人机料法环
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人机料法环范文第1篇
关键词：S7―300；人机界面；PROFINET现场总线；硬件组态
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0065-02
一、前言
PLC在工I生产的所有领域得到了广泛的使用[1]。SIMATIC S7―300是西门子生产的中型PLC[2]。人机界面在现代工业控制系统得到了广泛应用。现场总线是自动化控制技术的发展趋势。西门子的S7―300自动化控制实验装置为同学们提供了良好的学习平台，运料小车的控制是实验项目之一，这个实验项目存在控制功能单一、技术含量较少等缺点。为了提高实验教学水平和效果，项目中加入触摸屏实现可视化监控，增加小车的控制功能。应用TIA Portal V13软件重新设计实验项目。目的是为了同学们能在实验过程中掌握更多的理论知识及其应用技术。
二、控制系统的硬件
1.运料小车的结构。运料小车由直流电机通过丝杆传动机构拖动，设有四个站点，每个站点有位置检测装置SQ1―SQ4和站点指示灯L1―L4。位置检测采用二线式接近开关。在传动机构的两个终端各有一个限位开关实现位置保护。有启动和停止两个本地操作按钮。
2.系统组成。S7―300系列的紧凑型PLC（CPU314C-2PN/DP）作为控制器。CPU314C-2PN/DP具有2个PN和2个DP/MPI通讯端口、24个数字量输入端口、16个数字量输出端口、5个模拟量输入通道和2个模拟量输出通道。TP700是西门子生产的新一代7英寸精智面板，完全满足现场总线中复杂的交互式任务。可以直接用4芯或8芯双绞线把CPU314C-2PN/DP和TP700连接成PROFINET总线网络。输入装置由启停控制按钮和4个接近开关组成，用于发出启停控制信号和小车到站信号。小车驱动模块控制电机正反转。指示装置显示小车到站信号。
三、控制系统的软件
软件部分包含系统硬件组态、监控画面设计和编写控制程序等三个。
1.任务要求。①按下监控画面的复位按钮，小车从任何位置返回到A点且中途不停车。复位操作具有最高优先权。小车复位时操作其他按钮无效。②按下本地启动按钮或监控画面的启动按钮，小车按下原先运行方向做循环往返运动。并在每个站点停留指定时间。循环运行时操作前进和后退按钮无效。③小车在任何位置，按下本地停止按钮或监控画面的停止按钮可使小车暂停运行；按下启动按钮，小车继续按原先运行方向做循环往返运动。④小车暂停时，可以点动前进和点动后退。点动运行时操作启动按钮无效。⑤小车在A站时禁止后退，小车在D站时禁止前进。⑥监控画面的小车水平位置随实际小车位置变化。
2.硬件组态。添加CPU314C-2PN/DP和TP700两个设备。单击CPU的PROFINET接口并使用拖放操作建立到触摸屏TP700的PROFINET接口的连接。建立CPU和HMI的通讯连接后，就实现了这两个设备的变量链接。CPU的IP地址设为192.168.2.2，设备名称取为plc_1。TP700的IP地址设为192.168.2.5，设备名称取为hmi_1。为PLC添加电源模块PS307 5A，PLC的数字量输入地址设为0―2（I0.0―I2.7），数字量输出地址设为0―1（Q0.0―Q1.7）。系统的结构和硬件组态见图1所示。
3.监控画面设计。在画面中创建按钮、文本、I/O域和表示检测开关、指示灯、小车形状等图形对象，把这些除文本外的图形对象与PLC的变量关联起来，并组态它们的事件或动画功能，就能实现可视化监控。通过画面指示灯的颜色变化，指示小车的运行状态。循环期间小车到站开始停车计时，画面中会显示倒计时时间。输入/输出域用于修改并显示停车时间、画面小车移动延时时间。
把画面小车的X轴坐标位置与PLC的变量Move_X关联，小车的动画类型设定水平移动。小车前进/后退时，PLC程序使该变量的值每隔一段时间加/减1，小车的水平位置也就随之变化，这样就能做到小车在屏幕上移动的动画效果。
4.PLC程序编写。编写程序前建议创建变量，有利于程序的阅读和理解。创建OB100和OB1两个组织块。主程序OB1根据接收的指令信号，控制小车的运行方式。同时使画面中的小车水平位置随之变化，并进行修正。每个程序段加上标题名称有助于程序的阅读和修改。OB100初始化小车的停车时间和运行方向，画面小车的水平位置及其上下限值和移动延时值。控制系统的调试运行情况见图2所示。
四、结语
实验现象表明，小车的控制效果和监控画面显示情况满足任务要求。上述的指导内容为同学们掌握现场总线通讯技术、人机界面的监控画面布局和动画实现方法、小车运动控制的编程技巧，提供了参考资料。新一代集成化软件TIA Portal V13的应用，使同学们理解并掌握了基于集成化软件的硬件组态方法、监控画面的设计方法和PLC程序的编写方法。体会了新技术的优越性和高效性。激发了同学们学习的兴趣。
参考文献：
人机料法环范文第2篇
烧结生产是钢铁生产中重要环节，它包括原料，配料，混料，烧结和成品系统等几方面。原来系统采用简单单回路仪表控制，无法实现对生产过程有效控制。这里我们采用PLC对其进行控制，能够取较好控制效果。
1.自动配料系统
1.1系统工艺要求
配料系统主要任务是按烧结机对物料需求量，计算、分配、控制原料矿槽下料量，以保证物料平衡和化学成分符合要求。工艺上对控制系统要求是:
(1)实现各配料秤和集料皮带机顺序起停、单机起停和同时起停。
(2)实现各配料秤重量配比控制。
(3)配比计算功能。
总量和各台秤配比，计算每台秤流量设定值。
(4)流量计算功能。
