机械设计制造及其自动化方向在线文档共19页

概而言之，都能对输入的物质 能量和信息即所谓工业三大要素进行种械设计制造及自动化的符合设计原则 满足对机器的功能要求中国石油大学北京现代远程教育毕业设计延伸，具有智能化的特征 是现代机械自动化和传统的机械在功能上的本质区别。

第二章机概念上的根本区别。

它的发展至今已经成为门有着自身体系的新型学科，随着生产和科学 技术的发展，还将不断被赋予新的内容。

但其最基本的特征可概括为机械 自动化的设计制造是从系统的观点出发，综合运用机械技术微电子技术 自动控制技术计算机技术信息技术传感检测技术电力电子技术接 口技术信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和 优化组织结构目标，在多功能高质量高可靠性，低能耗的意义上实现特 定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术。

需要强调的是，机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的种综 合性技术，搬运加工为主。

输入物质能量和信息，经过加工处理，主要 输出改变了位置和形态的物质系统或产品称为加工机。

如各种机床交 通运输机械食品加工机械起重机械纺织机械印刷机械轻工机械等。

以能量转换为主，输入能量和信息，输出不同能量的系统或产品称 为动力机，其中输出机械能的为原动机。

如电动机水轮机内燃机等。

利用先进技术不断创新 根据产品或系统的主功能不同，可对产品或系统进行分类。

以物料 需要强调的是，机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的种综 合性技术，而不是机械技术，以及其他新技术的简单组合拼凑，这就是现 代机械与机械电气化在据系统功能目标和 优化组织结构目标，在多功能高质量高可靠性，低能耗的意义上实现特 定功能价值机械 自动化的设计制造是从系统的观点出发，综合运用机械技术微电子技术 自动控制技术计算机技术信息技术传感检测技术电力电子技术接 口技术信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根体系的新型学科，随着生产和科学 技术的发展，还将不断被赋予新的内容。

机械电器化迈入了以机械自动 化为特征的发展阶段。

它的发展至今已经成为门有着自身部分内容简介相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的门新兴的边缘学科， 机械自部分内容简介相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的门新兴的边缘学科， 机械自动化使机械工业的技术结构产品结构功能与构成生产方式及管 理体系发生了巨大变化，使工业生产由机械电器化迈入了以机械自动 化为特征的发展阶段。

它的发展至今已经成为门有着自身体系的新型学科，随着生产和科学 技术的发展，还将不断被赋予新的内容。

但其最基本的特征可概括为机械 自动化的设计制造是从系统的观点出发，综合运用机械技术微电子技术 自动控制技术计算机技术信息技术传感检测技术电力电子技术接 口技术信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和 优化组织结构目标，在多功能高质量高可靠性，低能耗的意义上实现特 定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术。

需要强调的是，机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的种综 合性技术，而不是机械技术，以及其他新技术的简单组合拼凑，这就是现 代机械与机械电气化在概念上的根本区别。

现代机械设计制造出的产品，不 仅是人和手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有智能化的特征 是现代机械自动化和传统的机械在功能上的本质区别。

第二章机械设计制造及自动化的符合设计原则 满足对机器的功能要求中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 任何种产品都是为满足人们的种需要而开发的，都必须具有种主 要功能，不同的产品具有不同的主要功能。

概而言之，都能对输入的物质 能量和信息即所谓工业三大要素进行种处理，输出具有所需特性的物 质能量与信息。

因此，机械自动化系统也必须具有对输入的物质能量和 信息进行种处理，从而输出具有所需特性的物质能量与信息的主功能。

如图所示 物质 能量 信息 系统主功能 变换传递存储 物质 能量 信息 控制人 工业 三大要素 具有 所需特性 图机械自动化系统功能示意图 如上所述，机械自动化系统是个综合的概念，包含了机电体化技术 和机电体化产品两个方面的内容。

作为产品，又包含着设计制造和特定 的功能以满足使用要求，而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。

利用先进技术不断创新 根据产品或系统的主功能不同，可对产品或系统进行分类。

以物料搬运加工为主。

输入物质能量和信息，经过加工处理，主要 输出改变了位置和形态的物质系统或产品称为加工机。

如各种机床交 通运输机械食品加工机械起重机械纺织机械印刷机械轻工机械等。

以能量转换为主，输入能量和信息，输出不同能量的系统或产品称 为动力机，其中输出机械能的为原动机。

如电动机水轮机内燃机等。

以信息处理为主，输入信息和能量。

主要输出种信息。

如数据图像 文字声音等的产品称为信息机。

如各种仪器仪表计算机传真机以及 各种办公机械等。

机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外，还应具体备其它内部功 能即动力功能检测功能控制功能构造功能。

