中国升船机行业报告（共4篇）
篇1：中国升船机行业报告
中国南车资阳公司作为我国唯一一家集材料选取、锻压、热处理和机械加工全制造链条的企业、我国最大的大功率中高速发动机曲轴供应商、国内全纤维曲轴研制领域的主导企业, 在世界造船业迅猛发展的大环境下, 为改变柴油机制造企业以轴定机的现象, 加大了从材料选取到加工成品最新全套技术的研发力度, 以促进我国船舶事业发展、扩大我国动力装置自主品牌影响力。
2008年起, 该公司大力开展大中型船用曲轴制造工艺开发、RR曲轴镦锻装置精化曲轴锻件工艺、曲轴热处理控时淬火技术应用等三项研究, 创新运用了优选和优化原材料、在国内首次开发RR曲轴镦锻装置“预上弯”技术、曲线分模技术设计曲柄臂锻件、卧式调质淬火、计算机控制的水-空交替冷却的控时淬火技术, 以及车铣中心的复合加工、新型的磨削工艺和具有自主知识产权的抛光装置等新技术和新方法, 解决了材料、锻压、热处理、机械加工等技术全制造链条的一系列难题, 不仅提高了生产效率和产品质量, 而且使每支曲轴的材料利用率提高了10%~14%, 取得了显著的经济效益和社会效益。
“RR曲轴镦锻装置精化曲轴锻件工艺”项目通过对曲轴的原材料中增添微量元素, 提高了曲轴的力学性能;采用冷态多点支撑加热、多点吊装卧式调质淬火和采用计算机控制的水-空交替冷却的控时淬火技术;采用车铣中心复合加工一次装夹完成曲轴的全部机加工, 采用新型的磨削工艺和抛光装置。
项目组还采用数值模拟手段, 研究大型全纤维曲轴锻造成形过程中的缺陷成形机理, 对原镦锻曲轴装置进行改造, 国内首创“预上弯”曲轴镦锻技术, 生产出合格曲轴, 可以采用较原使用坯料直径更小的坯料。所设计曲柄臂锻件采用曲线分模, 使曲柄臂更“净形”, 加工余量分布更均匀。
由于全面掌握了大中型船机曲轴的全制造链条关键技术, 近年来, 该公司已成功试制并量产了MAN27/38系列5L~8L成品曲轴、MAN32/40系列6L~9L成品曲轴、G32系列等10余种大型曲轴, 其性能及精度达到了进口产品的水平。目前, 该公司研制的曲轴达40多个系列100多个品种, 涉及机车、大中型船机、压缩机、高压泵曲轴等多个领域, 成品曲轴年产量突破1000支, 并通过了中、德、英、美、日、韩、意、法和挪威等9个国家船级社的认可, 累计向美、德、日、韩和印度等国出口各型曲轴近3000支。
桂林广陆公司研制成功柔性钣金加工中心
最近, 桂林广陆数字测控股份有限公司研制成功一种专门针对钣金平面加工而开发的柔性加工中心, 突破以往的模式和局限, 在加工模式、布局结构、自动编程软件等方面全面创新, 实现了薄板平面的钻孔、攻丝、形状切割、图案刻铣、底面倒刮毛刺等工序的综合、低成本、自动化加工, 成为数控机床基本机型中的一种全新机型。该柔性钣金加工中心大大提高了钣金的多品种、多工序、中小批量的生产效率。
经调查得知, 到目前为止, 还没有能有效地针对薄板平面加工的, 综合钻孔、攻丝、不规则和复杂形状加工、图案雕刻、底面倒刮毛刺等多种工序加工于一体的, 无需专用装夹、加工成本低的综合高效加工中心。桂林广陆公司的该项科研成果已申请了国家发明专利, 并已获得国家知识产权局的受理。现在, 在上述机型和功能的基础上, 以公司副总经理为项目组长的研发人员正在联合广西大学和桂林星辰////科技有限公司共同研制集切削加工和激光//////切割于一体的, 多模式、多工序复合的特种/////高档钣金加工中心, 力争在更高的水平上//////实现大规格范围、全工序的钣金平面自动/////化加工, 取得钣金平面加工技术新的突破。/////近几年来, 桂林广陆公司在数控机床//////产品的研发、创新等方面下了大力气, 确定/////了以面向特定行业和特定加工领域的特种//////数控机床为特色、以特种和高档数控机床/////为重点的数控机床产品发展方向。公司相/////继研发成功具有国内先进水平的多功能加//////工中心, 填补国内空白的数控精密卡规磨/////床和磨雕铣复合加工中心等多种先进数控//////机床产品, 并形成了销售, 初步建立起桂林///////////广陆公司数控机床产业的基础。
//////辽源市将打造我国最大锻压中心
/////9月8日, 吉林省辽源矿业 (集团) 有//////限责任公司方大大型锻压生产线项目正式/////开工奠基, 项目总投资20亿元, 全部竣工//////后将打造成全国最大的锻压中心。
