千斤顶液压缸加工机床电气控制系统设计文献综述(DOC)[5篇范文]

第一篇：千斤顶液压缸加工机床电气控制系统设计文献综述(DOC)

贵州理工学院 本科毕业设计（论文）

文献综述

设计（论文）题目：

学 院：＿＿＿＿＿＿＿＿ 专 业：＿＿＿＿＿＿＿＿ 班 级：＿＿＿＿＿＿＿＿ 学 号：＿＿＿＿＿＿＿＿ 学生姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿

****年**月**日

摘要

在千斤顶液压缸加工机床电气控制系统设计中，设计了PLC控制系统总体方案，概括了PLC的简介，对千斤顶液压缸加工机床进行了设计分析，给出了硬件、软件设计与实现方案。在设计分析千斤顶液压缸加工机床中，对机床的结构及工作原理做出来了阐述，并绘制了机床结构图，还阐述了机床液压系统工作原理以及机床工作流程。在硬件设计部分，阐述了电动机主电路及其电气控制电路的设计过程，画出了注电流图，给出了工作示意图，给出了这两个电路的电器元件的选择结果以及硬件配置接线图。在控制电路的设计部分，阐述了I/O接线图的设计过程，给出 PLC及其输入／输出元件的选择结果。在软件设计部份详细地阐述了PLC用户程序的设计过程，其中包括对公用程序、手动程序、自动程序与故障报警程序的设计过程的阐述，并给出了上述所有程序的梯形图、语句表以及仿真。

关键词：机床系统分析，硬件设计，软件设计

Abstract In the design of electrical control system of hydraulic cylinder of hoisting jack machine, designed the overall scheme of PLC control system, summarizes the introduction of PLC, the cutting machine for jack hydraulic cylinder is designed and analyzed, given the hardware and software design and implementation.In the design of machine tool hydraulic cylinder of hoisting jack, the structure and working principle of the machine to do it described, and draw the structure of machine tool, also describes the working principle and working process of hydraulic system of machine tool.In the hardware design part, expounds the design process of the main circuit and control circuit of the electric motor, draw the current map diagram is given, the electrical components of the two circuit are given and the hardware configuration of the wiring diagram.In the design part of the control circuit, the design process of the I/O wiring diagram is described, and the selection results of the PLC and its input / output components are given.In the software design part describes in detail the design process of PLC user programs, including the design process of alarm program utility, manual procedures, automatic program and fault description, and gives all of the above program ladder diagram, statement table and simulation。

Keywords：Machine tool system analysis, hardware design, software design

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第一章 概述

1.1 千斤顶液压缸加工机床电气控制系统发展现状

目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理。如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。现在，世界上有200多家PLC生产厂家，400多品种的PLC产品，按地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品都各具特色。其中，美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，著名的有A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司。欧洲PLC产品主要制造商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士等，韩国的三星（SAMSUNG）、LG等，这些生产厂家的产品占有80%以上的PLC市场份额。经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，国内PLC应用市场仍然以国外产品为主。国内公司在开展PLC业务时有较大的竞争优势，如：需求优势、产品定制优势、成本优势、服务优势、响应速度优势。PLC的发展趋势随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)是专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械和生产过程。可编程控制器及其有关设备都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

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1.2 未来发展趋势

（1）、在产品规模方面，向两极发展。一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。

（2）、向通信网络化发展

PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。

（3）、向模块化、智能化发展

为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。

（4）、编程语言和编程工具的多样化和标准化

多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP(制造自动化协议)靠拢，使PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。

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第二章 机床控制方法与控制系统的确定

机床控制系统在现代机床生产业中有很重要的的作用，机床的控制系统相当于机床的大脑和心脏。一台机床要想很好的运行其控制系统一定要做好，一个好的机床控制系统要能够很好的控制机床的运行，能使机床的每一步都能够准确运行到位，并且还要有好的安全保护系统，还要有好的调试系统等。机床控制系统有继电器控制、单片机控制、PLC控制等。现将几种控制系统作出分析比较选取最优的控制系统来实现其功能。

2.1 PLC控制与继电器控制比较

（1）控制逻辑：继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限，每只一般只有4～8对触点，因此灵活性和扩展性都很差。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，加之PLC 中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好。PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。

（2）工作方式：当电流接通时，继电控制线路中各继电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。而PLC的控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。

（3）控制速度：继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。

（4）限时控制：继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行限时控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。PLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1s到若干分钟甚至更长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控制定时时间，定时精度小于10ms且定时时间不受环境的影响。

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（5)计数控制：PLC能实现计数功能，而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能。

（6）设计与施工：使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越突出。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计（包括梯形图和程序设计）。基于PLC的静态切割机控制系统设计可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。

（7）可靠性和可维护性：继电控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

（8）价格：继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较便宜。而PLC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵。

2.2 PLC的特点

高可靠性：所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。采用性能优良的开关电源。对采用的器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。

丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

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安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

PLC的功能：(1)逻辑控制(2)定时控制（3)计数控制(4)步进(顺序)控制(5)PID控制(6)数据控制：PLC具有数据处理能力（7）通信和联网(8)其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。基于PLC的静态切割机控制系统设计