基于上述的功能构成原理，既有利于设计或分析各种机械自动化的产品，中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 又有利于开拓思路，便于创造发明和创新。

例如，根据种不同的主功能及 其不同的输入，组合起来可形成大类型的系统产品。

如表所示 表不同主功能及输入的组合 类型主功能输入输出组合实例 变换 传递 储存 变换统 这里的冲量词是指变量，单冲量即汽包水位。

这种控制系统 典行的简单控制系统。

当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于假水位现象， 控制器不但不能开大给水阀来增加给水量，以维持锅炉的物料平衡，而是 关小控制阀的开度，减小给水量。

等到假水位消失后，由于蒸汽量增加， 送水量反而减小，将使水位严重下降，波动很历害，严重时气包水位降到中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 危险程度以至发生事故。

因此对于停留时间短负荷变动较大的情况，这 样的系统不能适应，水位不能保证。

然而对于小型锅炉，由于水在汽包中 的停留时间较长，在蒸汽负荷变化时，假水位的现象并不显著，配上些 联锁报警装置，也可以保证安全操作，故采用这种单冲量控制系统尚能满 足生产要求。

双冲量控制系统 在汽包水位的控制中，最主要的扰动是蒸汽负荷的变化。

如果根据蒸汽 流量来进行校正，不仅可以补偿虚假水位所引起的误动作，而且使给水 位控制阀的动作十分及时，从而减少水位波动，改善控制品质。

将蒸汽流量 信号引入，就购入了双冲量控制系统，如图所示。

从本质上看，双冲量 控制系统是个前馈蒸汽流量控制加单回路反馈控制的复合控制系统。

这里的前馈仅为静态前馈，若需要考虑两条通道在动态上的差异，需引入动 态补偿环节。

双冲量控制原理图 汽包 给水 蒸汽 省煤器 双冲量控制方框图 图汽包双冲量原理图及方框图 图所示的连接方式中，加法器的输出是 ， 式中液位控制器的输出 蒸汽流量变送器般经开方器的输出 初始偏置值 加法器系数。

的设置般取，的值应考虑到静态前馈中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 补偿，可现场凑试，也可经理论推导得出。

设置的目的是使其在正常负荷下，控制器和加法器的的输出都有个 比较适中的数值。

最好在正常负荷下，和项接近而相互抵消。

三冲量控制系统 双冲量控制系统还有两个弱点控制阀的工作特性不定能成为线性特 性，这样要做到静态补偿就比较困难同时，对于给水系统的扰动仍不能克 服。

为此可再将给水流量信号引入，构成三冲量控制系统。

三冲量控制系统的实施方案较多，如图所示为其中的典型控制方案 之。

汽包 蒸汽 给水 省煤器 图汽包三冲量控制系统 从该图可以看出，这是前馈控制与串级控制组成的复合控制系统。

其中， 汽包水位是主冲量主变量，蒸汽，给水流量为辅助冲量。

在汽包停留时间 较短虚假水位严重时，需引入蒸汽流量信号的微分作用。

这种微分信号 应是负微分作用，以避免由于负荷突然增加和减少时，水位偏离设定值过高 或过低而造成锅炉停车。

如图所示，为三冲量控制系统的方框图，加法器的运算关系与双冲量 控制时相同，各系数设置如下 系数通常可取或稍小于的数值 若采用气开阀取正值，的值可按物料平衡关系进行计算 的设置和取值仍与双冲量控制系统相同。

中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 图汽包三冲量系统方框图 在三冲量的控制系统中，水位控制器和流量控制器的参数整定方法与 般串级控制系统相同。

在有些装置中，采用了比较简单的三冲量控制系统， 只用台控制器及台加法器，加法器可接在控制器之前，如图所 示也可接在控制器之后，如图所示 给水蒸汽水位 正作用 气关阀 给水蒸汽水位 气关阀 正作用 图汽包三冲量控制系统的简化接法 图中加法器的正负号是针对采用气关阀及正作用控制器的情况。

图 接法的优点是使用仪表最少，只要台多通道的控制器即可实现。

但如 果系数设置不能确保物料平衡，则当负荷变化时，水位将有余差，图 的接法，水位