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實驗室自動化設計范文第1篇

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網(wǎng)絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發(fā)。到目前為止已建立起的軟硬件環(huán)境如表1。

在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:

(1)創(chuàng)建一流具有EDA特色的實驗環(huán)境。EDA的實驗環(huán)境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現(xiàn)代化技術的掌握,同時EDA的實驗環(huán)境也是一個窗口,代表了一個學?，F(xiàn)代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發(fā)力量。為了建設好一流的EDA實驗環(huán)境,我們成立了專家指導小組指導環(huán)境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現(xiàn)時代的特點,我們將中心80臺機器內(nèi)部互連,整個內(nèi)部網(wǎng)絡完全按照Internet技術規(guī)范設計,能提供全套Internet服務。中心內(nèi)部網(wǎng)絡還通過Linux網(wǎng)關與校園網(wǎng)相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統(tǒng)。

(2)嚴把質(zhì)量關,高質(zhì)量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經(jīng)過認真市場調(diào)查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產(chǎn)品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發(fā)現(xiàn)配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現(xiàn)特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質(zhì)量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯(lián),尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發(fā)商家的聯(lián)系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業(yè)版和網(wǎng)絡版的Max+PlasⅡ軟件開發(fā)工具等。

(4)鼓勵師生開發(fā)EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發(fā)進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發(fā)并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環(huán)境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節(jié)約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產(chǎn)生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節(jié)約了不少資金。

2EDA實驗環(huán)境的管理

我校的EDA實驗環(huán)境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協(xié)調(diào)管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網(wǎng)絡授課,我們引進了Lanstar網(wǎng)絡教學系統(tǒng)軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統(tǒng),中心工作人員經(jīng)過多次試驗,使中英文操作系統(tǒng)能夠方便地切換。中心的Internet網(wǎng)及打印機等設備也均向師生開發(fā)。

(2)開放式的實驗環(huán)境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經(jīng)常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現(xiàn)場指導,學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發(fā)展速度非?？?我們利用中心與外界聯(lián)系較多的優(yōu)勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經(jīng)銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業(yè)的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數(shù)字電路”、“信號與系統(tǒng)”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業(yè)的“電工學”課程中;每年還有幾十名本?？粕脱芯可谶@里進行畢業(yè)設計和課題上機?？偵蠙C時數(shù)已達4萬機時。

(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內(nèi)容、教學方法的改革。就數(shù)字電子課程而言,迫切需要充實現(xiàn)代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創(chuàng)造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創(chuàng)造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數(shù)字系統(tǒng)設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理,方便了學生,激發(fā)了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發(fā)現(xiàn),原擬定通過Lanstar授課系統(tǒng)對學生講授EWB的使用方法,結(jié)果在現(xiàn)場卻發(fā)現(xiàn),不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環(huán)境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現(xiàn)代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養(yǎng)學生從事科學研究的能力。如數(shù)字系統(tǒng)設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。

參考文獻:

[1]陳旭,王成華.建好電工電子基地培養(yǎng)面向21世紀的高素質(zhì)人才[A].國家工科基礎課程教學的基地建設研討會論文集[C].武漢:華中理工大學出版社,1999.4.(166).

[2]趙云娣等.電子技術教學基地的實驗室建設[J].高等工程教育研究,1999增刊(77)

實驗室自動化設計范文第2篇

【關鍵詞】自動化 生產(chǎn)線 調(diào)研 安裝

《自動生產(chǎn)線安裝、調(diào)試與維修》課程是三年制高職機電一體化專業(yè)開設的實踐性很強的技能型專業(yè)核心課程，也是機電設備安裝、調(diào)試、操作、維修等從業(yè)人員的必修專業(yè)課程。本課程需要《液壓與氣動技術》、《電氣控制系統(tǒng)設計、安裝與調(diào)試》、《機械制造技術》， 的能力，掌握一定的機電一體化系統(tǒng)分析、設計、安裝、調(diào)試、維護及檢修的基本技能。本課程以模塊化生產(chǎn)加工培訓系統(tǒng)（MPS）為載體，通過綜合技能訓練，使學生能夠正確使用工具、儀器和儀表，根據(jù)給定技術資料，能獨立完成自動生產(chǎn)線的安裝，調(diào)試及維護工作，在學習過程中進行團隊協(xié)作，培養(yǎng)質(zhì)量、實踐創(chuàng)新意識等方面素質(zhì)。