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第三章 机床系统分析

3.1 机床结构及工作原理

数控机床一般由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成。输入输出装置其作用是将零件加工程序、参数、命令送入数控装置。数控装置是一种专用计算机，一般由中央处理器、存储器、总线、输入/输出接口组成，是数控系统的核心，其作用是对数控加工程序进行译码、数据转换、插补计算，最后将加工程序信息转换为输出到伺服驱动系统的脉冲、电流或电压等控制信号。机床本体包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和底座、立柱、刀架、工作台等基础部件。机床本体要具有较高的精度和刚度，良好的精度保持性，主运动、进给运动部件要有高运动精度和高灵敏度。本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。

千斤顶液压缸两端面加工的工作循环如图所示，加工时，将工件放在工作台上并加紧，当工件夹紧后发出加工命令，左、右滑台开始快进，当接近加工位置时，左、右滑台变为工进进给，直到加工完成后再快退返回。至原来左、右滑台分别停止，并将工件放松取下，工作循环结束。既工作循环如下：工件定位—工件夹紧—滑台入位—加工零件—滑台复位—夹具松开。

3.2 机床液压系统工作原理

机床液压系统如图所示，由于左右液压滑台工作油路相同，图中只画出一个液压滑台油路。千斤顶液压缸两端面加工机床采用了两位四通电磁阀控制，液压缸4主要驱动工件的定位，液压缸7主要驱动工件的夹紧和放松，液压缸12主要驱动动力头的快进、工进以及快退。当我们把零件装入夹具后，打开主开关，运行机床，此时只有电磁换向阀YV1得电，电磁换向阀右位接通，液压泵流出的液压油驱动液压缸左行，插入定位销，此时工件定位：工件定位后，经过一段时间，点此换向阀YV2得电，液压油经过压力油经阀5，驱动液压缸7动作，将零件固定在夹具内，压力继电器检测到油路到一定压力，零件夹紧后，电磁换向阀YV3、YV4、YV5同时得电，此时，为了保证滑台入位，YV1失电，使定位油缸退出，YV4得电，使液压缸左行快进，快速进入加工位置，回油经单向阀14流入油缸；当液压缸12驱动动力头到达加工位置时，YV5失电，回油经调速阀17，单向阀15流入油缸，机床进入工进状态，左右动力台进行两端面切削加工；当动力头

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到达加工终点时，停止工进，延长一段时间后，YV4失电，液压油经过单向阀13快速退回原位；左右动力头退到原位后，YV3失电，使滑台复位；滑台复后，电磁阀YV2失电，夹具松开，可以取出工件。

3.3 机床工作流程

1.工件定位人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位。

2.工件夹紧零件定位后，延时15s，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内，同时定位液压缸退出以保证滑台入位。

3.滑台入位滑台带动动力头一起快速进入加工位置。

4.加工零件左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30s后停转，快速退回原位。

5.滑台复位左右动力头退回原位后，滑台复位。6.夹具松开当滑台复位后夹具松开，取出零件。

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第四章 硬件设计

4.1 控制要求

（1）左右动力头旋转切削由电动机M1集中传动，切削时冷却泵电动机同时运转。（2）只有在液压泵电动机M3工作，油压达到一定压力（压力继电器检测）后，才能进行其他的控制。

（3）机床即能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。（4）要求有必要的电气连锁与保护，还有显示与安全照明。

4.2 加工过程的设计

1.工件的定位和加紧是靠电动机、液压系统和电磁阀来完成的。通过三者的配合将工件定位和加紧。

2.滑台的入位和复位是靠电动机的拖动和电磁阀来完成的，在滑台入位的过程中，电动机要能够根据滑台的实际位置来实现加速、减速、正转，电磁阀也要能够相应的得电和断电，从而实现滑台的准确入位和精确加工。

3.在加工过程中，根据具体的控制要求使电动机的工作过程、电磁阀的通断电符合控制要求。避免加工过程中的错误。如在工件定位的过程中，电磁阀YV1得电，其它的电磁阀都不能得电，并且只有在工件定位结束后夹紧液压缸才允许动作。

4.在整个工作过程中，能够根据所给出的辅助电路，判断出现在的工作环节。当电路产生故障时可以通过辅助电路判断出故障可能发生在哪个环节。如HL1是动力头M1、冷却泵M2的运行指示.4.3 主电路的设计

其中M1带动动力头，M2带动冷却泵，M3带动液压泵。KM1为M1、M2的接触器。KM2为M3的接触器。左右动力头旋转切削由电动机M1集中传动，切削时冷却泵电机M2同时运转。M3带动液压泵，只有在液压泵电动机M3工作，油压达到一定压（压力继电器检测）后，才能进行其他的控制。主电路图如下

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4.4 I/O点数的确定

根据上述控制要求可知系统采用自动工作方式，控制系统所需的输入端有启动开关SB1、停止开关SB2、压力继电器输入开关SB3、左动力头原位限位开关SB4、右动力头原位限位开关SB5、左动力头工进限位开关SB6、右动力头限位开关SB7、左动力头快进限位开关SB8、右动力头快进限位开关SB9，一共九个输入端；而输出端包括电磁换向阀YV1、YV2、YV3、YV4、YV5和动力头M1、冷却泵M2接触器以及故障指示HL1，一共8个输出端，考虑充裕量要求，因此估算用户程序存储容量：存储器字数≥开关量I/O总数X10=170.所以选用输入点个数≥