/////方大大型锻压生产线项目主要包括/////8000吨、12500吨、16000吨三条锻压生产//////线和年产9万套车桥总成深加工生产线。/////在吉林省辽源市东辽县工业集中区开工建//////设, 占地28万平方米。
/////据了解, 一期工程重点建设8000吨和/////16000吨生产线, 二期工程建设12500吨//////和年产9万套车桥总成深加工生产线。
篇2：三峡升船机运行仿真系统
升船机具有运行成本低、速度快等特点,为往来船舶提供了快速过坝通道。 三峡升船机是采用齿轮齿条爬升方式的全平衡垂直升船机,具有提升高、重量大、上游通航水位变幅大、下游水位变率快的特点,并且采用了先进的计算机监控系统提高运行管理自动化水平,是目前世界上规模最大、技术难度最高的升船机。
三峡升船机运行仿真系统为升船机的运行工艺研究、故障诊断分析以及控制系统优化等提供了一个开放式平台,为提高枢纽的航运效率奠定基础。 三峡升船机运行仿真系统采用标准化硬件设计以及模块化、结构化软件设计,采用离线仿真的形式模拟自动化运行流程,同时提供升船机监控系统操作使用方面的学习指导。
三峡升船机运行仿真系统不仅模拟了升船机正常运行流程,还能模拟优化自定义流程。 主流程包括自动流程、分步流程、手动流程;典型流程包括通航初始化流程、过船运行流程、停航流程和紧急保护流程。
为了运行流程的优化研究,三峡升船机运行仿真系统实现了三大功能:各控制软件模块按现有步序和机构闭锁条件实现运行流程的仿真;控制软件在满足机构动作闭锁条件的前提下,可以灵活调整机构动作步序;通过人机界面可以屏蔽各机构闭锁条件,来实现机构动作的自由组合。
1系统硬件设计
三峡升船机运行仿真系统硬件主要包含现地仿真控制柜、操作员仿真工作站、管理工作站。 现地仿真控制柜内部采用Control Logix 1756-L73可编程序控制器, 搭载自供电源10槽机架, 通过背板访问数字量、 模拟量I/O模块, 柜面人机交互接口HMI采用Panel View Plus1000 2711P-T10C15D2触摸屏;操作员仿真工作站、管理工作站各采用1台HP Z420高性能工控机,双屏显示;数据交换采用Ether Net/IP星型网络,交换机为MOXA EDS510A。
系统硬件设计如图1所示。
2系统软件设计
2.1系统及组态软件
HP Z420工控机安装Windows XP操作系统; 操作员仿真站采用Factory Talk View Site Edition Station 6.1组态软件; 管理工作站采用Wonder Ware公司的的Intouch9.5软件。
Factory Talk View Site Edition是一个集成软件包,提供了创建强大、可靠过程监视和控制应用程序需要的所有工具,允许用户开发和部署单机版、多服务器/多客户端应用项目。
Wonder Ware Intouch9.5是一种用于工业自动化、 过程控制和管理监视的图形人机界面(HMI)软件,功能强大。 In Touch HMI软件用于可视化和控制工业生产过程。 它为工程师提供了一种易用的开发环境和广泛的功能,使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息的自动化应用。 In Touch软件是一个开放的、 可扩展的人机界面,为定制应用程序设计提供了灵活性,同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力。 In Touch包含三个主要程序, 分别是In Touch应用程序管理器、Window Maker以及Window Viewer。
2.2应用软件设计
2.2.1应用软件组成及结构
三峡升船机运行仿真系统通过现地仿真PLC控制系统接收操作员仿真站或现地人机交互界面的控制指令,采集设备参数、机构状态信息,经过逻辑运算处理、执行机构动作,由管理工作站模拟产生升船机控制系统外部机构的运行参数、动作信息,并可根据想模拟的实际工况进行干预。
三峡升船机运行仿真系统以三峡升船机实际计算机监控系统为基础, 模拟升船机配电系统、动力系统、子站系统,并根据升船机上下行运行工艺,模拟船厢上下游对接、船舶进出船厢、船厢上下行运行以及用户自定义等流程。 根据硬件结构设计,其软件组成主要分为操作员仿真站仿真监控系统、现地仿真控制系统、管理工作站仿真系统。 应用软件系统如图2所示。
2.2.2应用软件开发