一、調(diào)研目的

（1）通過調(diào)研，明確行業(yè)對自動化生產(chǎn)線崗位職責和崗位知識、技能的要求，從而科學合理設置課程內(nèi)容，提高學生技能。

（2）通過調(diào)研，明確行業(yè)對自動化生產(chǎn)線人才職業(yè)綜合能力的要求，課程內(nèi)容的設置注重全方位培養(yǎng)學生能力，同時培養(yǎng)學生良好的職業(yè)道德。

（3）通過調(diào)研，了解相關行業(yè)對自動生產(chǎn)線崗位工作人員的具體要求情況，包括基本素質(zhì)的要求、基本能力的要求、綜合能力的要求?？偨Y(jié)課程開發(fā)基本思路、實驗實訓具體操作方法。了解企業(yè)對《自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修》課程的見解，相關專業(yè)技術知識及技能的需求狀況，以便進行該課程內(nèi)容設置、課程培養(yǎng)目標、課程教學模式，課程實踐環(huán)節(jié)和課程教學大綱的更新完善，努力從課程的各方面加強與企業(yè)的交流，力爭將《自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修》課程建設成為學校精品課程。

（4）通過調(diào)研，了解機電專業(yè)畢業(yè)生工作情況，聽取他們對《自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修》課程的建議，現(xiàn)在工作中需要哪些自動生產(chǎn)線相關知識和實踐能力。

二、調(diào)研內(nèi)容

圍繞著上述目標，我們著重確定了以下調(diào)研內(nèi)容：

（1）崗位職責要求；（2） 崗位知識技能要求；（3） 職業(yè)綜合能力要求；（4） 職業(yè)資格證書要求。

三、調(diào)研方法

本課程調(diào)研于2010年8月到蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院，2011年11月到西安航天九院第16研究所，西安東風儀表廠，2012年5月至6月期間走訪西安東方機械有限公司、西安理工大學、西安天虹電器有限公司、漢江螺紋磨床研究所等進行實地現(xiàn)場調(diào)查。采用調(diào)查、走訪、開小型座談會、發(fā)放調(diào)查表，專業(yè)畢業(yè)生座談等多種形式，了解其他高?！蹲詣由a(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修》課程的建設情況及企業(yè)對課程相關知識及技能的要求，征求企業(yè)對該課程內(nèi)容設置，課程教學模式，教學大綱的改進意見。調(diào)研過程中認真聆聽高校和企業(yè)對《自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修》課程好的建議和課程建設思路，認真記錄調(diào)研的各個環(huán)節(jié)，調(diào)研中盡早發(fā)現(xiàn)自身課程建設的不足，與企業(yè)共同探討好的改進方法。

四、調(diào)研結(jié)果及結(jié)論

本課程調(diào)研共發(fā)放調(diào)查問卷30張，回收30張，對調(diào)查問卷進行了周密翔實的統(tǒng)計，結(jié)果如下，填寫認為自動生產(chǎn)線安裝、調(diào)試與維修技術的重要性較大的問卷為28份，填寫自動生產(chǎn)線在企業(yè)中有重要應用的問卷為27份，填寫使用自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修技術的崗位為機電設備安裝與調(diào)試的問卷為29份，填寫使用自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修技術的崗位為機電一體化系統(tǒng)的安裝的問卷為26份，29份問卷認為自動化生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修工作中液壓與氣動知識比較重要，30份問卷認為自動化生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修工作中傳感器方面知識比較重要，27份問卷認為自動化生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修工作中電氣控制方面的知識比較重要，30份問卷認為自動化生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修工作中可編程序控制器方面，29份問卷認為課程教學中應當加強學生機械系統(tǒng)安裝能力的訓練，28份問卷認為課程教學中應當加強學生電氣控制系統(tǒng)的安裝，調(diào)試及故障診斷能力的培養(yǎng)，30份調(diào)查問卷認為課程教學中應培養(yǎng)學生可編程序控制器軟件編程與調(diào)試方面的能力，29份調(diào)查問卷認為課程教學應采取理論與實踐相結(jié)合的教學模式，在做中學，學中做，30份調(diào)查問卷認為學習完本課程后學生應當能夠獲得機電一體化高級工及維修電工技能證書。

五、改進措施

（一）更新思路

隨著機電一體化技術的飛速發(fā)展，新技術的不斷涌現(xiàn)，教材內(nèi)容往往滯后，課程的教學應該進一步、更深入的和行業(yè)結(jié)合，加大市場調(diào)研的力度，及時調(diào)整教學內(nèi)容。建設機電綜合創(chuàng)新實訓室，采取形式多樣的實踐教學環(huán)節(jié)，提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生自動生產(chǎn)線安裝、調(diào)試及維護的能力。