9、输出点个数≥

8、用户程序存储器容量≥170的PLC。

4.5 主电路的电机选择

电动机是主要的动力机械，它的应用是非常广泛的，所以就其全国电动机的总耗电量来说，它是极为可观的。因此，合理选择电动机是相当重要的，它直接关系到生产机械的运行安全和投资效益。电动机的选择内容包括电动机种类、外壳型式、额定电压、额定转速、额定功率、各项性能等电力拖动系统中拖动生产机械运行的原动机即驱动电机，包括直流电动机和交流电动机两大种，交流电动机又有异步电动机和同步电动机两种。本次的电机主要选择是异步电动机。

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第五章 软件设计

（1）将零件装入夹具中，按下液压泵M3的启动按钮，启动电机M3，接触器KM2得电，KM2常开开关闭合，电路自锁。

（2）KM2常开开关闭合，电磁阀Y2得电，工件开始定位。

（3）零件定位之后，开始延时，延时15S后，加紧液压缸动作使零件固定在夹具里，同时停止按钮SB2启动，定位液压缸退出以保证滑台入位。

（4）当压力达到一定时，压力继电器开关SP闭合，左动力头原位限位开关SQ1、右动力头原位限位开关SQ2、左动力头工进限位开关SQ3得电，内部辅助继电器得电闭合，此时工件进行左快进动作。

（5）入位之后，电磁阀YV4得电，左右动力头开始进行两端面切削加工。（6）当动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30S后复位，工件进行快退动作。

（7）退位后电磁阀YV2、YV3得电动作，动力头开始退回原位。（8）左右动力头退回原位后，滑台复位，夹具松开，取出零件。

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参考文献

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第二篇：教改总结 机床电气控制系统运行与维护

《机床电气控制系统运行与维护》课程教学改革总结

机电教研室 张月华

随着电力拖动实训室和机床电气控制实训室的建设并完善，本学期《机床电气控制系统运行与维护》课程在课程内容、教学方法、组织形式、考核方式等方面都进行了改革，取得了一定的成效，具体表现在以下几方面：

一、教学内容

教学内容上改变了以前的学科型教学内容，将整门课程划分为12个学习任务，将教学内容分别融入到12个教学任务当中，这样学生边学习、边操作，实现教学做一体化，使实践反馈到理论当中，并反过来用理论来指导实训，使整个的教学环节中学生比较容易接受，并对知识能够更加系统化的学习，且最终反馈教学效果较好。

二、教学实施

在为期一年的项目教学法研究过程中，收效显著，学生的学习积极性有了较大提高，自学能力大大增强，综合能力得到了明显的提升，本专业学生参加高级电工考核，考证通过率为90%。另外，在教学的过程中，我也深切地体会到“《机床电气控制系统运行与维护》课程项目教学法”要注意以下几个方面的问题：（1）在确定项目任务时应注意汲取传统教学法的长处，把总任务细分成一个个小模块，每个模块分为若干个目标并体现在项目中的任务上，从而让学生建构一个系统全面的知识框架。（2）学生分组时，注意合理搭配，把后进生平均分配到各组中，利用传、帮、带的方式，让全体学生都能够共同提高。（3）在项目实施过程中应注意培养学生吃苦耐劳的品质和团队精神。（4）在教学过程中应以学生为中心，充分发挥教师的协助指导作用。（5）在项目评价过程中不应只重视结果，也要看完成项目的整个过程。因为学生是在项目实践过程中理解和把握了课程要求的知识和技能，体验了创新的艰辛与乐趣，培养了分析问题和解决问题能力。

总之，项目教学法突破了传统的教学模式，推动了教学革新，为学生提供了更加有效学习的良好环境，在整个教学过程中既发挥了教师的主导作用又体现了学生的主体作用，充分地展示现代职业教育“以能力为本”的价值取向，使课堂教学的质量和效益得到更大幅度的提高。项目教学法有其独特的优势，这种方法不但适合《电气控制系统运行与维护》课程的教学，而且在机电类专业中诸多应用性较强的课程中是值得推广应用的。

提高项目式的一体化教学效果，增强学生的动手能力和岗位适应能力，不是一朝一夕就能做好的，需要多方而共同的努力才能实现，其中激发学生的学习兴趣是基础，把握好实习教学的各个环节是关键，提高一体化教师素质是重要保证。不断地总结教学经验，探讨和研究教学方法，全而提高《机床电气控制系统运行与维护》的教学质量。

三、考核方式

根据高级维修电工岗位职业能力及职业资格标准要求，制定了本课程的教学评价方案：采取过程评价与终结评价以及教师评价相结合的方式。在课程考核中，平时占20%，过程性评价占60%，终结评价占20%。

四、教学存在的不足与改进的想法

1.大部分学生学习态度端正，能够自主学习，按时完成各项任务，对知识的掌握较好，因为是两个人一组进行学习并进行实训实施（在小组分配上考虑理论强的学生加实践能力强的学生相互结合为一组的原则），有的组里的学生不积极参与讨论、不重实训操作，学习效果不理想。

