進行輸出位置的脈沖信號的回饋。當然，這也需要進行數控裝置系統軟件的應用，做好邏輯電路的編譯工作。進行相關機床部分的控制，需要做好規定運算及其相關的邏輯處理，進行有關信號及其動作的協調。這離不開驅動系統及位置檢測裝置環節的應用，保證伺服驅動系統體系的健全，實現驅動裝置的良好設置，從而滿足數控機床的進給系統分析。在這個環節中，機床的機械部分也扮演著重要的地位，數控機床的應用部分是非常多的，比如主運動部件、進給運動執行部件，比較常見的應用方式是工作臺、拖板及傳動部件，這些都是實現支撐性工作的關鍵，為了提升工作效益，進行相關工作步驟的冷卻是必要的，需要保證輔助裝置的協調。在數控系統的優化方案中，做好硬件部分的控制是必要的。數控銑床系統需要進行銑床專用數控器的應用，滿足半閉環數數控系統的工作要求，在基本結構優化過程中，進行機床本體、銑床專用數據器等的協調是必要的。在其系統硬件的應用過程中，需要做好銑床專用數控器的應用，做好信號板的控制工作，進行交流伺服驅動器如交流伺服電機的應用，從而實現無刷直流電機及無刷直流電機驅動器的應用，以滿足實際工作的要求，其中也涉及到很多的工作步驟要求。

在數控系統操作過程中，做好軟件設計的工作是必要的，從而落實好銑床專用數控器的應用方案，保證數控銑床的系統效益的提升，這里我們也要進行銑床專用數控器參數的設置，針對其應用程序，做好編輯輸入工作，滿足程序設計的諸多要求，按照其具體指令完成規定工作。在參數設置過程中，需要應用到相關的參數設置方法，保證參數修改模式的更新應用，做好參數修改效益的應用工作。需要進行分辨率情況的分析，認真的做好分析，更有利于進行機械軸向轉動裝置的應用，實現伺服電機回授脈波數的正常應用。這離不開工作臺的良好設計，保證不同工廠的設置優化，保證伺服馬達的良好安裝，從而滿足工作臺的工作需要，實現參數的良好設定，進行工作臺方向的修正。進行數控銑床的實際情況的不同軸電機旋轉方向的控制，滿足當下馬達旋轉方向的設定要求。在這個階段中，需要實現不同軸的最高進給速度的控制，針對數控銑床的應用趨勢，保證不同軸的行距的控制，進行過高速度的控制，從而有效應對其沖擊情況，保證電機工作的良好開展。這些工作的協調，離不開各軸的最高進給速度的控制，滿足不同軸向的進給速度控制需要。在這些工作的優化過程中，進行程序的選擇是必要的，這里可以進行H4C-M銑床專用數控器的應用，在這些程序工作過程中，可以進行相關程序編輯及執行工作。在其程序選擇過程中，可以進行編輯及程序選擇，進入程序選擇模式，通過對輸入鍵及選取鍵的選擇，以滿足當下工作的開展。在實際操作中，進行程序的畫面選擇也是必要的，從而滿足舊程序的應用需要，在舊程序的修改及應用中，需要針對不同情況，進行工作方式的協調，進行指令的增加或者修改，保證程序語句區的良好操作，保證其所增加指令的單節的移動。在數據輸入區進行相關指令字數的添加或修改。在程序語句區，需要將光標移動到所刪除指令中，在數據輸入區，需要進行相關指令所需字母的輸入。在程序語句區，可以進行單節的插入，將其光標進行所需單節程序的插入。在數據輸入區，可以進行插入單節的第一個指令的字母或者是數字，再進行輸入鍵的按下。從而保證單節的刪除。在程序語句區，需要將光標移動到需要刪除的單節處，再進行刪除鍵的按下。在數控系統的應用過程中，進行機械部分的分析是必要的，從而進行機床本身誤差及其所需要加工零件精度的分析，更好地落實好機床的誤差補償控制。在數控銑床的工作應用中，進行數控技術、電子技術等的協調是必要的，這需要滿足機床設計的諸多理論，保證數控機床的加工工作，從而滿足機械設計制造的工作要求。為了實際工作的要求，需要協調好機械設計及自動化應用方向。