检测到重量信号和皮带速度信号，计算一段时间内物料平均流量，以此平均流量作为反馈量进行PID调节。
(5)报警功能。
对经常出现故障如堵料、皮带打滑、电机过流过载等进行声光报警，出现堵料情况时，要求自动起动矿槽上振动器电机，恢复下料后自动停振。
(6)报表打印功能。
人工干预和定时打印各种时报、班报、月报等报表。
1.2控制系统组成
控制设备选用德国SIEMENS公司PLC系列可编程序控制器。每一配料系统都配有一台上位机和一台下位机。数据通讯网络，彼此相连。下位机CPU模板采用PLC SIMATIC S7可编程控制器，上位机采用台湾研华公司工业控制机IPC。
系统配置软件有S7-400编程软件和SIMATIC WinCC全面开放新一代人机界面监控软件。STEP 7-400用于PLC编程、调试和生成各种程序文档，SIMATIC WinCC用于实现人机接口功能。
1.3系统软件设计
SIEMENS公司STEP7系列指令系统功能非常强，有丰富用于断续控制指令，有很多运算和控制指令，如PID控制指令，数据类型近十种，包括整型、实型等等，这给编程带来很大方便。
控制软件采用梯型图语言编制。编程时，遵循软件工程规范，结构化、模块化原则，把功能相对独立部分编制为一个子程序，尽量减少子程序之间联系，主程序依据不同条件调用各个子程序，完成相应功能.软件部分包括:
(1)主程序。
(2)顺序控制。
(3)流量计算。
(4)配比计算。
(5)PID调节。
(6)故障处理。
另外，上电复位时，CPU自动调用故障例行子程序，完成上电保护功能。
上述各个子程序中，流量计算中数字滤波子程序非常重要。直接以瞬时流量作为反馈量进行PID调节，那么物料流波动很大，经常造成瞬时流量大幅度变化，使调节过程不易平稳。，我们利用数字滤波子程序计算平均流量并以此作为反馈值。
2.烧结系统
烧结机子系统将混合料经点火炉点火燃烧，机上冷却成烧结矿并破碎，使其成为合格高炉原料。它是系统核心，满足工艺常规流程控制外，主要还有下列模拟量控制:
2.1铺底料圆辊调速
控制铺底料料层厚度，采用比率调节。
2.2混合料圆辊调速
控制烧结机料层厚度，采用比率调节。
2.3铺底料给料机调速
预估铺底料矿槽料位变化，调节铺底料料流量。
2.4冷却终点控制
调节烧结机机速，使冷却终点温度控制一个人为设定值范围内。
2.5炉温调节
串级加比值调节，温度调节器输出作为煤/空回路串级输入，温度环采用PID调节，煤/空回路采用PI调节并按一定工况所设定比值自动跟踪。
2.6物料平衡
使混合料槽物料进入量与烧结机需求量保持基本平衡，采用模型来计算未来可能需要总配料量。
3.燃烧自动调节系统及其性能指标
烧结燃烧系统是烧结工艺中影响产品产量和质量最直接和最关键环节，稳定生产并保证烧结质量，燃烧自动调节系统由三个分系统组成。
3.1系统:煤气总管稳压自动调节系统
可外部煤气管网工况将总管压力稳定4000Pa或4500Pa设定)，因其检测点距离调节阀较近，滞后小，系统灵敏，阶跃响应迅速。
3.2点火器温度自动控制系统
调节煤气阀门开度，可控制点火器温度，恒定1150℃设定值上。
3.3空气/煤气比例随动自动跟踪控制系统
调节空气调节阀阀门开度，使进入点火器空气流量自动按设定空/煤比系数跟踪煤气流量。
4.成品处理系统
成品处理子系统负责把烧结矿按粒度分类，一部分成品送高炉，一部分返回烧结机作铺底料，不合格品返回配料系统参与混合料配比。
除流程联锁控制外，本系统还有筛分(双层振动筛)流向选择控制，烧结矿送高炉流向控制。系统高炉操作条件，一旦确认是要料，烧结矿便能按控制流向到达目。同时，何时高炉输料皮带发生故障，系统几秒钟内便能响应，停止相应流程并保证其它流向正常工作。
5.铺底料系统
铺底料子系统用来向烧结机提供均衡铺底料，改善混合料烧结过程中透气性并对台车炉篦起一定保护作用。
该系统具有较大独立性。与烧结机通讯，给料设备供给铺底料使铺底料矿槽保持一定料位。
人机料法环范文第3篇
关键词：动车组餐车;工业设计;创新设计
0 引言
动车组作为公共交通工具，它的餐车设计直接关系到高速铁路对旅客的吸引力. 好的餐车设计不仅满足功能上的要求，也要给旅客提供舒适的就餐环境，同时能给旅客带来视觉上美的享受，真正解决旅客从生理到心理上的需求，减轻旅行时的疲惫感。
根据动车组旅客流量大、交路长的特点，设计了独立的餐车。餐车分成三个主要区域：旅客就餐区、厨房吧台区、端部列车乘务员区（图1餐车整车布局）。
1 餐车的工业设计方案
1.1 餐车的造型设计
旅客就餐区在侧墙、顶板、地板等区域的设计均与其他座车相一致，设计了全新的餐椅，采用方型坐垫、边缘倒角，厚靠背，增强了座椅舒适度，搭配简洁的餐桌，给人大气，现代的感觉，增强了餐车的空间感，实现轻松舒适的就餐环境。
厨房及其设备的设计按长途旅行考虑了全列车旅客的餐饮需求， 厨房长度9130mm，吧台采用整体色理石设计，色理石做出“U”的造型，无吊顶，顶部用采用镜面，既能将吧顶与其他区域区分，又能增强现代感（图2吧台）。
餐车的一位端除布置了储藏柜、空调柜外，还设计了乘务员室。乘务员室采用大圆弧间壁，与整车风格统一，上部采用透明玻璃，增强通透性，同时利于乘务员与乘客沟通。
1.2 餐车的色彩设计
从色彩学分析入手，结合高速列车的运营时间长、区间跨度大等特点，选用能使人安静的浅灰色作为观光包间整体空间的色彩，不易使旅客产生疲劳感，适合长时间乘坐;餐车座椅采用的蓝色条纹面料，富于科技感;吧台围板采用木纹防火板与不锈钢波纹板相结合，体现现代感;吧台台面运用白理石做成“U”型上台面和同材质的工作台面呼应，体现设计的和谐性。
1.3 餐车的灯光设计