2.在以后的教学实施过程中逐步完善过程考核内容，调动每位同学积极性，全面提高学生综合分析解决问题能力。

3.实训项目设计有待改进，采用一小组一题方式，也可以采用同学根据对电气控制的理解自己设计电路来实现电动机控制，以提高同学创新精神。

2012.1

第三篇：电冰箱控制系统设计文献综述

文献综述

电冰箱控制系统设计

摘要：随着家用电冰箱的普及，人们对电冰箱的控制功能要求越来越高，对电冰箱控制系统提出了更高的要求，多功能、智能化是其发展方向之一，传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展的要求。本文采用MCS一51系列中的8051单片机作为控制系统的核心对电冰箱的工作过程进行控制。电路利用温度传感器对冷冻室及冷藏室的温度进行检测，再送入单片机进行分析判断，当蒸发器的温度高于一定温度时就启动压缩机，当温度低于一定温度时就停止启动压缩机，从而达到使冰箱内的温度保持在设定温度范围内的目的。此外，通过键盘对冷冻室及冷藏室温度进行设定并显示、对连续速冷时间进行设定并显示、开门超时警、工作电压超限报警以及自动除霜等功能。关键词：单片机，电冰箱，控制系统 引言

随着超大规模集成电路技术的发展，单片机也随之有了很大的发展，各种新颖的单片机层出不穷，并以广泛的应用深入到人类生活的各个领域，成为当今科技不可缺少的重要工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。采用单片机对电冰箱进行控制，可以使电冰箱的控制更准确灵活直观。现状分析 1单片机控制系统 1.1对电冰箱的控制要求

电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停, 使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般当蒸发器温度高至 3 ~ 5时启动压缩机制冷,当温度低于20 时停止制冷,关断压缩机。采用单片机控制, 可以使控制更准确、灵活。

电冰箱采用单片机控制主要功能及要求是: a)人工智能, 自动调温: 在人工智能状态下, 电冰箱能够随环境温度变化而自动调节温度设置, 无需人为调节, 便能达到最佳制冷效果。

b)LED(发光二极管)显示, 数字温控: 利用 LED显示冷冻室、冷藏室温度以及压缩机启停和速冻、报警状态, 动态显示电冰箱的运行情况。

c)冷藏、冷冻温度调节: 利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等, 冷藏温度可设置在 2 ~ 10 之间;冷冻温度可设置在-16 ~7。

d)多温保鲜功能: 冷冻温度可设置在-7 , 进入多温保鲜功能, 通过对电冰箱的温度控制, 使得电冰箱内存在多个温区, 不同的区域适合存放的食物类别与期限也不同。

e)速冻功能: 运用细胞保活技术, 以超强制冷能力, 使食品迅速通过最大冰晶生成带, 不破坏细胞结构, 保持细胞活力, 营养成分不散失, 保鲜效果好。连续速冻时间设定范围 1 h~ 8 h。f)自动化霜功能: 电冰箱在运行过程中不断检测压缩机累计运行时间、记录门开启次数和时间以及环境温度, 判断是否满足化霜条件, 满足化霜条件时接通化 霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 关闭风门,30min 后断开化霜加热丝, 接通压缩机, 再过 15min后接通风机, 进入正常控制循环。

g)压缩机断电延时保护功能: 电冰箱每次开机上电时, 检查压缩机停机时间是否已经延时5min。压缩机若已经延时5min, 可以立即启 动;若延 时未到5min, 则继续延时到5min后才可以启动。

h)开门延时报警: 当电冰箱开门超过2min 时发声报警。i)工作电压保护: 工作电压180 V ~ 240 V, 当欠压或过压时, 禁止启动压缩机并用指示灯显示。1.2系统硬件电路设计 1.2.1主机电路

控制器以 8051单片机为核心, 输入通道由温度传感器、霜厚度传感器和 A /D转换器组成, 两支温度传感器分别用于测量冰箱的冷藏室、冷冻室温度, 键盘主要用于设定冷藏室、冷冻室的上下限温度, 启动除霜、快速冷冻等功能。4位 LED和指示灯可随时显示冷藏室和冷冻室温度。声讯电路是用于电冰箱工作状态的超限报警等。压缩机控制电路用于控制压缩机的工作, 以对电冰箱温度进行自动控制。除霜控制电路用于控制接通或断开电热丝, 达到对电冰箱除霜的目的。1.2.2A /D转换电路

A /D 转换电路采用逐次逼近式8位ADC0809芯片。该芯片共有 8路模拟输入通道, 在本系统中只使用其中 4个通道 IN0~ IN3。其中 IN0作为冷藏室温度检测通道, IN1作为冷冻室温度检测通道, IN2作为除霜 检 测 通 道, IN3 作 为 电 源 电 压 检 测 通 道。ADC0809的 A, B, C 三端通过地址锁存器接于 P0 口的 P0.0、P0.1、P0.2, 该三端控制模拟通道号的选择。8位数据输出直接与 P0口的 P 0.0~ P0.7 连接, P2.7与 WR、RD端经与非门接于 0809的 ALE、START、OE,控制 0809的启动、读、写。

1.2.3键盘和显示电路

键盘及 LED电路采用 6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻温度设定。4位 LED负责显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和报警等状态。显示和键盘输入采用 INTEL8279芯片。该芯片是一种专用的可编辑键盘、显示接口器件, 使用该芯片可以很方便地实现键盘输入和 LED控制两种功能。该芯片与单片机连接, 可以提高单片机的工作效率。8031单片机的数据总线与 INTEL8279的数据总线 D0~ D7连接, RD、WR控制线在操作逻辑上INTEL8279的RD、WR信号一致, 可直接相连。P2口的一部分线经译码器译码后的一路输出作为INTEL8279的片选信号CS。1.2.4除霜电路