篇（9）

（1）電源模塊：將220V的交流輸入電壓轉換成24V的直流輸出電壓，以供其它模塊使用。

（2）CPU模塊：控制總線上模塊與模塊之間的數據傳遞，并執行用戶輸入的程序。

（3）32路輸入模塊：該輸入模塊一共有3塊，它的作用是將PLC外部的信號轉換成PLC內部的可進行處理的信號。

（4）16路輸出模塊：該輸出模塊一共有2塊，它的作用是將PLC內部可處理的信號轉換成能夠控制提升機系統的外部信號，來控制提升機系統進行工作。

（5）轉換模塊：此模塊分為兩類模塊：一類是是A/D模數，它的作用是將連續信號轉換成數字信號，便于PLC系統進行識別和處理；另一類是D/A模塊，它的作用與A/D模塊的作用恰恰相反，它是將PLC內部可處理的數字信號轉換成連續信號。

（6）通信模塊：它的作用是：確保各模塊與各模塊之間的通道流暢，再就是確保模塊與上位機之間的通道流暢，保證信號從各模塊傳送給上位機時，可以使上位機做出相應的響應。

（7）計數模塊：該模塊主要有2塊，這兩塊計數模塊的作用都是計數，兩塊模塊分別是對主滾動筒上的和導向輪上的編碼器進行計數。

2PLC操作保護系統的軟件設計

PLC是西門子公司的產品，它不需要用戶自主進行編程，能夠好好地滿足用戶的需要，下面是它的軟件模塊，軟件模塊的主要作用就是存放程序，它的軟件模塊有下列幾種：

（1）組織模塊（OB）：它的作用是保證接口通道流暢，保證CPU操作系統和用戶程序之間的通道流暢。對用戶程序的循環處理工作主要是由OB1模塊來完成的，剩余的OB模塊用來對特定事件做出響應和中斷。

（2）功能模塊（FB）：它是可多次調用的邏輯功能模塊，它在執行時必須帶有即時數據模塊，并且每次用戶程序對FB進行調用時可提供新的參數。

（3）功能模塊（FC）：它也是可多次調用的邏輯功能模塊，但是它在執行時不需要帶有即時數據模塊，這也是它與FB模塊的最大區別，并且每次用戶程序對FC進行調用時可提供新的參數。

（4）數據模塊（DB）：數據模塊用來存放各種不同類型的數據，它在PLC存儲器開辟另一個存儲區。

根據用戶的要求和本身系統的結構要求，用戶程序可以自行選擇軟件模塊的構成形式,其中軟件模塊有以下幾種，各個軟件模塊的功能和作用如下。FC0、FC1兩個軟件模塊的作用是用來進行計數，主要是用來計算計數模塊中的脈沖個數；DB1和DB2兩個軟件模塊的作用是存放FC0、FC1兩個軟件模塊計算出的計數模塊的脈沖個數，以此來實現計數模塊將數據和信號流暢而準確的傳送到CPU模塊之中；FC91軟件模塊的作用是用來處理輸入到PLC中的模擬量，模擬量有：電機電壓和電流、電機轉速、軸承壓力、提升速度和載荷等；FC93軟件模塊的作用是制動，主要是對電氣施閘類故障進行制動處理；FC114軟件模塊的作用是用來處理PLC內部信號，并產生控制信號，像回路的安全和保障、故障的報警和液壓器件的制動等等；FC5軟件模塊的作用是進行邏輯運算和閉鎖，主要是對輸入到PLC內部的信號進行運算并產生控制指令來控制提升系統的各個部分；FC92軟件模塊的作用是處理施閘類故障，這類故障主要是立即施閘類故障；FC94軟件模塊的作用也是對施閘類故障進行處理，這類施閘類故障主要是提升終了施閘類故障；FC95軟件模塊的作用是處理報警類故障，當報警系統出現故障時，主要是由該模塊進行處理；PLC的啟動組織模塊是OB100軟件模塊，在系統啟動后該組織模塊只可運行一次，以后的循環程序就不會再運行了，在該組織模塊中有關參數和程序可隨著用戶的需要進行更改；OB1軟件模塊是用戶程序主要組成部分，用來存放用戶主程序，它也是組織模塊中唯一可以循環運行的軟件模塊，在FC功能模塊中編制成的可以實現特定功能和作用的程序可以在OB1軟件模塊中進行循環調用，采用這樣的程序設計可以使我們的程序設計更加簡單，調試更加方便；OB35軟件模塊是組織模塊中唯一可以實現定時中斷的組織模塊，采用M/T法可以計算出提升機的提升速度。n=（60M1f）（/ZM2）式中：n為電機的轉速；Z是旋轉編碼器每轉一圈時所輸出的脈沖的個數；M1為計數器M1所記的脈沖個數；M2為計數器M2所記的脈沖個數；f為脈沖頻率（高頻時鐘脈沖）。