（二）注重教學方法

改進教學模式，加大實踐操作環(huán)節(jié)在課程教學中的比例，課程建設中題庫和《自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修》課程多媒體課件的建設還要不斷地更新、完善，以適應行業(yè)的發(fā)展，進一步優(yōu)化授課的各個環(huán)節(jié)，努力建設出富有特色的課程體系。注重啟發(fā)式教學，引導學生主動學習。

（三）強化實踐教學

要繼續(xù)加強實踐教學培養(yǎng)，加大實訓的力度，增加實訓的時間、按行業(yè)的要求培養(yǎng)出市場所需的熟練的技能型人才，實現(xiàn)真正的“零距離”。多建立校外實習基地，讓學生到企業(yè)現(xiàn)場多看看，了解企業(yè)對學生的各方面要求。

（四）加強師資建設

《自動生產(chǎn)線安裝，調(diào)試與維修》課程是重要的專業(yè)核心課程，教師隊伍建設必然是重中之重。繼續(xù)引進機電類高學歷的人才，鼓勵現(xiàn)有教師深造學習，完善教師的培訓學習制度，建立有效的學習進修機制，盡快建成一支高水平的師資隊伍，為自動化生產(chǎn)線安裝及調(diào)試課程的發(fā)展保駕護航。

實驗室自動化設計范文第3篇

關鍵詞：溫室；智能控制系統(tǒng)；功能；模塊化設計；單片機

中圖分類號：S625.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0026-03

1 緒 論

1.1 選題的背景和意義

現(xiàn)代溫室極大地促進了設施農(nóng)業(yè)的總體發(fā)展水平。隨著大棚技術遍及范圍越來越廣，大棚數(shù)量也不斷增多，因此如何更好地控制大棚內(nèi)的環(huán)境便成為人們喜歡研究的一個新課題。傳統(tǒng)的溫度控制方法是把溫度計掛在溫室大棚內(nèi)來獲取里面的實際溫度，而后依據(jù)測得的溫度與標準溫度相比較，看溫度是否合適。這種方法不但必須人工來完成，而且效率也很低。況且照目前的實際情況，傳統(tǒng)的溫度控制方法就更加不可行。這些問題致使我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益很低，因此，智能化溫室控制系統(tǒng)的研究顯得至關重要。它能在生產(chǎn)成本很低的情況下給作物生長創(chuàng)造一個最佳的環(huán)境條件，有利于我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

溫室栽培技術起源于我國，但我國的溫室技術發(fā)展非常緩慢，到20世紀60年代仍然處在很低的生產(chǎn)水平。傳統(tǒng)溫室以塑料大棚、日光溫室為主，這類溫室成本低效益好，但設備相對簡陋、環(huán)境調(diào)控能力差。

隨著單片機技術和傳感器的發(fā)展，逐步興起了一種有利于資源節(jié)約的高效設施技術的智能溫室控制系統(tǒng)。特別是隨著20世紀70年代微型計算機的誕生，更使溫室環(huán)境控制技術有了天翻地覆的變化。至20世紀80年代，以微型計算機為核心的溫室智能控制系統(tǒng)在國外一些國家已經(jīng)向完全自動化、無人化的方向發(fā)展。

總之，我國的智能溫室控制系統(tǒng)研發(fā)較晚，全面的環(huán)境控制技術研發(fā)才剛開始。同國外先進化的水平比較，還滯留在初級階段。

1.3 主要的研究內(nèi)容

本設計主要完成了三方面的工作：

①確定整體的設計方案；

②是設計傳感器的軟硬件系統(tǒng)；

③是設計單片機及通信接口。

本文針對溫室內(nèi)存在的諸多相互影響和制約的因素，設計出了基于單片機AT89S52的智能化溫室控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合了信息采集技術、信息傳輸技術、信息存儲技術及信息處理技術，可以對農(nóng)作物的生長情況做到全面、實時監(jiān)測，實現(xiàn)了溫室環(huán)境檢測智能化。

2 智能化溫室控制系統(tǒng)的整體設計及相關技術研究

在外界環(huán)境中，溫度作為影響植物生長環(huán)境的主要因素，植物在在生長過程中的一切生物化學作用，都應該在適宜溫度條件下進行，溫度因素在空間上隨著緯度和海拔的變化而變化，在時間上會由于四季及晝夜的改變而變化，不同品種的農(nóng)作物對環(huán)境溫度的要求也有所不同，相同品種處在不同生長階段農(nóng)作物對溫度亦有不同的要求，因而智能化溫室控制系統(tǒng)的設計就顯得尤為重要。