传感器选用 MF531型热敏电阻,具有负温度系数,灵敏度较高。把热敏电阻安装在距蒸发器3mm的某个合适的位置上,当霜的厚度大于3mm 时,热敏电阻接触到霜从而感到较低的温度,其电阻值 R(t)变大, 运算放大器输出信号有变化, 经 A/D转换后送入单片机,经单片机分析、判断, 给出除霜命令, 接通化霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 30min后断开化霜加热丝,接通压缩机,再经15min后接通风机。1.2.5电源过欠压保护电路

电冰箱的过欠压保护电路是在电源变压器设计时就考虑到的, 在变压器设计时, 从变压器的次极可另外绕一组线圈,经整流滤波后的电压接入单片机的 A /D输入端, 当电源电压变化时,此电压将随之变化,单片机把测到的电压与过欠压值相比较,当发现有过欠压现象时,将通过压缩机控制电路切断压缩机电源并报警, 达到保护压缩机的效果。1.2.6报警电路

报警电路比较简单,利用一个三极管驱动蜂鸣器来实现。2模糊控制系统 2.1控制系统构成 本系统采用TOSHIBA公司TMP87C846N八位微处理器构成。除了通常的电源供应和检测、温度设定输入外, 系统的被测量有冷冻室温度、室内环境温度、冰箱门状态、压缩机运行状态、蒸发器进出口温度、风门状态等7类16项。系统的输出, 除了通常的L ED显示, 报警提示电路外, 被控量有压缩机的开停、风机的速度、风门的开启度、除霜加热运行等4项。2.2控制系统设计 2.2.1温控原理

风冷式电冰箱的制冷系统设置在冷冻室, 由压缩机出来的高温、高压液态制冷剂, 经冷凝器冷却后, 被送到设置在冷冻室四周的蒸发器中蒸发为气态, 同时吸收外界的热量, 达到制冷的目的。压缩机的开停决定制冷的程度。在冷藏室和蔬菜室中不设蒸发器, 而是将冷冻室的冷气经公用风道, 由风机传送给各温区, 用各区的风门控制该温区的温度变化。冷冻室和其它温区的温度控制匹配问题用模糊控制器协调。2.2.2温控方案及模糊推理

冷冻室和冷藏室的温度控制方案基本是相同的, 只是控制对象不同。前者控制压缩机开停, 后者调节风机风门。现以冷冻室为例, 说明温度控制系统模糊控制器的设计问题。模糊控制电冰箱不仅要考虑到冷冻室温度的恒温调节, 同时也要考虑到冷冻室温度与食品温度未必相同这一因素。最终应使食品温度保持在某一范围内, 从而达到保鲜的目的, 这是它与传统的PID 恒温调节系统追求的控制目标间的差别。食品放进冷冻室即开始降温, 经过一段时间, 冷冻室的温度可能已降到给定值, 但这时食品温度还没有达到保鲜温度的要求, 因此, 这时压缩机不应关断, 必须继续制冷, 延长的时间,视放入的食品的热容量而定。在压缩机关断以后, 冷冻室的温度开始回升, 当回升到给定值时, 理应将压缩机再次投入运行。但实际上, 这时食品的温度由于热惯性并不与冷冻室空间温度一致, 从节能的观点出发,应延时起动压缩机, 延时多长, 也与放入食品的热容量有关。以上分析说明, 最后一次投入的食品的热容量(初温和重量)在以后的压缩机控制决策的调整中起着重要的作用。但投入食品的热容量是无法检测的, 不能指望用户输入, 而必须利用模糊推理和软传感技术。投入的食品热容量的检测是在食品放入冷冻室并关门后 5min内进行的。一般情况下, 冷冻室的温度都在-18℃左右, 当食品存入以后冷冻室的温度急骤上升, 上升的绝对值和变化率, 决定于放入食品的温度和热容量。在食品重量相等的情况下, 食品温度愈高(T1> T 2> T 3)温度升高的变化率愈大, 制冷压缩机应愈早投入运行。在放入食品温度相同的情况下, 食品质量越大(Q1> Q2> Q3),其温度上升变化率愈大, 制冷压缩机启动后温度的下降愈缓。我们通过实验摸索了这一规律, 并且建立了文中所述的模糊推理关系。同时应该指出, 存放食品时, 动作的快慢, 门开启时间的长短, 以及室温的高低, 对冷冻室的温度也有相当大的影响, 在判断食品温度时应该予以考虑。根据以上分析, 设计冷冻室温度模糊控制推理框图。初投食品后, 根据冷冻室温度及其变化率, 应用模糊推理(Ⅰ)判断食品的温度及热容量。根据该次投放食品时开门次数和持续时间及当时室温, 应用模糊推理(Ⅱ)确定修正系数, 前两者通过乘法器得到该次投放食品的热容量。这种判断是一次性的, 只对该次投入食品以后的温度控制有效。判定的食品热容量, 作为确定压缩机控制决策的模糊推理(Ⅲ)的输入。它的另一个输入是冷冻室给定温度与实际温度的差值, 差值为零是压缩机开停的理论界面, 必须根据投入食品的热容量, 应用模糊推理(Ⅲ)确定开停时间的修正值。必须指出, 这种控制过程是一次性的, 以每次投入食品为周期, 但控制策略是一贯的, 推理法则是一致的。对于原来存放在冷冻室的食品, 纳入箱体热惯性考虑, 不参与控制过程, 引起的误差在工程上是允许的。3.网络控制系统 3.1背景