就餐区的灯光采用柔和的暖光源设计，营造温馨的就餐环境，吧台上部镜面玻璃区域，设计了筒灯灯带，用灯光有效隔离厨房和外部区域，且增加吧台的通透感.吧台台面下扶手区域和踢脚区域均设计了隐形光源带，既能体现吧台的流畅造型， 又能突显其功能，提高安全性。下围板走廊及端部区域设计的筒灯光源，不仅有效减少了灯带的安装空间，大大增强了走廊的导向性。
2 主要创新点
2.1 餐车的创新设计
（1）餐车的整体设计在保持简洁大方风格的基础上，运用大圆弧流线型设计，增强了餐车的流动性。
（2）造型别致的吧台，与上部的镜面吧顶呼应，简约中透出材质运用的创新。
（3）工业设计与现代的材质、面料、灯光工艺的完美结合，提升了空间的美观性。
（4）大气的餐椅与简洁的餐桌有机结合，打造了舒适的就餐环境，减少旅途的疲劳感。
2.2 造型协调设计
对于动车组来说，车内工业设计造型的整车协调性设计尤为重要，餐车的设计与全列车的造型协调统一。顶板、墙板、车内设备，吧台的设计、座椅等的造型设计，与整车大圆弧、连续、圆润、简洁流畅、线条分明的造型设计风格协调。
2.3 色彩协调设计
工业设计不仅需要造型的协调，还需要协调的色彩来烘托。在餐车的设计中，以整列车的浅蓝灰色为基调，运用深蓝色座椅，浅色橡木木纹相衬托，合理利用了白色的色理石做为点缀，与内装结构和车内设备造型简洁、明快，装饰典雅的设计风格的协调。
2.4 人机工程设计
餐椅、餐桌、吧台及整体空间的设计均运用了人机工程学原理，进行了人机交互分析，设计出了适合广大旅客乘坐的空间界面及应用部件.增强了旅客的乘坐舒适性，也加强了旅客界面的人机交互性。
3 几点体会
（1） 动车组餐车的开发设计，在造型、色彩、材质等元素的设计与产品设计有机结合，基本满足旅客乘坐的生理上和心理上的舒适性需求。
（2）餐车的设计以流畅的造型、简洁的结构、和谐的色彩提升了产品的形象，将艺术和技术有机的结合，创造了更高的产品附加值。 （3） 坚持为旅客服务的出发点，结合创新性和美观性原则，在心理学、美学、色彩学、人机工程等方面深入研究，用尽可能完善的工业设计方法，设计风格独特、美观实用的高附加值轨道客车仍是今后追求的方向。
4 结语
综上所述，动车组餐车的工业设计贯彻了自主创新的设计理念，使造型、色彩、灯光、材料整体协调，实现了造型独特、装饰典雅、色彩宜人的车内布置与结构设计，提升了内部装饰效果.
参考文献：
人机料法环范文第4篇
【关键词】油田建设；工程质量管理；质量控制
1、油田建设工程质量管理面临的挑战
油田地面建设工程项目通常具有工程量大、建设周期长、施工工艺和环境复杂、工程材料品种繁多以及多工种交叉作业等特点，既增添了许多影响工程质量的因素，又使质量隐蔽性终检遭受很大局限，加大了质量管理的难度，也对提升质量管理水平提出了挑战。因此，若要提升油田建设工程质量管理水平，必须着眼于“人机料法环”五大影响产品质量的主要因素，要求建设单位、设计单位、监理单位和施工企业紧密配合，依据全过程质量管理理论，在工程项目建设每一阶段，不断加强对“人机料法环”的管控，贯彻预防为主与过程检验把关相结合的原则，分析并弥补质量管理漏洞。基于此，本文对油田建设工程项目“人机料法环”管理存在的问题进行了剖析并提出对策建议。
2、油田建设工程项目质量管理存在的问题
根据全面质量管理理论，人员、机器、原料、方法、环境是影响工程建设质量的最主要因素，即“人机料法环”。由于油田建设工程项目对该五要素进行管理涉及的学科专业多且涵盖面广，因而管理难度较大，容易出现质量问题。尽管近年来油田建设工程项目对这五要素实施了全方位的严格管理，极大地减少了工程项目质量事故的发生，为工程项目顺利完成提供了保障，但仍然存在如下几方面问题有待解决。
2.1 油田建设工程从业人员素质有待提升
“人机料法环”中的“人”即指从业人员，油田建设工程项目的各项工作都是由人来完成的，从业人员素质的高低直接决定了建设工程项目各阶段质量的好坏，因而人员管理一直都是建设工程质量管理的重点和最大的难点，目前油田建设工程从业人员素质仍然有待提升，主要表现在如下几方面：
一是设计人员责任心不强，在施工图设计过程中对施工现场缺乏足够的深入考察，对施工环境缺乏深入分析，加之与施工单位沟通不足，没有充分掌握油田建设施工的新工艺，从而造成工程施工设计图的质量和深度不够，给油田建设工程质量埋下隐患。
二是建设单位项目负责人质量管理意识和质量管理水平有待提升。一方面，部分项目负责人只注重眼前利益而忽视质量管理，为了赶进度和抢工期而没有对工程进行严格的质量管理，尤其是交底时图省事而采用口头交底代替书面交底，导致漏交底情况偶有发生，严重影响工程质量；另一方面，部分项目负责人缺乏土建、工艺、电器等专业知识和项目管理经验，从而导致工程项目质量管理水平较低。
三是监理方工作人员职业素养不高，经常出现检查不到位、把关不严以及对发现问题解决不及时等现场监督漏洞。
2.2 机具设备质量检验力度不足
油田建设工程使用的机具设备既包括组成建设工程实体及配套的工艺设备，也包括施工所使用的各类机具。工程项目入场施工前要对施工采用的机具设备进行严格的检测，但是目前仍然有一些工程项目对入场机具管理不严，不仅存在未出示第三方检测机构出具的合格检测报告就入场施工的现象，而且即便机具设备检测合格，由于操作人员群缺乏资质而带来的质量隐患也屡见不鲜。例如，近年来输油管道施工中，经常发生因机具设备质量检验力度不足而造成施工管线防腐质量差的问题。
2.3 工程材料质量难以保证
近年来，油田建设工程项目数量越来越多，规模也越来越大，建设任务的紧迫性越来越突出。面对紧迫的工期，许多单位为了使工程项目尽早投入使用，带来预期经济效益，便将一些定制周期相对较长的工程材料在出厂前并未达到养生条件的情况下投入使用，从而导致油田建设工程的适用性、耐久性、安全性及可靠性等质量特性均大打折扣。例如，管阀进场后未进行检验直接用于工程，混凝土和钢筋混凝土骨料级配不好，保管养护不按规定执行，构件对不准等问题时有发生。