三峡升船机运行仿真系统采用分层模块化设计,其分系统虽然承担的设计任务不同,但在模块划分上又趋于一致。
各分系统主要功能如下:
(1) 操作员仿真站, 负责三峡升船机运行仿真系统的实时操作、监视、控制和管理。 具有自动控制、分步流程手动控制、自定义流程控制、人机对话、实时数据采集与处理、故障报警及应对处理等功能。 系统由不同的模块组成,通过各仿真子站协作完成系统的各项功能,其主要运行控制界面与实际操作员站监控系统的相关画面基本一致, 提供了丰富的状态显示及参数设置界面、 故障报警界面、闭锁查询画面、流程控制画面。 操作员仿真站特有的试验模式下的自定义流程为升船机实际运行流程优化提供可行方案:在闭锁条件满足情况下,关闭联动流程控制的事件来调整设备机构动作;屏蔽各项闭锁,通过自由组合设备机构动作来改变流程。
(2)现地仿真站,控制系统由PLC逻辑控制系统和两套人机交互界面系统组成。 PLC逻辑控制系统接收到控制指令后,通过通信采集由管理工作站模拟的现场传感器信息、闭锁条件、故障保护、设备状态等信息后经过逻辑运算判断是否生成有效令,并将结果反馈给管理工作站模拟机构动作,实现对活动桥、船厢门、密封框、工作闸门、卧倒小门、防撞装置、驱动、对接锁定、顶紧等液压系统以及充泄水系统、 通航灯系统的控制。 一套人机交互界面系统模拟在现地或检修模式下三峡升船机现地控制系统的命令源以及动作指示。 一套人机交互界面系统模拟显示三峡升船机现地控制系统的状态信息以及参数设置。
(3) 管理工作站仿真系统, 接收升船机仿真控制系统控制指令,采集设备参数、机构动作信息, 模拟产生三峡升船机控制系统外部机构的运行参数、动作信息;提供操作员及管理人员的人机对话接口, 为仿真升船机控制系统提供需要的I/O信号,帮助“管理员”触发故障或运行异常干扰等信号, 同时对升船机各机构动作进行模拟。 软件开发包括人机界面程序和仿真状态数据产生程序两部分。 在系统调试过程中,直接面向用户的是人机界面程序, 用户通过操作人机界面来进行各种功能操作。 软件具备机构动作仿真功能, 通过三峡升船机控制系统输入一系列的给定条件,模拟产生机构运行数据,并通过图形动画等方式模拟演示被测控制系统的动作信息。
各功能模块主要控制对象:
(1) 上闸首控制站, 实现升船机上游航道水位检测、上闸首泄水系统阀门控制、活动公路桥(含警示道闸)启闭控制、卧倒小门液压设备控制及上游通航信号控制等。
(2)上、下厢头控制站, 实现船厢门( 启、 闭、 锁定)和防撞装置(钢丝绳拉伸的释放、桁架上升与下降、锁闩锁定与解锁)、间隙密封框(进、退) 等机构操作检测控制,船厢水位检测调节,船厢闸首间隙充、泄水控制以及通航信号灯控制等。
(3)下闸首控制站, 实现升船机下游航道水位检测、下闸首工作大门启闭机液压设备控制、 卧倒小门液压设备控制及下游通航信号控制等。
(4)驱动控制站,实现船厢水位检测,升船机的上下行,液气弹簧机构、对接锁定机构、顶紧机构等液压泵站的控制以及工制安制抱闸的控制等。
(5)安全控制站,属于第三方审核机制,通过各子站的硬闭锁来审核机构动作是否可以执行。 在仿真系统中,硬闭锁由管理工作站模拟,一路送至子站,一路送至安全站。
系统软件设计如图3所示。
3技术关键点
3.1船厢加速曲线以及准确停位
船厢启动时, 以0.01m/s2的加速加度至0.2m/s,然后匀速上、下行。 船厢停止则分为正常停机、快速停机与紧急停机,对应的加速度分别为-0.01m/s2、-0.02m/s2、 -0.04m/s2。 船厢运行前需要设置预置位(一般根据水位设定),船厢正常停机时需要做到准确停位。 运行仿真系统通过PLC自定义加速模块实现船厢的加速曲线与准确停位。
3.2充泄水系统
运行仿真系统中,充泄水包括:船厢的补、排水; 船厢门与闸首卧倒小门之间间隙充水与泄水;抽管道间隙水。 船厢补排水需启动可逆水泵,控制相应的蝶阀完成。 间隙充水时船厢水不经过水泵直接通过管道以自流的方式灌入间隙,间隙泄水时船厢水不经过水泵直接通过管道以自流的方式灌入间隙水管中。 在船厢升降运行期间,通过间隙水泵将间隙水管内的水重新抽回船厢。 水流方向通过蝶阀控制。
3.3闭锁的解除与恢复
三峡升船机运行流程属于顺序控制, 步序之间遵循严格和完善的逻辑闭锁, 现地控制站的机构动作必须满足相应的站间闭锁方可生效, 而且还备有第三方审核机制。 为了便于升船机运行流程工艺的研究与优化, 运行仿真系统在管理工作站设有闭锁解除与恢复功能画面, 用户可以根据自己的需求解除或恢复任何一路站间闭锁, 也可以解除安全站闭锁,为升船机运行流程工艺研究创造条件,从而优化流程。