因特网的普及使得人们可以把日常使用的家用电器与网络相接，人们能够通过网络实现对家用电器的远程控制、产品当前数据获取，运行状态标志等，而且还可以在产品生产者和使用者之间建立一种信息渠道，其一生产厂商可以通过用户对产品的在线登录注册、产品的故障信息上传得到相关的数据，例如产品分布、故障信息等；其二用户可以通过网络在某种程度上进行生产厂家对产品控制程序的升级、修改等。由于具有上述特点，使得目前家用电器业界积极研究开发的新一代信息电器产品—网络家电。家庭网络的信息控制中心 上与 Internet网相连，下则通过无线收发模式与诸多家用电器产品进行各种信息数据的交换。网络电冰箱的电脑控制器中,信息的收发设计上考虑到家庭应用的特定环境可以采用无线模式。收到的信息可通过的串口与产品控制器相接，也可以通过器件进行数据的处理、缓存。3.2网络电冰箱程序设计

网络化电冰箱电脑控制器的用户可在远方监控家电运行状况，查询电冰箱的食品信息并通过网络实现产品注册，既可保护商家利益，又能为商家提供市场信息。在家电产品故障后自动将故障代码送给厂商，可接受厂商馈送的维修信息，为售后服务提供方便。在IEG1IGE 的大环境下H充分利用蓝牙技术的优势，通过构成家庭信息网络和信息电器产品，将会对国内家用电器行业带来一次冲击。3.3控制程序的基本构成

电冰箱电脑控制器的控制程序主要可分为四大部分：主程序、通信程序、上电复位和自检程序等模块。主程序主要有监控程序、键盘查询、显示管理、外部信息接收处理以及其他子程序段组成。通信程序主要有数据判断、数据接收、数据匹配、数据发送以及其他子程序段。上电复位模块及自检程序模块是通用技术。趋向预测

单片机是智能家电的核心单元，电冰箱控制系统采用单片机是其一大趋势。除此之外，再将模糊控制技术用于电冰箱，可以有效提高电冰箱的性能，电冰箱控制系统采用模糊控制技术是其第二个发展趋势。同时，电冰箱控制系统网络化是其又一发展趋势。参考文献

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第四篇：组合机床夹具设计文献综述

目：组合机床夹具设计学生姓名：王红河专业班级：机械设计制造及其自动化A0812 班学号：10813030224 院（系）：机械与材料工程学院指导老师：冯云华完成时间：2011 年12 月27 日摘要机械加工工艺及夹具设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义。关键词：夹具加工工艺 1.1 国内机床夹具发展历史我国国内的夹具始于20 世纪60 年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800 万件的水平。20 世纪80 年代以后，两厂又各自独立开发了适合 NC 机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC 机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。1.2 国外机床夹具发展历史从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，通常为机床价格的 1110＄到 1115＄，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO 和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。1.3 国内外机床夹具发展现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4 年就要更新 50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；（6）提高机床夹具的标准化程度。2．研究方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。2.1 标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。2.2 精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1“；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μ m。2.3 高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。3．研究趋势夹具是机械加工不可缺少部件，机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向研究。3.1 高精化高精机床加工精度提高，降低定位误差，提高加工精度对夹具制造精度要求更高高精度夹具定位孔距精度高达±5μ m，夹具支承面垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达 0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造4m长、2m宽孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳平行度和垂直度5μ m以内；夹具重复安装定位精度高达±5μ m；瑞士EROWA 柔性夹具重复定位精度高达2～5μ m。机床夹具精度已提高到微米级，世界知名夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，适应不同行业需求和经济性，夹具有不同型号，以及不同档次精度标准供选择。3.2 高效化提高机床生产效率，双面、四面和多件装夹夹具产品越来越多。减少工件安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断推陈出新。新型电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1～2 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。缩短机床上安装与调整夹具时间，瑞典3R 夹具仅用1 分钟，即可完成线切割机床夹具安装与校正。采用美国Jergens（杰金斯）公司球锁装夹系统，1 分钟内就能将夹具定位和锁紧机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率作用。3.3 模块、组合化夹具元件模块化是实现组合化基础。利用模块化设计系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发基点。省工、省时，节材、节能，体现各种先进夹具系统创新之中。模块化设计为夹具计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具切削过程，既能为用户提供正确、合理夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发公共平台，争取实现夹具设计与服务通用化、远程信息化和经营电子商务化。3.4 通用、经济化夹具通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式夹具系统，一次性投资比较大，夹具系统可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler（戴美乐）公司孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少配套元件，即能组装成多种多样焊接夹具。元件功能强，使夹具通用性好，元件少而精，配套费用低，经济实用才有推广应用价值。4．结束语机械工业是国民经济的支柱产业，现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序。机械制造中，需要加工顺序、装配工序及检验工序等，使用大量的夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造的一项重要工艺设备。湖北工业大学毕业设计（论文）VI 参考文献 [1] 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京：冶金工业出版社，2010.[2] 张金生等.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京：机械工业出版社，1995.[3] 王启平.机械制造工艺学(第5 版)[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999.[4] 薛顺源等.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社，2001.[5] 赵良才等.计算机辅助工艺过程设计[M].北京；机械工业出版社，2003.[6] 张亚明.机床夹具的分类与构成[J].科技资讯.2008，[7] 王先逵编著．机械制造工艺学（上下册）[M]．北京：清华大学出版社，1989 ． [8] 任家隆，李菊丽，张冰蔚主编.机械制造技术基础[M].北京：高等教育出版社，2009.[9] 李德庆，吴锡英编著．计算机辅助制造[M]．北京：清华大学出版社，1992 ． [10] 赵志修主著．机械制造工艺学[M]．北京：机械工业出版社，1985 ．湖北工业大学毕业设计（论文）VII 本科毕业设计选题报告论文（设计）题目组合机床夹具设计学生姓名王红河专业机械设计制造及其自动化学号 24 指导教师冯云华职称 1.选题目的和意义：(1)保证加工精度采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。(2)提高生产率、降低成本用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。(3)扩大机床的工艺范围使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。(4)减轻工人的劳动强度用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。湖北工业大学毕业设计（论文）VIII 2.主要研究内容(含论文提纲)：夹具最早出现在18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1．机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4 年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度。2．现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1”；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μ m。（3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生湖北工业大学毕业设计（论文）IX 3.完成论文（设计）的条件、方法及措施，包括实验设计、调研计划、资料收集、参考文献等内容：（1）查阅资料，收集准备各种即将应用到的资料和材料，掌握常用的夹具设计过程及方法参考文献：