2.4 工艺方法个别环节控制不严
油田建设工程项目工艺方法既包括技术方案又包括组织方案，通常技术方案中的施工工艺及施工要求和组织方案中的施工方式、施工区间划分等内容均要在在工程可行性研究、决策和设计阶段完成，并且在工程建设过程中不断进行评价及更正，以严格控制工程质量。但是目前仍然有个别关键环节质量控制不严，技术方案的科学性和组织方案的严谨性得不到有力保障，例如焊接工艺评定把关不严、质量控制资料管理不规范等问题都会对工程质量产生直接影响。
2.5 破坏施工环境的行为不能有效遏制
油田建设工程项目现场施工环境的好坏也会影响到建设工程的整体质量，然而目前普遍存在施工单位不按要求摆放机具设备、消防安全器材，不按HSE规定排放污水、污油，砂石，土方堆放场地不平、没有防雨设施，冬季管内水无吹净被冻洁等破坏建设工程环境的行为。
3、提升油田建设工程质量管理水平的对策建议
3.1 不断提升从业人员职业素养
提升工程质量管理水平，必须从如下三方面提升从业人员素质：第一，操作人员、技术人员和管理人员必须考取相应的从业资格，发现不持证上岗的现象必须给予严厉处罚；第二，采取多种措施激励设计人员深入施工现场进行考察，鼓励和吸引不同技术层次职工参与知识更新与技术创新，通过自我学习和参加培训不断提高自己的业务水平，对发现各阶段质量问题并提出合理化建议的人员给予奖励；第三，油田各级单位要将全面质量管理纳入职工教育培训计划，分层施教，逐级培训，尤其是要不断加强监理人员的质量管理意识和管理水平，加大对施工人员行为的监督检查力度。
3.2 强化机具设备及工程材料的质量控制
对于施工图中设计的机具设备、器材、材料，应由项目组和建设管理公司其技术性能、型号以及满足性、适用性等方面严格审核后，经物质装备公司统一采购；其次，严格质量检查、抽查、复检等检验制度，加强对进场机具设备和材料的出厂证明、合格证、检验报告等质量检验或复验情况的监督审查，杜绝不合格机具设备和材料入场施工；最后，建立质量责任追究制，对进场的质量低劣、质次价高、检查不合格的机具设备及材料，必须追究到单位和个人。
3.3 严格审核评价施工工艺方法
在单位工程、分部工程、分项工程施工前必须认真做好图纸会审和技术交底，严格评审设计采用的工艺方法，尤其是新技术、新工艺、新材料、新结构和特殊工程在施工工艺上的可行性和必要性以及是否符合操作规程；将施工各阶段的质量管理目标进一步分解到各工序的执行人员，权责分明；贯彻自检、互检和专检相结合的原则，严格工序交接互检制度，工序间不经验收下道工序不得施工。
3.4 妥善保护施工环境
质量检查施工单位必须严格按照HSE相关规定，对是施工环境采取妥善措施予以保护，以免造成施工损伤或施工环境污染，影响油气田建设工程整体质量。
参考文献
人机料法环范文第5篇
关键词：绿色设计；包装机械；涂布
中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）29-0012-03
随着世界经济的发展，一场绿色变革浪潮正在席卷全球。纵观世界绿色文明的发展趋势，21世纪必将成为“绿色世纪”。
在现代包装工业生产包装产品中最主要的技术设备是包装机械，伴随着高新技术在包装机械行业的日益渗透，由于人们不断开发新产品，淘汰旧产品，而且在消耗资源进行生产的同时，废弃物延续不断增加，极大的污染了环境，所以，在包装机械行业发展绿色制造势在必行，它将是开往“春天”的地铁。
1 绿色设计概述
1.1 绿色设计的基本内容
绿色制造，又称环境意识制造，它的目标是使产品在从设计、制造、包装、运输、报废的整个产品生命周期中，对环境的影响最小，是一个考虑环境影响和资源效率利用的现代制造模式。其技术体系包括绿色设计、绿色工艺、绿色材料、绿色处理、绿色包装五个方面。
1.2 包装机械在发展绿色设计中的必要性
包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。使用机械包装产品可提高生产率，减轻劳动强度，适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。常见的包装机械如充填机、封口机、复卷机、模切机等。
从市场容量上看，美国的市场调查报告中称，到2007 年，美国的包装工业总产值占国民经济总产值的3%，欧洲包装机械的市场总值将由2000年的46亿美元增长至65亿美元，而我们中国包装机械年产值约在100亿美元左右，市场潜力巨大。
因此，可以看出，包装机械市场容量大，然而，在包装机械行业中新科技的不断渗透，新产品源源不断的被开发出来，同时，淘汰旧产品，从而积累了大量行业的废弃物，环境不堪重负。因此，一场绿色革命必将爆发。
1.3 绿色设计在包装机械行业中的发展趋势
包装机械装备更新换代的主要特点是：智能化、绿色化。
智能化即进一步提高包装机械装备和生产线的可靠性、安全性、无人作业性等自动化水平。
绿色化将作为时代的主题将广泛应用于包装机械设计、制造、生产、回收的各个环节中。绿色设计在包装机械行业中的发展重点在节能减排、功能多样、绿色原材料等几个方面。
2 绿色包装机械设计的关键技术
2.1 绿色包装在机械设计关键技术的体系
根据包装机械绿色设计原则对包装机械进行设计时，即资源、能源利用原则、“零污染”原则、技术先进原则等，可以从结构、材料、工艺等技术层面上进行设计，其中包含的一些关键技术有：多元化、弹性化设计、模块化设计、可拆卸设计、均衡寿命设计、人机工程设计、集成化设计、面向材料的包装机械设计技术、包装机械的制造工艺设计等，如图1所示。