2.1 系統(tǒng)功能設計

智能化溫室控制系統(tǒng)的主要功能有以下幾方面：

①首先系統(tǒng)要實現(xiàn)對室內(nèi)溫度參數(shù)的實時采集；

②系統(tǒng)采用RS-232串行通訊方式，使得通信系統(tǒng)具有較高的可靠性和靈敏度、較好的實時性和較強的抗干擾能力；

③系統(tǒng)設備能夠?qū)崿F(xiàn)存儲、遠程通信等功能；

④在溫度超限時實現(xiàn)報警；

⑤系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長時間測量數(shù)據(jù)并記錄。

2.2 系統(tǒng)設計原則

溫室控制系統(tǒng)的設計應保證系統(tǒng)具有可靠性、易于操作、高性價比等優(yōu)點。

2.2.1 可靠性

在實際應用中，系統(tǒng)的可靠性是實際應用的前提，設計時提高系統(tǒng)的可靠性一般從以下幾個方面著手：選用性能較好的元器件；在設計電路板時不要胡亂布線且接地處設計要合理；要在容易受干擾的地方采取適當?shù)目垢蓴_措施來保證系統(tǒng)的可靠性。

2.2.2 易于操作

系統(tǒng)操作和維護方便在設計系統(tǒng)時，應想辦法盡量將復雜的操作內(nèi)置化，這樣能方便不同階層的人使用。

2.2.3 高性價比

系統(tǒng)控制芯片為單片機，單片機不僅體積小、功耗低，其最大的優(yōu)勢是其性價比高。性價比是決定單片機是否能夠廣泛使用的一個極為關鍵的因素。

2.3 系統(tǒng)設計方案

溫室控制系統(tǒng)單片機為控制核心，其中測量溫度采用DS18B20溫度傳感器作為測量元件，構成了智能溫度控制系統(tǒng)。溫室控制系統(tǒng)具有溫度測量電路、數(shù)據(jù)的存儲及顯示電路，語音報警電路等。系統(tǒng)設計方案，如圖1所示。

3 硬件設計

本系統(tǒng)是以單片機為核心，它可以完成溫濕度的采集、處理、顯示并自動控制等功能。其硬件電路由溫濕度傳感器、RS-232串口通信、單片機和計算機三部分構成。單片機通過對溫度傳感器DS18B20進行編程來獲取溫度值，并將數(shù)值通過串口通信傳送給計算機。

計算機主要是進行編程，控制溫度的顯示和報警等。經(jīng)過綜合考慮，最終我們選用AT89S52為微處理器。

DS18B20的測溫原理，如圖2所示。

4 軟件設計

能化溫室控制系統(tǒng)的整體功能的實現(xiàn)是在程序的控制下完成的，溫室控制系統(tǒng)采用模塊化設計，溫室控制系統(tǒng)的軟件設計與硬件設計思想一致，系統(tǒng)針對不同的功能將系統(tǒng)分成各種不同的程序模塊，并對其分別進行編程、修改與調(diào)試，系統(tǒng)通過主程序、中斷處理程序來實現(xiàn)對各程序模塊調(diào)用，最終其連接起來完成整個智能化溫室系統(tǒng)的功能。

軟件部分采用程序模塊化的方法將程序分為幾個程序模塊，然后針對每個模塊分別設計程序，使各模塊結(jié)合起來實現(xiàn)協(xié)調(diào)工作，最終實現(xiàn)對溫室中溫度的實時控制。智能化溫室控制系統(tǒng)由多個獨立的子程序構成，各個子程序之間通過軟件接口相連，這樣既便于連接、調(diào)試，也便于修改和移植。智能化溫室控制系統(tǒng)的軟件部分主要完成數(shù)據(jù)的處理運算、實現(xiàn)通信聯(lián)機、實時數(shù)據(jù)顯示和采集，系統(tǒng)參數(shù)的設置、語音報警等。智能化溫室控制系統(tǒng)測控軟件主要與硬件系統(tǒng)相結(jié)合，共同完成對系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)的實時采樣、實時處理數(shù)據(jù)以及與PC或移動終端通信等功能， 軟件系統(tǒng)也能夠根據(jù)模塊程序自動將結(jié)果與設定的閥門報警值進行比較， 若檢測的值超過設定的閥門值， 系統(tǒng)將啟動報警電路報警。

主程序模塊的主要功能是調(diào)用各種數(shù)據(jù)處理子程序和實現(xiàn)智能化溫室控制系統(tǒng)的自檢功能，通過主程序?qū)ψ映潭鹊恼{(diào)用來實現(xiàn)打開濕簾泵、啟風機和關閉遮陽網(wǎng)等降低溫度措施。在溫度低于程序?qū)厥铱刂葡到y(tǒng)設定值后，通過主程序?qū)ψ映潭鹊恼{(diào)用來實現(xiàn)打開遮陽網(wǎng)和補光燈等措施。這樣就使得各程序模塊有清晰架構，無論是維護還是修改都非常便捷。主程序程序框圖，如圖3所示。