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9、张金生等.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京：机械工业出版社，1995.湖北工业大学毕业设计（论文）X 注：此表前四项由学生填写后交指导教师签署意见，否则不得开题。FIXTURE Mechanical manufacturing process to fix the processing object, occupy the correct position to make, to accept the construction or testing device.Also known as the fixture.Broadly speaking, in the process of any process, used to rapidly, conveniently, safe piece of equipment installed, can be called the fixture.Such as welding, inspection jig, fixture, machine tool fixture.The fixture is most common, often referred to as the fixture.In machining a workpiece on a machine tool, in order to make the surface of the workpiece to achieve drawing size, geometry and other surface the mutual positioning accuracy and other technical requirements, must be installed before processing the workpiece(positioning), to(clamping).Fixture positioning element(usually 4.论文（设计）的进程安排： 1 熟悉课题和查找相关资料，完成开题报告初稿 2 完成工艺规程的各种参数的计算和工艺规程说明书初稿 3 绘制主要零件图 4 撰写论文 5 整理技术文件，并打印学位论文 6 准备答辩 5.指导教师意见及建议：是否同意开题：指导教师签字：年月日湖北工业大学毕业设计（论文）XI by determining the workpiece fixture in the correct position, the clamping device), the knife guide element(determining the tool and workpiece relative position or direction guiding tool), dividing device(so that the workpiece in a mounting can complete multiple station processing, a rotary indexing device and moves in a straight line dividing device two class), a connecting element and a specific folder(clamp base).译文机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。参考文献 [1] Machine Tool Metalworking John L.Feirer ,1973.[2] Handbook of Machine Tools Manfred weck ,1984.[3] Haffman E G.Jig and Fixture Design.America, VNR Co.,1980.[4] Boyes W E.Jigs and Fixture.America,SME,1982.

第五篇：智能交通灯控制系统设计文献综述

石河子大学信息科学与技术学院

毕业设计(论文)文献综述

课题名称： 智能交通灯控制系统设计 学生姓名： 学 号：

学 院： 信息科学与技术学院 专业年级： 电子信息工程 指导教师： 职 称： 副教授

完成日期： 二○一五年一月九日

文献综述

前言：

随着人口快速的增多，交通工具爆炸性的发展，以及道路资源有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时无刻与交通息息相关。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。

交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通次序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。现代人类科学技术，特别是电子科技的发展和成熟能比较好的解决系统建立中软硬件方面要求的科技难题。目前交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及突发时段的情况进行科学的自动调整。交通对于社会的工业发展和人类的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大的变化，交通监控方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能比，逐步取代传统的交通控制措施。

正文

1.交通控制系统的发展

城市进路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来从而促进了交通自动控制技术的不断发展。

早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯己经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。

早期的交通信号灯使用“固定配时”方式实行自动控制，这种方式对于早期交通量不大的情况曾起过一定的作用。但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变化增流强，采用以往那种单一模式的“固定配时”方式己不能满足客观需要，于是一种多时段多方案的信号控制器开始出现并逐步取代了传统的只有一种控制方案的控制器

20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时问的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时问延误，比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动控制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。

计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简单的一个路口的交通总体控制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由IBh1650型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。

可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于进路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。

交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。交通关系着人们对于财产、安全和时间相关的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。

2.国内外交通控制技术研究现状

当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。信号机的发展历程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系统。最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES。

我国交通领域的发展起步较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通控制系统的，主要引用国外的交通控制系统。各级交通管理部门通过技术引进和自主创新，在中国部分大中城市里，摒弃旧有的控制方式，一些先进的控制技术得到应用。虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不少差距，但部分领域技术水平已处于世界先进位置。目前，我国交通控制系统己不单单是对交叉口信号灯进行控制，而是集交叉口信号的控制和干线控制以及现代城市高速公路交通控制于一体的混合型交通，实现区域信号控制和城市高速公路集成控制。