2.2 绿色包装在设计结构上的关键技术
绿色包装机械的结构设计不仅要满足进行产品包装功能的基本要求，还应考虑提高资源利用率。其具体原则为：是产品具有多元化、弹性化的功能；简化设计，应尽量减少零件；采用具有不同功能的零件，减少零件的数量，以达到减少资源消耗；应优化机构设计，使产品“小型化”，提高材料的利用率。
2.2.1 多元化及弹性化设计
为适应市场需求要求包装机具有多元化以及弹性化等多种切换功能。多元化机型的应用不仅节约了成本，更提高了资源的利用率。对于包装机械来说可从开发多形状包装机、多料态、多种基材袋包装机来进行多元化设计。
2.2.2 模块化的设计
在一定范围内，对不同规格、功能的产品进行功能分析上，划分和设计出一系列的功能模块，并通过功能模块的选择、组合构成了不同的产品，从而达到满足市场的需求的称为模块化设计。模块化的设计都是由若干个具有一定功能的子部件构成的。
2.2.3 可拆卸设计
一台机器当运行到一定程度时，不可避免的要进行拆卸和维修，只有拥有优良的可拆卸性才能实现的材料回收和再利用，以达到减少污染、保护环境的目的。
作为一个包装机械的研发人员，应重视优良可拆卸性设计，了解获取包装机械结构在拆卸方面有可能存在的不足，并提出相应的设计目标、结构方案。
2.2.4 均衡寿命设计
对包装机械而言，不可能满足每个零部件拥有相同或相似的使用寿命。所以，在设计开发时，应考虑使某一些模块具有较长的寿命，而设备中易于损坏的模块应设计成易于更换的结构，涉及到安全的模块在设计时应考虑设计成易于检测和维修的结构。
2.3 绿色包装的设计在控制上的关键技术
如果说结构设计是对一台机械产品的骨骼设计的话，那么对控制系统的设计就是对其大脑及神经的规划。对于包装机械而言，在其控制系统方面也可以从人机工程和一体化两方面来进行绿色设计。
2.3.1 人机工程的设计
优化包装机械的人机系统即人机工程的设计，比如，在进行包装机械的设计时，不仅要求包装机械本身有满意的精度，而且要适于人的使用习惯，以便识别和操作；设计的操作环境应尽量适合于人的工作需要，使包装机械设计达到人机系统优化的最佳效率。
2.3.2 一体化设计
包装机械是集合机、电、气、光、生、磁于一体的机械电子设备，是现代包装工业的骨干。
在进行包装机械的绿色设计时，实现机电一体化控制，着力提高包装机械的自动化程度，着力于提高包装机械的稳定性和可靠性，将包装机械的研发与计算机紧密结合。
2.4 面向材料包装机械设计的技术
面向材料的设计技术是在产品的全生命周期中的每一阶段里，以材料对环境的影响为控制目标，在实现产品功能要求的同时，拥有达到对环境污染最小和资源消耗最少的绿色产品设计技术。
2.5 包装机械的制造工艺设计
绿色制造工艺技术是以传统的工艺技术为基础，结合控制技术、材料科学等新技术的先进制造工艺技术，采用合理的新型加工方法，优化包装机械的工艺方案，使生产过程的废料最少化；采用合适的包装机械生产工艺，提高能源利用率；在包装机械的生产过程中应尽量减少产生对环境和操作者有危害的物质。
3 涂布机的改进设计
3.1 涂布机的系统组成及其工作原理
涂布机是在材料表面上涂布定量粘合剂或涂料等液体高分子材料的机械，就是把胶涂在薄膜上。它属于包装、印刷行业的印前设备。
涂布机的种类比较多，其系统组成一般包括自动放卷、收卷装置、张力检测和控制系统、张动纠偏导向机构和烘干系统等。
在涂布机的垂直支撑臂上装有涂布机构两端，通过皮带、链条或电缆的传动，使得涂布机构完成上下运动。连接在伺服或变频电机上的传动机构，使其操作平稳，精确控制涂布机构的位置。
涂布前，在涂布机前面或侧面装入清洁绷好网的网版，当网版处于正确的位置时，气动夹紧装置或机械式夹紧装置随即闭合，锁定网版。安装完网版灌入相应的感光乳剂后，即可开始涂布。根据设备所具有的功能，设备可同时对丝网的两面进行涂布。
其主要工作流程是：放卷涂胶贴合烘干收卷。
3.2 涂布机机构上的改进
在涂布机的结构设计方面，绿色包装机械设计的一些关键技术，可以在多个方面去改进，如：
3.2.1 自动换卷、接纸装置代替手工换卷、接纸装置
任何涂布机在使用过程中，都涉及到纸卷的更换。当无自动接纸装置的涂布机在更换纸卷时，必然有个从减速、停机、引纸、升速到上料的过程，其中在换卷后还涉及到重新调整幅度、涂布量等问题，这些调整不可避免的会降低生产效率和资源的浪费。
采用一自动换卷、接纸装置（如图2所示），由纸幅张力检测装置，新纸卷加速系统，双纸卷回转式退纸架，接纸装置等部件组成。在涂布机主机全速运行时，通过光电检测机械动作，将正在运行的纸幅从即将退卷完成的旧卷准确的切换到新纸卷上，同时通过PLC实现整机各个分部的自动连锁动作。
在整个换卷、接纸过程中，除了需要人工上纸卷、做接头标签等之外，其余都是通过PLC程序控制、光电开关来控制顺序动作，只需要按一下启动按钮即可实现连锁控制，这样既不需要减速、停机、加速，又降低了劳动强度，还保证了接纸的成功率，消除了设备和操作人员的安全隐患。
3.2.2 喷射式上料装置取代上料辊
将传统的上料辊用一个喷射式上料装置代替的话，一方面可以使涂布机在较高的速度下运行，减少基材断头，提高基材的清洁度，改善机器运行状况；另一方面，可以生产出更好、更均匀的被涂件，具体表现在涂料更好地覆盖在基材上，更好的光泽度并且基材不会出现遗漏涂布的现象。
3.2.3 横幅可自动调节的新的智能刮刀梁代替现有的刮
刀梁