5 仿真與調(diào)試

繪制完電路圖后，需要Keil已編譯寫好的AT89S52的設計程序，將鼠標移動至AT89S52 芯片上，雙擊即可完成程序的添加。當雙擊時，會進入一個設置的對話框，在對話框中可以設置單片機系統(tǒng)的晶振頻率，在這同時可以設置輸入程序的路徑，單擊OK鍵就能夠完成輸入設置，并將已編譯好的程序添加到AT89S52中，當再回到Proteus設計電路界面時，左鍵點擊位于Proteus主界面左下方的開始按鈕，這樣就可以進行電路仿真。Proteus實現(xiàn)的是交互式仿真，在仿真進程中能夠根據(jù)系統(tǒng)的需要操作各開關、控制按鈕等器件，系統(tǒng)會真實地反映出仿真結(jié)果。在仿真開始后，通過程序編譯來設置上下限溫度，當溫度值超出或低于所設定的范圍時，就會啟動報警系統(tǒng)。

設置溫度上限為25 ℃，溫度下限為10 ℃，如圖4所示，此時溫度是43 ℃，高于上限溫度，此時啟動報警系統(tǒng)，看到警燈亮報警。

6 結(jié) 語

本文針對溫室大棚測控系統(tǒng)的研究，運用了單片機技術、通信技術、傳感器技術、電子技術和自動化等專業(yè)知識。在設計和開發(fā)的過程中，綜合目前一些先進的測控理念并緊密結(jié)合溫室大棚的實際情況。本文遵循系統(tǒng)的需求，進行總體分析與設計、模塊化設計、詳細設計，并對系統(tǒng)的可靠性和抗干擾進行了設計。

參考文獻：

[1] 于海業(yè).發(fā)達國家溫室設施自動化研究的現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)工程學報， 1997，（3）.

實驗室自動化設計范文第4篇

【關鍵詞】數(shù)字示波器；現(xiàn)代測量工具；自動校準軟件；理論基礎

一、引言

所謂自動化校準系統(tǒng)，就是指在較少的外界干擾下，對測量結(jié)果進行自動化處理和測量，是一種高效的提高產(chǎn)品質(zhì)量的工具。作為ATS（自動測試系統(tǒng)）系統(tǒng)的重要組成部分，自動化校準系統(tǒng)通常由控制器、接口、測試軟件、微處理器以及程控開關等構成。隨著工業(yè)領域?qū)y量的精度要求越來越高，對數(shù)字示波器自動化校準系統(tǒng)的研究顯得十分必要。性能良好的示波器對于工業(yè)生產(chǎn)的模擬測試、調(diào)試開發(fā)來說至關重要，它通常按照正弦、方波和脈沖三種形式輸出信號，由于其具備遠程控制能力，并兼具各種設備的通用性和準確性，因此對于判斷機器故障和分析原因來說具有很高的效率。就我國數(shù)字示波器校準儀的發(fā)展現(xiàn)狀來看，中國計量科學研究院和華東高新技術開發(fā)有限公司處于領先地位，其合作研制而成的POC-3型程控數(shù)字示波器校準儀能夠?qū)Ω鞣N類型的示波器進行自動化校準，由于特制了微處理器，它能夠直接測量100Mv-100V的脈沖電壓，在示波器的自動校準領域是一個飛躍。

二、數(shù)字示波器自動化校準軟件的工作原理

示波器從誕生到發(fā)展已有近一個世紀的歷史，是目前脈沖測量技術中應用最廣的觀測儀器，因其速度快、頻帶寬，數(shù)字示波器不僅具有電流表和電壓表無法替代的功能，還能憑借其靈敏度調(diào)制信號的參數(shù)，這種智能化的儀器在當今社會得到廣泛應用。下面，我們就數(shù)字示波器自動化校準軟件的工作原理進行簡要分析。

（一）數(shù)字示波器自動化校準系統(tǒng)的構成要素

數(shù)字示波器自動化校準軟件具有復雜的系統(tǒng)構成，通常包括控制器、測試軟件、程控器、執(zhí)行元件、微處理器等，在其工作時，要將接口與總線連接起來方便傳輸。由于每次都會接受不同的任務，示波器的I/O接口有不同的型號，如GPIB、IEEC2388.2、LAN、R7-121C等。其中GPIB是通用接口總線，采用鈦合金材質(zhì)制作而成，其傳輸速度達2M/s。后來，IEEC2388.2問世，較之GPIB，它提高了傳輸?shù)姆€(wěn)定性，也增加了更多的寄存器操作指令。R7-121C指的是異步傳輸?shù)臉藴驶涌?，其引腳分為兩種不同型號，一個是DB-9，另一種是DB-25，后者是前者的改良版，在抗干擾能力上更勝一籌。