篇（10）

0引言

近年來,我國大力發展城市軌道交通,尤其鼓勵地鐵的發展,繼北京、上海、廣州、深圳多條地鐵線開通運營后,很多大型城市正在或即將修建地鐵,由于地鐵站空調系統需要對冷卻水進行降溫,因此,在地鐵建設中不可避免會涉及冷卻塔的設置問題。由于地鐵線路所經過的區域多是城市繁華地帶,地面上設置冷卻塔的空間有限或根本沒有,將冷卻塔安裝在地面上不僅影響城市景觀和規劃,而且給周圍環境帶來噪聲污染和衛生隱患。因此,研究地鐵專用的冷卻器替代目前設置在地面的冷卻塔,對解決地鐵冷卻塔設置的問題具有現實意義。

目前地鐵空調冷卻水系統中所采用的冷卻塔是針對設置在室外進行設計制造的,分為橫流式和逆流式兩種,冷卻塔體積巨大,塑料填料間距很小,安裝于地鐵排風通道中必然影響地鐵排風;為避免冷卻水被外界空氣污染,冷卻水不宜與外界空氣接觸,因此,普通開式冷卻塔不宜用于地鐵空調系統,而封閉式冷卻塔和蒸發式冷凝器由于換熱效率等問題而不適合在地鐵站中使用,本文提出新型閉式噴霧冷卻器和新型噴霧冷凝器兩種方案,并對其進行簡要分析。

1噴霧冷卻技術研究成果

自Maclaine-cross和Banks建立間接蒸發冷卻計算模型以來,國內外專家學者以此為基礎對噴霧間接蒸發冷卻技術進行了大量的研究。楊強生等人基于Merkel方程,實驗研究了噴霧空氣冷卻器的傳熱傳質過程,通過回歸的方法得到容積散質系數的關聯式[1]。梅國暉等人研究了高溫表面噴霧冷卻傳熱系數、氣水霧化噴嘴最佳氣水比和噴射方向對噴霧冷卻換熱的影響,研究表明,噴霧冷卻過程存在最佳氣水比,但最佳氣水比不是固定不變的,它隨著水壓的增加而減小;在低水流密度下,噴射角90°處噴霧傳熱系數最大,其他噴射角度的傳熱系數大致以噴射角90°處對稱,在高水流密度下,隨噴射角度增加而顯著增加[2-4]。劉振華通過數值計算方法討論了液滴與空氣速度比和噴霧條件之間的相互關系,認為在自由射流情況下,速度比的變化使流體形成在噴嘴附近的非穩定區和下游的穩定區,在均一流情況下則不存在非穩定區,在穩定區內速度比與模型類別、噴霧距離和初始速度無關;在噴霧距離大于0.5m后,可認為速度比進入穩定區,其大小取決于液滴直徑和空氣沖擊速度,空氣沖擊速度越大,速度比越接近1,液滴直徑越小;液滴直徑小于100μm,可認為速度比等于1,對工程計算沒有影響[5]。JunghoKim詳盡研究了噴霧冷卻的傳熱機理和目前噴霧冷卻模型的優缺點,研究了物體表面形狀、噴霧傾斜角度和重力對噴霧冷卻的影響[6]。最近,美國國家航空航天局的EricA.Silk等人研究了3種強化表面的噴霧冷卻效果和噴射傾斜角度(噴射軸向與物體表面法向夾角)對噴霧冷卻的影響,在噴霧溫度為20.5℃時,分析了冷卻水管采用3種不同肋片表面對冷卻效果的影響,研究表明,相對于平表面而言,直肋片表面熱流密度最大,且噴射傾斜角度為30°時,熱流密度可提高75%[7]。

2噴霧冷卻與淋水冷卻的比較

2.1能耗比較

開式噴霧通風冷卻塔由于采用噴霧裝置,改變了機械通風冷卻塔的工藝結構,不需要淋水填料,所需的風機功率很小甚至不需要風機,因此,節省設備的初投資和運行維護費用,表1是一種噴霧冷卻塔與機械通風冷卻塔能耗比較[8]。

2噴霧冷卻與淋水冷卻的比較

2.1能耗比較

開式噴霧通風冷卻塔由于采用噴霧裝置,改變了機械通風冷卻塔的工藝結構,不需要淋水填料,所需的風機功率很小甚至不需要風機,因此,節省設備的初投資和運行維護費用,表1是一種噴霧冷卻塔與機械通風冷卻塔能耗比較[8]。