将现有的刮刀梁改成横幅可自动调节的新的智能刮刀梁即是对涂布头刮刀梁的改造。由于不均匀的横幅涂布量使得传统的涂布头刮刀梁很容易产生达不到质量要求的损纸，由此经常发生断纸现象，而在更换刮刀片或断纸后，横幅的恢复时间太长。由于涂料在纸页上的湿条痕得不到有效的干燥，在涂布机干燥器中的纸幅容易产生皱折，涂料容易粘着在烘缸及辊子上。
损纸都会在出现在以上这几种情况中，从而降低纸机的生产效率。涂布机、压光机和复卷机的运行性能会受到不缙云的横幅涂布量的影响，超级压光机的辊子也不得不频繁更换。而经过改造后的刮刀梁可自动调节横幅涂布量，避免了因不均匀横幅涂布量引发的不良现象。
3.3 涂布机在生产原材料上的改进
涂布机是在材料表面上涂布定量粘合剂或涂料等液体高分子材料的机械，主要目的是将胶涂到薄膜上，所有的涂布机进行生产加工，都必须用到粘胶剂。然而，溶剂聚氨酯的分子量一般从几万到几十万，没有溶剂时粘度很大，常温下达到上百万毫帕.秒（mPa.s），无法直接涂布，所以常规方法是借助有机溶剂溶解稀释到可涂布的粘度。可是，有机溶剂大多数具有脂溶性，除经消化道和呼吸道进入机体内外，尚可经完整的皮肤迅速吸收，有机溶剂吸收入人体后，将作用于富含脂类物质的神经、血液系统，以及肝肾等实质脏器，同时对皮肤和粘膜也有一定的刺激性。可引起呼吸道炎症、过敏性皮炎、湿疹等，甚至可能会引发白血病。
因此，利用有机溶剂粘胶剂对操作人员环境都会造成不同程度的危害，根据绿色设计的理念和“零污染”的原则，是坚决摒弃的。因此，无溶剂复合机的研发成为解决这一问题的有效途径。
无溶剂复合机是用无溶剂胶粘剂把几种基材相互结合，经过熟化处理后，将基材牢固结合在一起的加工方法。它的特点就是使胶粘剂的固态含量是100%，不含任何溶剂，并且还少了烘干这一工序，环保。
其原理是利用加热将无溶剂聚氨酯胶粘剂变为粘度低的可流动的液体，能适合无溶剂复合机的涂布。因为无溶剂聚氨酯的分子间吸引力大（可形成氢键），在常温下粘度很高，当温度升高时，氢键断裂，粘度下降，加温使粘度降到可涂布的粘度。但温度过高，胶粘剂内部反应速度加快，也会造成涂布困难和涂布不均匀。因此要确定涂布的最佳温度，并保持最小的温度差。
4 结 语
环境、资源、人口是当今世界面临的三大主要问题，特别是环境问题，其恶化程度与日俱增，最有效的利用资源和废弃物的零排放才是治本之道，因此，“绿色制造”应运而生。作为绿色制造技术体系的核心――绿色设计的作用尤其突出。
包装机械产品具有生产和使用的双重属性，实行绿色设计尤为重要。包装机械的“绿化”应该主要从机械结构的“绿化”、控制系统的“绿化”、材料的“绿化”、生产工艺的“绿化”四方面来进行设计和分析。
从绿色设计理念和技术应用于涂布机结构和材料改进的案例中，可以看出其效果还是很明显的，不但提高的质量和生产率，而且改善了工作环境，减少了对人体和环境的危害。因此，绿色设计在包装机械行业发展中将是那辆开往“春天”的地铁。
参考文献：
[1] 丁建军.绿色是现代制造的和谐标志[J].装备制造技术，2009，（2）.
[2] 朱明霞.浅谈绿色制造技术[J].百家论苑，2007，（4）.
[3] 武瑞之，魏风军.绿色包装机械设计的关键技术探析[J].包装工程杂志，2004，（12）.
[4] 王澍，张立，张毅嘉.研究国产机外高速涂布机自动接纸装置[J].轻工机械，2009，27（4）.
人机料法环范文第6篇
关键词：人机界面 PLC 变频器 触摸屏 任务驱动
PLC、变频器应用技术的一体化教学，在技工院校电气自动化专业维修电工技师层次的教学和培训中，占有极其重要的地位。在该课程中融入人机界面技术，使课程的技术含量进一步提高，教师有必要在实施教学之前对所任教的课程作出教学分析，其中包括课程的知识体系构成、前期准备工作、重点难点以及有针对性的教学方法等。
一、学生知识体系分析
PLC、变频器应用课程适合于维修电工技师层次的教学和培训，所以学生应该具备一定理论基础和操作能力。
学生的理论知识能力包括：安全用电知识、电工基础知识、电动机原理、常用低压电器及其控制线路的工作原理、PLC程序设计知识、相关的机械基础知识等。学生的操作能力包括：常见电气控制线路的安装、PLC输入/输出电路的安装、变频器的接线及其参数的设置。
二、教学方法设想
“任务驱动”是实施探究式教学模式的一种教学方法，适用于学习电工技术应用方面的知识和技能。“任务驱动”的特点之一就是围绕任务展开教学，任务的设置，既要注重方法和知识体系，又要融入电工技术的综合性，渗透其他学科的知识。
1.选择任务载体
“任务驱动法”中，任务载体就是一个具体的课题，需要突出教学重点，并包含足够多的知识点。在PLC、变频器应用课程中引入人机界面技术，要突出人机界面的重要性，现设例如下：
用西门子PLC、变频器和威纶触摸屏模拟实现小车运料功能：
小车在A点（原位）时，按下启动按钮，装料阀打开，5秒后小车启动前进，到达B点（目的地）后小车停止并卸料，10秒后自行后退，到达A点后停止，重新装料，如此循环……小车的前进和后退由三相异步电动机拖动，用变频器实现调速。小车在启动前若不在A点，可让小车手动前进或后退，系统循环次数由触摸屏设定并显示。小车的启动、停止以及手动调整，均不采用按钮控制，由触摸屏直接实现。
2.提出学习任务
任务是教学的关键，是问题提出的表现。教师应根据课程目标，将所要教授的内容隐含在一个个任务当中，学生通过完成任务掌握所学知识。在本课题的教学中，可将课题分解为若干学习任务。
任务一：PLC、触摸屏的I/O地址分配及其接线图的绘制。
任务二：触摸屏画面的制作。
任务三：变频器的控制方式及其参数设置。
任务四：控制线路安装。
任务五：PLC程序编写。
任务六：控制程序功能的完善。
任务七：系统的调试和检修。
3.创设学习情境