（二）數(shù)字示波器自動檢測系統(tǒng)的原理

數(shù)字示波器的自動檢測系統(tǒng)主要分為硬件和軟件兩大部分，前者包括多功能校準儀、微型計算機和打印機，后者包括信號匹配器和GPIB。在微型計算機的遠程控制下，先要按照時間系數(shù)掃描時標信號，在根據(jù)正弦信號測定頻響和垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)，由于程序已被編程，因此數(shù)字示波器會根據(jù)信號依次響應脈沖波的頻率，當其檢測出數(shù)據(jù)結(jié)果時，會進行不確定度的分析，自動生成誤差報告，以判斷結(jié)果是否合格。

三、數(shù)字示波器自動化校準軟件的設計研究

下面，我們就數(shù)字示波器自動化校準軟件的設計進行如下探討。

（一）測控系統(tǒng)的模塊化設計

首先，示波器自動化校準測控軟件采用了模塊化的設計方案，它將整個系統(tǒng)分為若干模塊，各個模塊之間相互獨立互不干擾，分別進行文件、瀏覽器、儀器以及數(shù)據(jù)庫的管理，分工明確。各自獨立的實現(xiàn)示波器的校準以及數(shù)據(jù)處理功能。整個測控校準系統(tǒng)設計采用的是TOP――DOWN原則，每個模塊都由主程序統(tǒng)一操控管理，使其具有良好的內(nèi)斂性和清晰度，升級也更為容易。其操作流程主要如下，先由示波器檢定員根據(jù)用戶名登陸系統(tǒng)，再根據(jù)示波器的初始化數(shù)據(jù)選擇合適的參數(shù)，進行誤差范圍的設置，再由示波器取讀數(shù)據(jù)并校準，看數(shù)據(jù)是否超過了規(guī)定的誤差范圍，最后進行數(shù)據(jù)處理和儲存，并輸出結(jié)論。

（二）自動化校準軟件的結(jié)構設計

數(shù)字示波器自動化校準軟件共包含四個有機組成部分，第一是系統(tǒng)的預設軟件，是示波器的總程控樞紐。第二是數(shù)學示波器的選擇程序，其選擇程序大多是半自動的，無需手控調(diào)節(jié)，這對操作的穩(wěn)定性和一致性提出了很高的要求，根據(jù)不同的檔級，軟件能對其進行合理的組合編制，對于操作者來說使用非常便利。第三是校準軟件的主體，其中參數(shù)在軟件中起到?jīng)Q定性作用，由于一般情況下菜單的操作組分為水平、垂直和觸發(fā)三組，可根據(jù)操作組選擇參數(shù)的偏轉(zhuǎn)系數(shù)和帶寬值，并統(tǒng)一填入模板，方便日后的編寫。值得注意的是，數(shù)據(jù)的采集通常需要一定的等待時間，在波形穩(wěn)定的前提下 需要盡可能的縮短時間以滿足誤差處理的修約規(guī)定。最后一部分是文件的儲存和管理，操作者只需按照儀器的提示，依次對示波器的型號、編碼、校準日期等信息輸入即可，軟件會自動將其生成索引目錄，并導入檢測數(shù)據(jù)中心。

四、總結(jié)

綜上所述，作為自動化測試系統(tǒng)，數(shù)字示波器的應用已經(jīng)越來越廣泛，其自動化校準軟件經(jīng)過不斷的調(diào)試，在很大程度上提高了自動化檢定功能，其工作效率較之手動測量提高了二十倍以上，也填補了自動化測量的空白，對于其他類似的測量系統(tǒng)具有借鑒意義。

參考文獻

[1]姚洪奎.數(shù)字示波器自動化測試軟件系統(tǒng)設計與實現(xiàn).電子與通信工程.電子科技大學 ，2010（學位年度）.

[2]李憲優(yōu)，王玲，阮林波.數(shù)字示波器自動檢定方法與實現(xiàn) .《裝備指揮技術學院學報》，2010年2期.