3.4典型故障模拟
为了提高操作人员对三峡升船机监控系统典型故障的诊断处理能力,三峡升船机运行仿真系统针对升船机机构动作以及运行流程特设典型故障模拟:
(1)液压启闭机构双缸同步纠偏以及双缸行程偏差过大故障模拟。
(2)船厢运行过程中失水或电机故障造成的不平衡载荷输出力矩的模拟。
(3)船厢上、下行停止时工安制上闸失败故障模拟。
(4)行程传感器、 水位计损坏或到位信号丢失故障模拟。
所有的典型故障均由管理工作站模拟产生,由运行维护人员在操作员工作站与现地仿真站进行故障诊断分析与处理。
4结语
三峡升船机运行仿真系统不仅对升船机的运行流程模拟、船舶过坝流程优化、故障诊断分析等方面有重要意义,而且在升船机操作人员的培训指导上起着不可或缺的作用,缩短了操作人员熟悉三峡升船机计算机监控系统的时间周期。 目前三峡升船机运行仿真系统已投入使用。
摘要：介绍三峡升船机运行仿真系统的设计。以三峡升船机实际机电设备为依托,利用仿真模拟平台,实现升船机主要机构动作的模拟,完成升船机上、下行运行流程,以达到运行工艺研究、优化控制系统和指导操作员完成操作的目的。
关键词：升船机,PLC仿真,计算机监控
参考文献
[1]邓李.Control Logix系统实用手册[M].北京:机械工业出版社,2008
[2]肖彦直.垂直升船机计算机监控系统分析与设计[J].船舶电子工程,2006(5):182-186
[3]郑朝印.升船机监控系统的研究[D].大连:大连海事大学,2004
篇3：中国升船机行业报告
虽然系统论的概念是近代才提出的, 但用系统的方法来分析事物和解决问题, 在中国古代就有记载, 象易经、黄帝内经等。
再如我国至今为止, 年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的都江堰水利工程, 实现江水自动比例分流、自动比例排沙、控制进水流量 (宝瓶口与飞沙堰) , 就是系统在实际工程中的应用。
本文以已经完成的某升船机主提升控制系统的设计为例, 进行整理和具体阐述自动化软件设计在较大型自动化控制系统中的应用。升船机控制系统作为一个较大型的控制系统, 由多个子系统组成, 各子系统之间需要紧密的、准确的配合, 才能完成升船机安全可靠运船过坝通航的功能。
2 系统结构
本升船机控制系统主要由上位操作计算机、主提升子站、传动子站、承船箱子站组成, 每个子站各设有人机界面。控制系统通讯的物理拓扑采用光纤以太网环网。主提升子站与其它子站间通过电缆连接进行开关量信息交换。
3 主提升子系统的软件架构设计
用系统的概念来考虑问题, 要求我们设计时应考虑到整体→局部→具体细节, 还应考虑到具体细节→局部→整体。主提升子站的软件架构也是按照这个思路来设计的, 即系统→子系统→功能和功能→子系统→系统。软件架构是控制系统软件的框架, 它对软件的程序流程、测试和维护有很大影响。良好的架构能使程序结构条理清晰、可读性强, 在做维护和修改时能较容易找到需要查找的部分, 还能有效减少维护和修改的时间, 也能降低工作人员的出错率[1~2]。
较大型控制系统的软件设计人员必须非常清楚系统设备的特征及设备的正确使用、各设备之间的准确关系及控制系统设备的整体流程, 其流程主要包括运行流程和事故处理流程 (图1) , 并应形成文档。
控制系统的软件架构设计如图2所示, 按照信号的先后处理顺序分为输入、处理、输出和执行四列。按照信号输入的类型粗分为I/O输入、通信读入、硬连接输入三类, 每一类里面根据信号的作用不同, 可以细分更多的小类。处理过程分为故障判定及处理、指令处理、程序流程处理三大类。输出分为三个汇总类。执行再次对输出汇总, 按照固定的接口输出。这种架构设计实际上形成了一个网状结构, 把复杂问题简单化, 使结构层次更清晰。处理好每一列每一个网格的功能后, 整个系统的功能也就基本实现了。整体和部分的有机结合, 很好地实现了复杂控制系统的控制功能。相关文档的建立对于软件架构设计也是很重要的, 首先可以有效发现架构设计中存在的功能缺陷, 利于随时补充完善。其次可供自己以后查阅或方便接手后续工作的第三人了解项目[3]。
4 主提升子系统软件设计
基于系统的安全性、可靠性、健壮性、可测试性、可复用性、可扩展性、可维护性等的综合考虑, 主提升子站软件结构人为地分成了主提升子站子系统、上闸首站子系统、中控室上位计算机功能、传动子站功能、承船箱子站功能。主提升子站子系统分制动器控制功能、检测功能、与人机界面的交互功能等。上闸首站子系统分上闸首闸门控制功能、充泄水蝶阀的控制功能、充压水封装置的控制功能、检测功能等 (图3) 。