在教学过程中，创设与当前学习主题相关的学习情境，引导学生带着真实的“任务”进入学习情境，使学生的学习直观化和形象化。比如在触摸屏画面设计这个环节中，教师必须创设符合实际的工作情境，让学生看到触摸屏的种种功能，才能激发出他们的学习兴趣，让他们能主动探究触摸屏应用技术。
4.启发学生思维
基本的思维方法、认知结构和学习方法，在教学过程中非常重要，教师要把握整个教学过程的内容、进度和方向，给学生以思考的机会和时间，要采取多种方式，提高学生的思维能力，促使学生形成新的认知结构。
用触摸屏来实现某个程序的控制，在编程的时候不仅要做好对小车动作的控制，还要考虑触摸屏对程序的影响，比较典型的是时间、循环次数的设定和显示功能，控制程序举例如下：
Network 15
LD SM0.0
MOVW T5，VW100
MOVW T6，VW102
MOVW C0，VW108
编写这样的程序并不难，关键是要让学生知道：为什么需要这样的程序，为什么使用这些指令，在使用这些指令的时候要注意什么？如果学生对课题的每个环节都能提出这类问题，那么教学就达到目的了。
人机料法环范文第7篇
关键词：PLC控制系统；现场总线；变频器；HMI；编码器
中图分类号：TH24 文献标识码：A
1 PLC是目前控制存储器中采用较多的一种逻辑变成控制器，主要用于内部的存储控制，由于其程序的可编程行强，且逻辑运算性强，具有顺序控制以及计算、定时和处理等指令编辑界面，使得用户的指向性更强，在各类机械以及生产过程中，通过数字以及模拟信号的输入、输出，达到自动化控制的目的。目前的电气控制开始向着自动化、智能化方向发展，因此PLC开始显现出其优势。相对比其他的控制器，PLC抗干扰以及自我诊断功能更可靠，针对日常的故障，能及时的调整和排除，提高了生产系统的运行安全。
2 变频器及编码器均通过PROFIBUS
-DP通讯板与PLC进行通讯，通过PROFIBUS-DP采集、发送数据，即通过总线方式。该种方式主要通过现场的数字传感器、仪表以及变送器等现场机构设备同工作站连接为数字化网络，该分散、多分支、的双向数字化传输系统，是现代工业网络化的产物。对比传统的控制系统，不但效率更高，成本更低，因此多用于系统控制中的设备级控制，且系统的通信采用了分散式I/O结构。它与PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS共同组成了PROFIBUS标准。主要进行现场的高速数据传输，对站内信息进行周期读取，并采用周期性方式向从站进行信息传输。此外，相对比PLC程序的循环时间，总线循环时间必须相对较短。排除数据传输中周期性的传输，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。斗轮堆取料机通过光纤通讯与DCS系统进行信息传递，这样不但保证了传递数据速度、距离而且抗干扰性很强，确保数据传输的稳定性。
3 变频器配以回馈单元的变频调速系统。电网会受到电机的硬启动操作冲击，并且需要容量更高的电网，在硬启动点击时，在电网中会产生瞬间电流，且电流量极大，这种冲击会极大的损害回转、行走系统，损伤设备，缩短设备寿命。在系统中加装变频调节装置后，能够有效利用该装置对系统的启动模式予以转换，使得启动变为软启动，使得启动电流为零，即便产生启动电流也低于而定电流，从而使得电网受到的冲击降低，且保护了设备。通常系统在设计时电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行以调整取料量，回转取料工作中为保证恒定的取料能力避免物料月牙效应变频电机按1/cos的规律旋转，因此回转机构的变频应用是非常有必要的。变频器还能可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。
一般通用变频器其桥式整流电路是三相不可控的，因此无法实现直流回路与电源间双向能量传递，解决这个问题的最有效的办法是采用有源逆变技术，即将再生电能逆变为与电网同频率、同相位的交流电回馈电网，从而实现制动。它采用下电流追踪型PWM整流器组成方式，这样就容易实现功率的双向流动，且具有很快的动态响应速度，同时这样的拓扑结构使得我们能够完全控匍交流侧和直流侧之间的无功和有功功率的交换，且效率可高达97%，经济效益较大，热损耗为能耗制动的1%，同时不污染电网。所以，回馈制动特别适用于需要频繁制动的场合，电动机的功率也较大，这时节电效果明显，按运行的工况条件不同，平均约有20%的省电效果。
4 本机还配有人机界面（HMI）可连接至PLC，以显示机上设备的实时状态，通过出入单元（触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互。本机是通过西门子触摸屏、以太网通讯来实现人机信息交互的。
5 臂式斗轮堆取料机使用编码器记录及控制斗轮及大车的步进距离、悬臂回转距离及悬臂升降角度，不但保证定位准确精度高，还可以对物料按照一定比例进行充分混匀，有效提高了物料的预均化程度，堆形美观。因每次步进距离相同，取料时能使皮带载料量均匀。
结语
斗轮堆取料机控制系统基于优良的控制器、信息网络、人机界面、变频传动系统和精确的定位系统，在加上相应硬件和软件的配置，不但提高了堆取料机整体性能，而且使使用者在司机室内就能对整机系统实时状态了如执掌，最大程度减少系统故障停机概率，更好的保障生产的稳定性。
参考文献
[1]胡学林.可编程控制器原理及应用[M].北京：电子工业出版社.
[2]刘华波，何文雪，王雪；西门子S7-300/400PLC编程与应用[M].北京：机械工业出版社；
[3]崔坚主编李佳副主编.西门子工业网络通讯指南[M].北京：机械工业出版社.