從表1可以看出,當冷卻水量從75m3/h增加到700m3/h時,在沒有考慮普通冷卻塔配套設施能耗和運行費用的基礎上,噴霧冷卻塔與相應規格的機械通風冷卻塔相比,綜合節能效率在30%~50%之間,噴霧冷卻效益顯著。

噴霧冷卻器設置在地鐵排風通道內,水霧與冷卻器表面的換熱量最終必須由通道內排風帶走,因此,空氣的溫濕度決定了冷卻器的換熱效果,而通道內空氣的溫濕度與室外空氣溫濕度差別很大,因此,實現相同排熱量所需冷卻器的體積相對會大一些,相應設備功率會增大,這樣,不可避免地要增加部分能耗和初投資及運行費用。

由于冷卻塔設置在地鐵排風通道內,必然會造成通道的排風斷面減小,排風阻力增大,由局部阻力計算公式可知,局部阻力與通道的局部阻力系數和速度的二次冪的乘積成正比,當通道排風斷面減小一半時,則局部阻力將為原來的4倍,因此,要實現相同排風量,排風機的功率可能會增大。

2.2費用比較

假定某地鐵制冷站冷卻塔選用橫流式冷卻塔,型號為DBHZ2—600,9.6萬元/臺,設計進、出口水溫分別為37℃/32℃,濕球溫度為28℃,占地面積43m2,高度為3.61m,風機功率為12kW,風量為351m3/h,A聲級噪聲為56.6dB;循環水泵選用1臺軸流泵,流量為400m3/h,功率為7.5kW,凝結水泵選用1臺軸流泵,流量為750m3/h,功率為3kW,水泵費用為0.75萬元;循環水泵運行費用為5.58萬元/a,凝結水泵運行費用為2.23萬元/a(電費為0.85元/(kWh),水費為2.8元/t,水、電價來自于重慶市自來水公司和重慶市電力公司;冷卻塔和水泵信息來自阿里巴巴網2007-3-15報價)。

冷卻塔的運行費用包括水泵的運行費用和補給水的費用,要維持冷卻系統正常運轉,需定期補給循環水,年補給水量ΔL為[9]

式中Q為冷卻水的循環量,t/h;K為系數,取0.14;h為冷卻塔全年運行時間,h;m為冷卻倍率,取60。

假定系統全天運行24h,一年按365d計算,求得年補給水量應為66225.6t,年補水費為18.54萬元,冷卻塔風機年運行費用為8.94萬元,則冷卻塔年運行費用為35.29萬元。假設采用噴霧冷卻的設備費用與采用機械通風冷卻塔的設備費用相同,但由于噴霧所需水量為機械通風的補水量的5%,因此,在不考慮冷卻塔運行費用的基礎上,僅系統補水水費一項就可節約17萬元左右。

2.3耗水量比較

如上所述,假定某地鐵制冷站采用機械通風冷卻塔時需要冷卻水量為600m3/h,配套冷卻塔進、出口水溫為37℃/32℃。假定噴霧溫度為34℃,含濕量為34.94g/kg,蒸發率為0.6~0.8,那么噴霧速率1.8~2.4kg/s就可實現冷卻水降溫,全年所需水量為1763~2645t。若采用機械通風冷卻塔,如上述計算可知,年補水量為66225.6t,同樣,采用噴淋水冷卻時,按相關規范,最小噴淋水量為100kg/(m3·h),遠遠大于噴霧冷卻所需水量[10],因此,單從耗水量而言,冷卻方式宜采取噴霧冷卻。

3噴霧間接蒸發冷卻器與噴霧間接蒸發冷卻冷凝器

3.1噴霧間接蒸發冷卻器

噴霧冷卻塔與普通機械通風冷卻塔不同之處在于噴霧裝置的應用,噴霧裝置是一種射流元件,是噴霧冷卻塔的核心部件,它取代了傳統冷卻塔的填料和風機,通過噴嘴產生的內旋流作用,有效地保證了低壓狀態的霧化度,利用低壓液流通過旋流霧化噴頭形成霧化,噴霧流的反作用力推動它作反向旋轉,產生由下部吹向霧流的風力,霧化水滴與進塔空氣在霧化狀態條件下進行換熱,達到預期的降溫效果[8]。

噴霧冷卻塔結構簡單,質量輕,噪聲低,耐腐蝕,不易堵塞,使用壽命長,除了省卻風機、填料,降低成本費用外,還降低了塔體的自重,減少由填料阻塞引起的冷卻塔維修,冷卻效果穩定,但是由于它和普通開式冷卻塔一樣與外界空氣直接接觸,不能保證冷卻水水質,而且冷卻效果易受空氣參數影響。