对于编程语言的选择, 要依据设计者本人的知识特点和要实现的功能的复杂性考虑, 选择用梯形图 (LD) 、功能块图 (FBD) 、结构化文本 (ST) 或指令表 (IL) 。也可以几种语言混用, 梯形图 (LD) 、功能块图 (FBD) 直观易读, 结构化文本 (ST) 更适合复杂的运算、消息处理等。
4.1 功能变量定义
为了系统结构的清晰明了, 对主提升子站的变量按子站、通讯、设备和功能进行变量名的定义, 并建立相应的文档。变量的定义和具体程序段的编写, 实现设计思路中局部→具体细节的分解。变量的定义和具体程序段编写的合理与否, 直接关系到软件局部的质量, 并会影响整个系统的软件质量。
变量名结构:aa_bb_cc_dd
aa:变量定义的最高一级, 主要定义信号的来源, 即来自哪个子站或信息交换的方式。
M:主提升子站 (main) , 主提升子站自己的变量和外送的变量, 省略不写;
DR:传动子站 (drive) ;
UP:上闸首站 (upper lock) ;
T:承船箱子站 (tank) ;
IO:主提升子站接收的其它站的电缆连接信号 (i/o connection) , 又分为IO_dr, IO_t。
HMI:与人机界面的通讯信息;
ST:送往船厢子站的信息 (send to tank) ;
SD:送往传动子站的信息 (send to drive) ;
RT:送往船厢子站的信息 (receive tank) ;
RD:送往传动子站的信息 (receive drive) ;
Step:上位计算机发单步指令;
Auto:上位计算机发自动指令。
bb:主要针对本站I/O量的变量定义。对于通讯交换变量, 略去bb。
I:开关量输入;
O:开关量输出;
Is:上闸首开关量输入;
Os:上闸首开关量输出;
AI:模拟量输入;
AO:模拟量输出。
cc:
具体设备名称的命名, 要与其文字意义一致, 便于识别。如充压水封:airvalve;充泄水蝶阀:watervalve1, watervalve2;制动器:braker等。内部中间变量, 直接命名。对于非具体设备, 可以省略, 如上升、下降等。
dd:
具体功能名称的命名, 要与其文字意义一致, 便于识别。如闸门的开启:open;闸门的关闭:close;闸门的停止:stop;全开:fullo;全关:fullc;水位:waterlevel;备用点:backup等等。
4.2 程序段的划分
按照程序处理的逻辑功能的不同, 划分多个程序段, 不同的程序段执行不同的功能, 且在功能的处理上是基本独立的。具体实现设计思路中整体→局部的分解。程序段的划分要做到软件结构清晰。各程序段功能的划分和程序段间的逻辑连接如图2所示。
(1) 输入按照来源和功能的不同分为I/O输入、通信读入、硬连接输入。I/O输入是采集现地各设备的状态、故障信号或测量数据, 通信读入是通过以太网读入的上位机指令或其它子站的交换信息, 硬连接输入是本升船机控制系统特别设置的安全保护信号, 用于紧急事故的处理。
(2) 按照信号输入的不同, 对信号进行故障判定、指令处理、数据处理、流程程序等的处理。
在本控制系统的实施中设计有报警程序段, 实现对故障信号的判定, 以在流程处理程序段中使用故障报警功能。故障分停机故障 (第一类故障、第二类故障等) 和报警故障两大类, 停机故障发生时按照预定的停机流程停机并报警, 报警信号发生时只报警。硬连接输入的停机信号进行I/O采集的同时直接送到执行原件, 执行停机动作。
指令处理程序段:对本控制系统人机界面的短操作指令和上位机操作员站的短指令做一个变换处理, 以便于流程的执行。
数据处理:对于采集的压力、水位、行程、速度、转矩等数据, 用结构化文本 (ST) 来计算、处理, 这样, 程序便于编写、直观易读。
流程程序程序段:实现流程处理功能, 使程序按照预定的设计流程执行动作, 完成控制升船机设备运送船只过坝通航的任务。
(3) 输出程序段:对按照程序流程处理的各种中间结果进行汇总, 输出到执行元器件。
(4) 执行程序段通过硬件来实现, 执行元器件按照流程判定的结果执行对各设备的动作和报警。
4.3 自定义功能块