實驗室自動化設計范文第5篇

關鍵詞：卷煙廠；物流自動化；系統(tǒng)設計

中圖書分類號：F426.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）32-0145-02

所謂卷煙廠中的物流自動化系統(tǒng)指的是在香煙的生產(chǎn)過程中對輔料和成品的運送實現(xiàn)自動化管理，減少生產(chǎn)中人員的使用，實現(xiàn)“無人車間”，以及實現(xiàn)系統(tǒng)管理的自動化。案例中，有一卷煙廠在成品輔料庫的物流項目管理中使用自動化系統(tǒng)，其指導思想為“高起點、高標準、取眾之長、總體布局、統(tǒng)一設計”。主要是對整個煙箱入庫系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，提高系統(tǒng)的各項功能，包括穩(wěn)定性及可靠性。

1 實例概況

1.1 自動化物流系統(tǒng)

①該卷煙廠的自動化系統(tǒng)主要有兩個部分組成：一是輔料存儲庫；二是成品存儲庫，輔料存儲庫及成品存儲庫都建立在卷煙廠內(nèi)部的聯(lián)合工房內(nèi)，各有4～6臺堆垛機所構成。來源于1層輔料庫房與3層裝料設備間的材料都需要運送到輔料存儲倉庫中，從生產(chǎn)線輸出的香煙放置于成品倉庫中。建成該廠房所使用的材料由輕型鋼結(jié)構組成，同時在庫房內(nèi)配備除潮設備與空調(diào)設備。

②2層屬于成品庫的入庫系統(tǒng)，它與裝備設備的出口相結(jié)合，通過煙箱的入庫系統(tǒng)進入庫中；1層屬于成品庫的出庫系統(tǒng)，產(chǎn)品經(jīng)過堆垛機出庫，在該過程中使用托盤，在最后階段經(jīng)過條形碼識別系統(tǒng)的鑒定和識別之后才將香煙送出廠。輔料入庫過程必須經(jīng)過1層和3層，3層入庫系統(tǒng)前方設置較大面積的人工配送區(qū)域，可以采用徑直小車將貨物直接運送入庫。在1層入庫的主要是煙箱和絲束包等產(chǎn)品，產(chǎn)品類型多樣化，必須通過4個入庫站臺，同時使用環(huán)穿小車將貨物送進。

③該系統(tǒng)是由西門子公司進過研究和開發(fā)而推出的工業(yè)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線由Pro-fibus構成，主控器件主要是有西門子公司開發(fā)研究的S7-400 PLC系列產(chǎn)品組成；分布式I/O產(chǎn)品支持Profibus總線設備的使用；條碼識別器和變頻器分別具有支持西門子公司產(chǎn)品的特殊接口；它是某一個特殊網(wǎng)站的從屬站點，能夠使網(wǎng)絡的使用更加方便，操作終端與工業(yè)以太網(wǎng)相連，形成一個標準化的控制網(wǎng)絡。卷煙廠物流自動化系統(tǒng)的控制配置分為三層：管理生產(chǎn)層、調(diào)度監(jiān)控層及控制設備層。管理生產(chǎn)層的工作內(nèi)容主要是管理計算機及其相關系統(tǒng)的運行；調(diào)度監(jiān)控層主要是對在卷煙廠物流系統(tǒng)中使用的計算機進行不定時的檢測和控制；控制設備層主要由各個子系統(tǒng)所構成，它主要有各個庫區(qū)如輔料進出庫區(qū)、AGV、成品出庫區(qū)及堆垛機等控制系統(tǒng)構成。

1.2 存在的問題

卷煙企業(yè)是一個季節(jié)性較強的單位，在卷煙行業(yè)的銷售旺季時，必須保證生產(chǎn)線的高度運轉(zhuǎn)，在銷售旺季時停產(chǎn)將會給煙草企業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失。作為整個煙箱入庫的物流系統(tǒng)，它是整個產(chǎn)品流通的渠道，一旦出現(xiàn)事故將會影響到企業(yè)的其他各項工作的實施。由表1可以看出，生產(chǎn)5億只香煙時，設備要停休1.2 h。造成煙箱入庫機器休息的原因主要是雜亂無章的信息、在機器操作過程中的機械手報問題、剔除煙箱運行中的障礙。對這些問題進行一定的分析，采用新的方法對卷煙企業(yè)的物流入庫系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進以提高系統(tǒng)的各個方面的性能。