人机料法环范文第8篇
【关键词】自动控制；S7-200；PLC；PID
中图分类号： F767 文献标识码： A 文章编号：
引言
橡胶带式真空过滤机在固液分离中得到广泛应用，并取得较好分离效果。但成套机组电气控制设备相对简单，只能实现自身使用基本运行要求。在连续化生产过程中存在控制精度低，劳动强度大等问题。随着PLC技术不断发展，小型PLC的控制功能逐步完善，在满足逻辑控制功能的同时，具备模拟量处理和PID控制功能，而且通讯功能逐步完善，利于系统的集成。在橡胶带式真空过滤机改造过程中充分发挥控制功能特点，使胶带机进料和洗水控制精度提高，操作使用方便，目前这套系统已经投入使用，系统运行良好，实践证明此系统自动化程度高，稳定性好，运行可靠。
工作原理
橡胶带式真空过滤机以滤布为过滤介质，是充分利用物料重力和真空吸力实现固液分离的高效分离设备。 采用整体的环形橡胶带作为真空室。环形胶带由变频调速电机拖动连续运行，滤布铺敷在胶带上与之同步运行，胶带与真空滑台上环形摩擦带接触并形成水密封。料浆由布料器均匀地布在滤布上。当真空室接通真空系统时，在胶带上形成真空抽滤区，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室，固体颗料被截留在滤布上形成滤饼。进入真空室的液体经汽水分离器排出，随着橡胶带的移动，已形成滤饼依次进入滤饼洗涤区和洗干区，最后滤布与胶带分开，在卸料辊处将滤饼卸出。卸除滤饼的滤布经清洗后获得再生，再经过一组支承辊和纠偏装置后重新进入过滤区，开始进入新一过滤期。
胶带机组成及存在问题
3.1机组的组成
胶带式真空过滤机设备组成，见图1。整套机组包括胶带机机体、加料装置、洗涤装置、滤布、摩擦带、清洗装置、橡胶带、纠偏装置、滤液装置、真空切换阀、排液分离器电机及变频器控制装置，真空切换驱动开关阀和电磁阀组，用于整机控制的电气控制柜及电气元件等部分组成。
图1 机组原理图
3.2存在的问题
以上成套机组只能实现自身使用基本运行要求。存在上下工序衔接通讯不畅，如进料罐液位和进料泵工作状态，进料、洗水装置只能通过手动阀进行操作，下游工序状态等不能有机结合等。不能满足流程行业连续化操作带式真空过滤机自动控制水平低等问题。
总体要求及设计
针对对机组的控制系统部分进行改造，解决橡胶原机组存在的问题，对机组进行优化改造设计，通过增加自动进料、洗水气动阀门，流量计、液位和真空压力检测、PLC及人机界面HMI，控制箱等硬件设备，见图2。将整个生产工序融为一体，满足连续化操作使用要求。
设计采用集中控制方式，通过旋钮和触摸屏完成对全部设备的手、自动操作和状态显示，并预留与系统上位机的通讯接口。根据控制设备的情况和控制系统的要求，以及现场安装条件的限制，选择由西门子PLC S7-200和西门子TD400按键屏构成；主机PLC选用S7-224XPCN,该PLC具有双通道PC-PPI通讯接口,实现人机界面和上位机通讯功能。扩展模块1和2选用EM235CN，具有4路模拟量输入和1路模拟量输出功能；3至5选用EM232CN，具有2路模拟量输出功能，输入功能模块具有1~5v和4~20m功能。
4.1 控制屏的设计
西门子TD400按键屏与PLC内部集成的PPI接口，数据通讯。使用Step-7 Micro/WIN编程软件的文本显示器向导功能进行设计开发，控制画面的设计中按照功能划分：
监视画面--通过分屏显示功能对PLC采集和控制的现场信号进行显示；
控制画面--实现手自动控制进行操作，并对PLC输出设备进行控制；
参数设置画面--对测量仪表的量程和控制回路的PID参数进行设定；
报警设置画面--对过程测量值和控制值的上下限设定；
操作帮助画面--指导用户如何使用TD400键盘控制器和过程控制操作。
图2 系统配置图
4.2PLC的程序设计
S7-200使用Step-7 Micro/WIN编程软件，由于系统功能比较复杂，信号点多，使用模块化编程方法，见图3。其中包括：
图3 程序结构图
1)主程序模块—实现控制屏面板操作键的功能分配，程序调用及初始化；
2)模拟量模块—对模拟量输入输出信号进行A/D转换；
3)连锁控制—实现工艺连锁控制要求的程序软连锁；
4)报警制模块—对上下限报警信号进行处理，实现信号输出；
5)PID调节模块—利用PID配置向导实现PID回路控制功能。
4.3PID功能
由于在系统运行过程中，需要控制系统的进料和洗水流量，既避免工作进料和洗水流量与外界因素影响工艺指标，实现精准控制引入PID控制功能，见图4。在系统中使用系统提供的PID指令功能进行PID计算，通过对出水流量的测量及判定精确调节进水流量。循环表存储9个参数，用于控制及监控循环操作，包括过程变量，设定点,输出,增益,样本时间。如果进行PID计算的数学操作时遇到错误，系统将设定SM1.1(溢出或非法数值)并终止PID指令的执行。
图4PID功能图
性能特点
西门子PLC中的S7-200CN系列可以满足多种多样的自动化控制需求。该系列不仅稳定可靠而且还具有紧凑的设计、良好的扩展性、强大的指令，使得其可以近乎完美的满足该控制系统的要求。主要优点如下：
1）PLC选用继电器输出功能，可直接驱动AC220V交流控制设备，并且选用CN系列，
国产化产品，性价比高。
2）S7-224XPCN可编程控制器自带两路模拟量输入和一路模拟量输出，PLC内部PID控制器带参数自整定功能，调试简单方便。
3）PLC具有两路通讯功能，可实现现场人机界面和上位机通讯功能，并支持自由口通讯和Modbus功能。
4）人机界面TD400支持中文显示，并可以显示4行文本，操作使用方便。键盘设计工具可以为15个按钮分配不同的功能。使用配置向导可逐步完成 TD 的配置。