在做多个数据处理或执行某类相同的动作时, 尽可能考虑使用用户自定义的功能块。这样, 有利于保持功能的一致性, 避免重复劳动和编程失误。在做某些功能变更时, 只要修改定义的功能块就能解决问题[4]。
4.4 程序内部功能接口
在PLC编程应用中, 内部功能的软件接口其实是一个模糊的概念, 暂且就叫“程序内部功能接口”吧。这里主要是指故障和事故功能的转接或连接接口。正确的思维才能导致正确的结果, 而错误的思维可能导致结果的不确定。每一种功能的处理都应确保有确定的结果, 而且与其它的功能结果没有冲突。程序内部功能接口要做得尽量简单, 数量要做到最少, 最好是同一种类型的事故信号只有一个出口, 这样才能保证流程设备动作的一致性。如果不这样做, 可能会出现特定情况下, 设备动作与流程中预期的不一致, 而且, 这种不一致很难用模拟的方法来重现。
4.5 注释
所有的自定义变量, 都做相应的中文注释。在软件中查找时, 就能直接知道变量的用途。在程序段中相应的位置也做一些中文标注, 如上游水位值的处理、判定, 船厢行程的计算, 船厢高程的校正等。必要中文信息的添加, 会使软件阅读变得更加容易。
4.6 与人机界面的交互
人机界面用于设备状态监视、故障信息查看和必要的界面操作功能。友好人机界面在设计实现功能的同时, 还应考虑用户操作的便利性和实时性。本文设有菜单画面、主画面、流程操作和参数设置画面 (密码登陆) 、I/O显示画面、帮助画面等等, 画面分工简洁明确。本文选用以太网通讯方式, 要交互的数据放在连续的数据块中, 能有效减少人机界面读写数据的次数, 增强数据交换的速度。本文选用RISC 400MHz处理器10″TFT人机界面, 保证了画面的速度和色彩。
当然, 设计在实现功能的同时, 还要考虑画面的美观性。用户的每一次操作都是一个愉悦的过程或是用户在操作时想不起人机界面的存在, 这样的设计才是好的设计, 也应是设计者追求的方向。
5 软件调试
软件调试是软件设计的一部分, 是软件设计的延伸。软件设计的质量相当大一部分工作是在软件调试过程中得到验证和保证的。软件调试按时间大致可分为编程过程中的模拟调试、厂内联机调试和现场调试。
现在的PLC软件好多带有离线模拟功能, 在编程过程中随时可以进行软件的错误检查和功能的模拟检查。通过模拟运行程序, 可以有效地发现和排除能在编程阶段发现的错误, 以提高软件质量, 缩短联机调试时间。
联机调试 (厂内调试) , 不仅是验证软件编写的正确与否和流程功能正确与否的关键过程, 也是进一步完善软件架构、功能和优化局部功能的过程, 要特别注意对各个边界条件和数据的调试。
“第一次就把事情做对”。调试只是一个发现问题和解决存在问题的必要手段。调试过程中没有发现问题, 并不能说明软件就没有任何问题, 所以我们要有从源头上杜绝问题的思想, 这也是为什么要做软件架构设计的原由。笔者以为, 如果一个软件的调试比软件编写花费同样时间, 甚至更长时间, 那么这个软件的编写基本上是失败的, 除非存在难以解决的设备间接口或通讯问题。本文使用软件架构设计方法编写的软件调试包含场地准备、硬件检查在内只用了一个多月时间, 其中对于软件部分的调试主要集中在检查闭锁条件的正确性和通讯功能, 显著缩短了调试时间, 改变了以前升船机控制系统厂内调试用时长达数月的状况。
软件调试过程中过多的更改和功能补丁, 会使得软件的结构支离破碎, 会增加后续维护时的工作量, 也会使得功能的可扩展性变得困难。
控制系统经过厂内调试, 在现场安装后还要进行现场调试。现场调试主要是标定实际运行参数、检查和调试现场条件与原设计条件的变更, 进一步检查验证和完善流程功能, 并根据现场实际情况增加软件的保安措施, 增强系统的安全可靠性。
6 结束语
本文研究了用系统的方法来做较大型控制系统的软件设计和架构设计, 其软件结构紧凑、条理清晰、整体性强, 能有效缩短调试时间。本文采用适当的中文注释和技术文档, 使得软件便于阅读、调试、维护和扩展, 增强了软件的功能和质量, 也便于在以后类似工程中参考应用。
参考文献
[1]李伟, 吴庆海.软件架构的艺术 (架构之美) [M].北京:电子工业出版社, 2009.
[2][美]Jared R, Richardson William A, Gwaltney Jr.软件项目成功之道[M].苏金国, 王少轩等译.北京:人民邮电出版社, 2011.
[3][美]普雷斯曼 (Pressman, R.S.) .软件工程:实践者的研究方法 (第7版) [M].郑人杰, 马素霞等译.北京:机械工业出版社, 2011.