2 自動化物流系統(tǒng)設計的完善措施

2.1 入庫系統(tǒng)控制程序的完善化

在煙箱的入庫過程中，掃碼器在工作過程中煙箱上的膠帶飄出使得系統(tǒng)識別錯誤，從而將一個煙箱誤認為兩個，這會使系統(tǒng)的信息混亂從而造成停機。該系統(tǒng)的工作是對條碼的識別做到對煙箱的分揀入庫，在識別發(fā)生錯誤的過程中重碼是一個較為嚴重的問題，在這個過程中需要相關人員對分揀系統(tǒng)進行檢驗和控制，在檢查和核對工作結(jié)束之后才能進行條碼的修改，這樣大大的增加了停機時間，使整個運送過程的生產(chǎn)效率降低。所以在入庫系統(tǒng)掃碼器旁設置一個具有特殊功能的操作按鈕，在該系統(tǒng)工作出現(xiàn)故障時，請工作人員就出現(xiàn)的問題進行處理，與此同時可以通過特殊操作按鈕的使用使系統(tǒng)恢復正常工作，從而節(jié)省在煙箱運輸過程中的時間。

在整個運送系統(tǒng)的工作過程中，在煙箱的運輸量較大時，很容易出現(xiàn)多個煙箱相連接的情況。這使得系統(tǒng)在讀取數(shù)據(jù)的過程中忽視第二個煙箱的信息，從而使得該信息丟失，在整個信息系統(tǒng)庫中無該煙箱的信息，這就會使整個系統(tǒng)信息出現(xiàn)嚴重的混亂情況，從而使系統(tǒng)發(fā)出警報，這樣在很大程度上造成生產(chǎn)效率低下。為了解決此問題的出現(xiàn)，需要增加擋板等功能將煙箱分開，同時使用交通控制程序，對堵塞情況分時間段控制。改進系統(tǒng)的工作之后，煙箱在運行過程中將自動分開，交通控制程序的使用能夠改善此種情況，分開相連接的煙箱，取得良好的運送效果。

2.2 噴膠系統(tǒng)的增設

在煙箱入庫停機過程中最為主要的原因是機械手真空故障，在該系統(tǒng)正常工作的過程中所使用的是進口的機械手。抓手是具有平面真空盤結(jié)構的。真空故障在整個系統(tǒng)的工作過程中出現(xiàn)問題的原因是由于真空吸盤在煙箱的抓起工作中不能很好的進行工作，這主要是由于煙箱頂部的硬度不夠造成的，同時真空不足的情況也很容易導致抓手工作失常。通過改造煙箱的質(zhì)量則在一定程度上會增加煙箱的生產(chǎn)成本，所以需要增設噴膠系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在煙箱表面噴射膠狀物增加煙箱蓋板的硬度，以解決該問題。該設備安裝在最后的工序中，但能夠起到較好的效果，使運輸系統(tǒng)高效的工作。

2.3 提高掃碼器的功效

在卷煙廠物流自動化系統(tǒng)的工作過程中主要工作在于一號工程碼與條碼在產(chǎn)品運輸過程中對香煙進行分類和入庫工作。無論品牌碼或者工程碼都要通過掃碼器讀取數(shù)據(jù)，但在工作的過程中，不同的煙箱條碼之間差異很大，在傳統(tǒng)煙廠物流自動化系統(tǒng)的工作過程中所用的SICK系列掃碼器不能達到運輸?shù)男枨?。所以在現(xiàn)在系統(tǒng)的工作中需要采用62X系列掃碼器，提高掃碼器的性能來改善錯誤的發(fā)生概率?？梢詮谋?中明確看出不同掃碼器的各項指標，62X系列掃碼器與42X存在著一些共同點如：分辨率等是一致的，但它的特殊功用在于增加了智能化的解碼器，將圖像重組技術融合于工作中，此外，對殘破程度嚴重或弄臟的條碼也具有較強的閱讀能力。

3 效果分析

由表3可以看出，在使用優(yōu)化改進的系統(tǒng)以后，原來因煙箱信息混亂以及真空故障等原因造成的系統(tǒng)運行時間縮短，即入庫時間有原來的1.2 h變成了現(xiàn)在的0.23 h.在一定程度上提高了系統(tǒng)的自動化水平，同時在一定程度上預防了煙箱混牌事故的發(fā)生，并且降低了系統(tǒng)的工作強度，提高了物流系統(tǒng)各個方面的工作性能。

4 結(jié) 語

采用新的優(yōu)化系統(tǒng)對卷煙廠的物流系統(tǒng)進行改造以后，在很大程度上提高了卷煙廠在物流自動化系統(tǒng)中的工作效率。同時使用一號工程碼與煙箱條碼對工作進行分類和管理，很大程度上提高了香煙產(chǎn)品在出入出庫工作中的效率，從而為卷煙廠物流系統(tǒng)自動化措施的實施提供了一定的參考依據(jù)。

參考文獻：

[1] 盧子奎，郭天文，羅旺春，等.卷煙工業(yè)企業(yè)自動化物流系統(tǒng)效能優(yōu)化[J].煙草科技，2010，（6）：26-29.