3.交通控制存在的问题

目前，城市交通控制还存在如下问题:(1)随着城市机动车增长速度加快的同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在进路密度，进路面积率偏低的问题，这是我国城市尤其是大城市进路交通出现问题的一个重要原因。我国城市道路的密度只有6.8k.每平方千米，而在20世纪80年代，世界发达国家就己到达20km每平方千米。20世纪90年代，我国部分城市道路面积率，北京为5.9%，上海为6.4%，而国外东京为13.8%，巴黎为25%}普遍高于我国。近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。

(2)出租车以及公交的发展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。

(3)交通管理方面水平还欠发展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通安全的现代化设施却做得不足。在车辆、道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术、信息采集和信息提供技术等方面都与发达国家有很大差距。近几年，虽然有部分城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下。城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。

针对我国城市交通运输的现状和存在的问题，应采取如下对策:借鉴国外城市交通管理的先进经验，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划，建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通信息系统等。

4.交通控制系统的发展方向

综合分析国内外先进的城市交通控制系统，结合我国城市道路及交通的实际情况，同时也对今后城市交通与道路建设的发展的前瞻性考量，我国道路智能交通控制系统的发展模式应具有如下功能：

(1)多模式化。首先从系统结构上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系统的长处，在控制范围内各个区域采用灵活可转换的系统结构，使系统结构根据交通流的区域变化而改变。此外，充分根据不同地区实时交通情况，对路口能力最大、延迟时间最短等作为遴选不同系统的参考标准。

(2)智能化。随着信息技术的高度发展，作为道路交通控制系统所承担的工作不仅仅是对交通流的引导，更承担了诸如为车辆提供道路交通信息的职能，利用对车辆的CPS诱导，使道路通行更加顺畅。3)最优化。随着计算机技术和优化理论的发展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能获得最优解并建立最佳模型。当我们建立整个交通路网的动态交通分配模型和整体优化模型并求最优解，从而达到对路口的控制参数进行调整进而实现某个地域范围内对交通流进行动态协调控制就成为可行口

(4)规整化。任何控制系统部是立足于具体的道路和交通条件，所以采用道路的方法和疏导交通流的方法对控制系统会有很大的参考作用.我国在建立完整的道路交通控制系统之前，必须针对进路状况和交通流做出若干种交通疏导预案和进路使用预案，从而使交通和进路更加规整。

(5)通用性和模块化。根据计算科学的发展，我国在制定和实施智能交通控制系统时必须在硬件设计和软件编程上采用通用化和模块化，有利于将来的逐步升级和换代。

5.交通灯控制系统方案比较

交通控制系统有许多方案:PLC交通控制系统、单片机交通控制系统等。(1)PLC具有以下特点

PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器，是工业控制计算机。采用梯形图、助记符、功能图等编程语言，完成逻辑运算、顺序控制、记数、定时、计算及模拟量处理等功能。具有光电隔离的输入输出端子，可代替大量的定时器、记数器、继电器，具有极高的可靠性。通过各种扩展模块，可增加输入/输出点数，增加模拟量功能如可直接接热电偶等，增加通信功能及特殊通信协议等，具有较高的使用灵活性。PLC包括操作系统及强电的光电隔离的输入/输出，方便应用并具有极高的可靠性与抗干扰能力、扩展能力及使用方便性。但是相对于它强大的功能而言，价格也是十分昂贵的。(2)单片机具有以下特点

单片计算机是将电子计算机的基本环节，如:CPU，存储器，总线，输入输出接口等，采用集成电路技术集成在一片硅基片上。由于单片计算机体积很小(仅手指般大小)，功能强(控制功能强大、指令简单等)，它还具有抗干扰性强、可靠性高、电磁辐封小、更新换代速度慢等优点，因而广泛用于电子设备中作控制器之用。

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。单片机具有抗干扰性强、可靠性高、电磁辐射小等优点，但是它的价格相对于PLC来说就便宜的多。因此，本文中采用单片机作为交通灯控制系统。

6.单片机交通控制系统主要研究的内容

基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行如下方面的研究:用智能、集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套十字路口的交通控制系统，以指挥该路口的实时通行状态。本设计中将采用8051系列单片机交通控制系统实现多时段多相位的交通控制目的。

8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、车流量检测及调整、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时问手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量多时段调整、多相位、交通异常状况判别及处理等相关功。本设计主要做了以下几方面的工作:(1)确定系统交通控制的总体设计，包括:十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能。本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示等。基于实际情况，又要求了对车流量多时段调整模拟功能，多相位，紧急状况处理盲人提示音和键盘可设置等强大功能。(2)控制系统硬件电路设计，包括CPU、存储器、显示电路等模块的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。

(3)软件系统的设计，对于本系统，拟采用单片机汇编语言编写，目前己对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理。

结论

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用实时调整智能化控制的实现技术，拟将实时调整车辆通行时问的算法与单片机控制作用相结合，提出多时段多相位控制的单片机交通控制系统，来实现基本交通灯功能、倒计时显示、车流量多时段调整、多相位、急车强行通过、通行时间手动设置等功能，实现多时段多相位控制的以AT89C51为基础的单片机交通控制系统。

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