篇4：贝雷架在升船机施工中的应用
1 工程概况
亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内, 是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程。升船机船厢室长118.2m, 建基面高程356.5m, 底板顶高程363m, 机房层底板高程468.5m, 机房层及以上长121.5m, 船厢室平面结构呈较为规则矩形布置。高程363m以上为塔柱平衡重安装及检修平台, 平台上部为塔柱结构, 机房上部为排架柱结构, 设计顶高程490.50m[1]。图1为船厢室主机房底板底部支撑布置示意图。
2 施工布置
2.1 施工设备布置
贝雷片材料的运输采用18t平板汽车和25t汽车吊配合进行, 贝雷片拼装采用25t汽车吊配合, 贝雷片吊装就位采用JL7050塔机、QL7030塔机和30t缆机[2]。
2.2 辅助操作平台布置
为满足贝雷片桁架现场施工需要, 主机房底板预埋工字钢及下游三角架焊接作业处均增设辅助操作平台;辅助操作平台通过塔柱边墙预埋准36套筒, 外部采用准36和准14螺纹钢焊接, 满铺马道板形成, 操作平台与EL456.0m门洞之间通过架管搭设梯子上下, 辅助操作平台上下游整体连通, 局部跨度较大部位采用型钢铺设并焊接牢固。
3 贝雷架具体安装工艺
3.1 施工准备
贝雷片施工前, 备齐贝雷片、连接片、螺栓等材料及相应的配套材料, 完成施工材料进场检验验收, 确保原材料满足贝雷梁架设质量、安全要求。
准备好加固用的角钢、槽钢、钢管、钢垫板、丝杆、螺帽、垫片等材料。角钢、槽钢、钢垫板提前完成钻孔, 圆孔直径18mm[3]。
3.2 测量放样
本工程测量放样采用全自动全站仪由专业测量工程师进行放样。精确放出每个埋件的高程、位置, 特别是埋件和贝雷梁对应的点, 每放一个控制点应采用红油漆在该部位做出明显标记及相应说明。放样根据设计图纸、现场实际情况及施工需要确定, 放样结束后测量人员必须在现场对负责该部位施工的主管人员进行技术交底并及时下发放样记录表, 以便进行施工。
3.3 埋件安装
埋件安装严格按监理工程师批准的措施执行。
安装完毕后由测量工程师进行复测, 最终记录与仓面设计一起保存。
3.4 贝雷梁底部轨道安装
贝雷梁底部轨道为工25a工字钢, 沿船厢室塔柱顺水流布置, 单边长125m。
贝雷梁直接放置在轨道上, 因此, 轨道安装的水平度要求较高。
轨道安装采用塔机辅助人工进行, 轨道采用12m的工字钢接长而成, 轨道座在预埋的工25a工字钢埋件上, 安装人员在通过预埋形成的辅助操作平台上操作, 轨道与工字钢之间焊接牢固, 空隙采用钢板填塞两侧采用直径25mm钢筋焊接牢固。
3.5 贝雷片拼装
贝雷片进场后, 堆放在已平整好的场地内;贝雷片在施工场地外拼装, 拼装前仔细检查各构件是否有伤损现象, 有伤损的禁止使用[4]。
在贝雷梁拼装节点处垫放10cm×10cm方木, 方木间距与边便梁名节点间距一致, 每个节点处并排放置两根方木。
工具准备:单头呆扳手32号、46号、55号 (支撑架螺栓及弦杆螺栓安装) , 大铁锤 (贝雷销安装) , 数量与批装人员数量匹配。
贝雷片结构由上下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成, 长度3.0m, 高度1.5m, 理论重量270kg (带销钉板) 。上下弦杆的一端为阴头, 另一端为阳头。阴阳头都有销栓孔, 两片贝雷片连接时, 将一节的阳头插入另一节的阴头内, 对准销子孔, 插上销子即可。
弦杆焊有多块带圆孔的钢板, 其中有:弦杆螺栓孔, 加强贝雷片时, 在此孔插弦杆螺栓, 使贝雷片与加强弦杆结合起来;支撑架孔, 用于安装支撑架。
地面拼装主要采用25t汽车吊配合人工进行, 贝雷片通过两端部的阴阳接头相连, 插入贝雷销锁定。6片贝雷片连成1榀, 5榀或3榀通过横向45cm支撑架连成一组, 拼装完成后检查销钉是否牢靠。
3.6 贝雷梁吊装
为保证贝雷梁系统的整体受力和结构性能, 在施工过程中单榀贝雷梁上下必须垂直, 每榀贝雷梁之间必须平行, 不能有倾斜和扭曲等情形, 架设后的贝雷梁顶面必须在同一个平面上, 不能有错台。
对拼装完成的贝雷梁的轴线及水平进行复核, 拼装误差满足规范要求后即可运往现场进行安装[5]。