封閉式冷卻塔由于冷卻水在處理過程中不與外界空氣接觸,冷卻水質不會受到外界的污染,但地鐵空調系統中如果采用噴淋水來冷卻封閉式冷卻塔內的冷卻水,不僅冷卻效果劣于普通開式冷卻塔,冷卻塔的體積非常大,而且由于存在大量的飄逸損失,噴淋水用水量大,與將冷卻塔設置在地面相比得不償失,因此,綜合噴霧冷卻塔和封閉式冷卻塔的優點,本文提出了一種新型的封閉式噴霧冷卻器。

噴霧間接蒸發冷卻器利用氣水霧化噴嘴將經過處理的少量水霧化,噴到冷卻器表面,形成一層均勻水膜,通過水膜蒸發實現冷卻器內部冷卻水降溫。它既能保證冷卻水不受污染,又能達到冷卻效果,而且由于噴霧所用的水經過適當的處理,不會堵塞噴霧裝置,能緩解冷卻盤表面結垢問題。噴霧間接蒸發冷卻器研究的核心問題是霧化效果和水膜的完整性、均勻性和厚度。

3.2噴霧間接蒸發冷卻冷凝器

蒸發式冷凝器是目前制冷系統中常用的一種間接蒸發冷卻設備,主要特點是耗水量少,節電和結構緊湊,占地面積小,熱效率高。一般水冷式冷凝器每kg冷卻水能帶走4~6kJ的熱量,而蒸發式冷凝器每kg水蒸發能帶走約580kJ的熱量,所以蒸發式冷凝器的理論耗水量只有一般水冷式冷凝器的1%。考慮冷卻水的飛濺以及蒸發、溢水等損失,實際耗水量約為一般水冷式冷凝器循環水量的5%~10%。

由于噴霧冷卻能在冷卻器表面形成相對完整均勻的水膜,冷卻效率更高,所需水量少,目前噴霧冷卻多用于高溫物體表面的冷卻降溫,因此,研發一種耗水量少的新型噴霧間接蒸發冷卻冷凝器,可以解決地鐵空調系統設置冷卻塔的問題。

該方案的最大優勢在于不用設置冷卻塔,節省冷卻塔及配套設施的初投資和運行產生的環境問題,采用噴霧冷卻的方法,由于所需的水量很少,噴霧水源問題就很容易解決,可以對噴霧所用的水進行軟化處理,防止堵塞噴霧裝置和緩解冷凝器表面結垢。

噴霧間接蒸發冷卻冷凝器實質上是本文所述噴霧間接蒸發冷卻器的一個改進方案,要開發它,除了要解決閉式噴霧冷卻器的霧化效果,水膜均勻性、完整性和厚度等問題以外,還必須與廠商協商設置冷凝器與冷水機組設備接口,對管道進行保溫,研究冷凝器與機組距離對系統其他設備性能的影響,確定機組性能隨二者間距變化的曲線,這其中涉及系統壓力損失、制冷劑壓力與機組壓力匹配等問題。

4結論

本文的兩種方案可實現地鐵空調系統冷卻塔不設在城市地面上的設想,能節省目前冷卻水系統中部分輔助設備的初投資和運行費用,機組制冷量越大,節水效益越明顯,特別是在缺水地區,該項技術的效益更為明顯,但是,還有以下問題需要解決:

1)保證噴霧壓力的相對穩定,維持運行壓力在適當范圍內,使冷卻效果不受流量變動等的影響。

2)研發一套噴霧裝置,使換熱器表面水膜完整、均勻,且厚度很小,通過該裝置實現間歇噴霧冷卻,建立噴霧評價指標體系。

3)研發換熱效率高、空氣側阻力小的新型換熱器。

4)建立噴霧間接蒸發冷卻器性能評價指標體系。

5)噴霧水軟化處理,緩解冷卻器表面結垢。

6)解決噴霧冷卻冷凝器與機組的集成問題及建立相應的評價指標體系。

參考文獻:

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[3]梅國暉,孟紅記,謝植.噴射方向對噴霧冷卻換熱的影響[J].東北大學學報:自然科學版,2004,25(4):374-377

[4]梅國暉,武榮陽,孟紅記,等.高溫表面噴霧冷卻傳熱系數的理論分析[J].冶金能源,2004,23(6):18-22

[5]劉振華.微細噴霧時噴霧氣流中液滴和空氣速度比的研究[J].上海交通大學學報,1996,30(3):97-102

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