正式吊装前应对拼装尺寸、各螺栓和销子进行全面检查确保安装到位。
(1) 放样:贝雷梁吊装之前对贝雷梁放置位置提前放样。
(2) 贝雷梁轴线控制:贝雷梁架设时控制轴线偏差, 轴线偏差应控制在5mm之内。
(3) 贝雷梁吊装:贝雷片桁架每榀的长度为18m, 由6片贝雷架拼装而成, 拼装完毕的贝雷梁桁架为18片加强型和30片加强型, 重约9t和15t, 塔柱1#、2#、3#块采用30t缆机直接吊装就位。
塔柱4#块的贝雷梁安装调整为6片加强型和12片加强型, 重约3t和6t, 采用2#塔机吊装就位, 利用操作平台对梁两端45cm支撑架进行安装, 再逐步向跨中安装所有支撑架, 按监理工程师批准的措施将贝雷梁安装到位。
起吊时, 由专人指挥, 技术员和安全员旁站, 确保吊装过程安全, 并保证吊装精度。
吊装桁架时, 在桁架上绑扎2个吊点, 各距桁架两端5m左右, 对称布置。同时起吊前在桁架两端各捆上1根10m长左右的麻绳做荡绳, 待桁架吊装落下就位时拉扯荡绳使桁架精确就位。塔机吊运桁架安装时, 要安排专人负责指挥, 当吊运至桁架安装位置的正上方时, 在徐徐落下, 两端专人拉着荡绳, 使桁架的位置对准, 再落在预埋工字钢支座上。图2为贝雷片桁架安装具体示意图。
3.7 贝雷梁加固
贝雷梁就位后, 安装人员马上将桁架下端通过角钢、钢板与工字钢预埋轨道之间用螺杆固定牢固, 同时将桁架上端临时固定好后, 再松开塔机吊钩, 然后开始吊装下一榀桁架。
安装人员利用辅助操作平台对贝雷梁上端通过槽钢、钢管与φ36预埋钢筋之间焊接牢固。
3.8 贝雷梁安全防护
贝雷梁就位拼装时作业人员严格执行安全绳、安全带双保险制度, 安全绳固定在预埋轨道上[6]。
贝雷梁吊装就位后, 采用马道板满铺, 贝雷梁底部悬挂安全网, 马道板与贝雷梁之间采用8号铅丝绑扎牢固。
4 质量以及安全保证措施
(1) 把握好各工序中施工过程的质量检验关, 对进场的钢结构材料按要求认真检查验收, 认真做好原材料的检查试验。
(2) 一榀桁架完成拼装后, 重新检查螺栓连接情况, 确保每一节贝雷梁连接牢固、无松动, 减少行车时的振动和因长期振动造成连接螺栓脱落, 局部破坏影响钢便桥安全。
(3) 起得吊装时, 应划定危险作业警戒区域, 设置警戒线, 悬挂或张贴明显的警戒标志, 安排监护人员进行专人警戒, 防止高处作业或交叉作业时造成的落物伤人事故。施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》规定执行。
(4) 安装贝雷片桁架时, 由专人负责专人进行安装, 塔机信号员和安装人员经常检查索具, 密切配合, 做到稳起、稳落、稳就位, 防止桁架大幅度摆动, 碰撞其他物体, 造成倒塌。桁架安装到位后必须固定牢固后方可松开塔机吊钩。
5 结束语
对于升船机施工工程来说, 安装贝雷架支撑体系属于关键施工项目, 应该结合工程现有场地和实际技术条件, 尽量防止施工干扰, 为贝雷架的顺利安装以及应用制定具体施工技术方案, 这样才能将贝雷架的功能充分发挥出来, 提高现场施工的安全性, 同时给升船机的施工质量提供保障。
摘要：对升船机进行施工的过程中, 安装以及拆除贝雷架是一项高空交叉作业, 实际施工强度非常大, 会受到各种施工因素的干扰, 因此其属于升船机塔柱施工重点难题。想要提升贝雷架实际应用效果, 就应该采取有效的措施来安装贝雷架支撑系统, 将其所具有的作用充分发挥出来。本文以亭子口水利枢纽工程为例, 对贝雷架在升船机实际施工中的具体应用进行分析, 提出笔者的思考和建议, 仅供参考。
关键词：贝雷架,升船机,应用
参考文献
[1]刘勇, 陈建峡.三峡升船机贝雷架安装与拆除技术[J].中国工程科学, 2013 (9) :77~82.
[2]刘菲菲.三峡工程升船机施工安全管理难点与控制措施[J].水利水电技术, 2013, 44 (4) :52~56, 65.
[3]唐亿阶, 罗琛, 王义兵, 等.三峡升船机横梁支撑系统变形监测[J].矿山测量, 2014 (4) :1~2, 43.
[4]汪文亮, 肖传勇, 张俊霞, 等.三峡升船机横梁贝雷架支撑系统荷载试验[J].中国工程科学, 2013 (9) :50~54.
[5]刘新清, 何炜.三峡升船机横梁支撑系统安全监测及分析[J].中国工程科学, 2013 (9) :108~112.