第05章流水线课后习题
第5章课后习题
1．填空题
(1) 衡量流水线性能的主要指标有
(2) 指令乱序流动可能造成
(3) 解决数据相关主要有
(4) 超标量处理机开发的是
行性。
(1). 吞吐率、加速比、效率
(2). 先写后读、先读后写、写写
(3). 推后分析、设置专用路径
(4). 空间、时间
2．假设一条指令的执行过程分为"取指令"、"分析"和"执行"三段，每一段的时间分别为△t、2△t和3△t。在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。
(1) 顺序执行方式。
(2) 仅"取指令"和"执行"重叠。
(3) "取指令"、"分析"和"执行"重叠。
第2题
(1) 顺序执行时每条指令用时=△t+2△t+3△t=6△t，
因此n条指令所需要的时间=6n*△t
(2) 第一条指令完成需要时间=△t+2△t+3△t=6△t，根据题义，下一条指令的"取指令"与上一条指令"执行"的最后一个△t重叠。因此，自从第一条指令完成后，每隔4△t完成一条指令。所以余下的n-1条指令用时(n-1)*4△t.
所以，n条指令所需要的时间=6△t+(n-1)*4△t=2(2n+1)△t。
(3) 第一条指令完成需要时间=△t+2△t+3△t=6△t，由于一条指令的"取指令"和"分析"阶段和下一条指令的"执行"阶段重叠，因此，此后每3△t 完成一条指令，余下的n-1条指令用时(n-1)*3△t.
因此n条指令所需要的时间=6△t+(n-1)*3△t=3(n+1)△t
3．用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算F＝。每个功能段的延迟时间均相等，流水线的输出端与输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算，画出流水线时空图，计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。
第3题
假设每个功能段的延迟时间为△t。
F＝=[(A1+1A2)+6(A3+2A4)+8(A5+3A6)]+9[(A7+4A8)+7(A9+5A10)]
由上面的时空图可以看出，在20△t时间内共完成9个加法操作。因此：
吞吐率为：TP= 9/20=0.45
加速比为：Sp= 9*5/20=2.5
效率为：E= 45/(20*5)=45%
4．设有一个15000条指令的程序在一台时钟速率为25MHz的线性流水线处理机上执行。假设该指令流水线有5段，并且每个时钟周期发射一条指令。忽略由于转移指令和无序执行造成的损失。
(1) 用该流水线执行这一程序，并用流过延迟与其相等的一个等效非流水线处理机执行同一程序，将两者加以比较，并计算其加速比。
(2) 该流水线处理机的效率是多少？
(3) 计算该流水线的吞吐率。
第4题
(1) 等效的非流水处理机执行一条指令需要的时间是5个时钟周期。依照加速比定义，
(2) 效率E为
(3) 吞吐率TP为
5．设有5段流水线处理机的预约表如下：
(1) 列出禁止等待时间和冲突向量集。
(2) 画出状态转换图，说明不引起流水线冲突的所有可能的启动序列（循环）。
(3) 根据状态图列出所有简单循环。
(4) 从简单循环中找出迫切循环。
(5) 此流水线的最小平均等待时间(MAL)是多少？
(6) 使用此流水线时，列出可允许的最小恒定循环。
(7) 该流水线的最大吞吐率是多少？
(8) 如果使用最小恒定循环，则吞吐率是多少？
1 2 3 4 5 6
S1 X X
S2 X X
S3 X
S4 X
S5 X X 第5题
(1) 禁止等待时间是：3，4，5。冲突向量为(11100)。
(2) 状态转换图如下所示：
(3) 简单循环如下：(1，1，6)，(2，6)，(6)，(1，6)
(4) 迫切(最小启动)循环为(1，1，6)
(5) 最小平均等待时间MAL为
(6) 最小恒定循环为(6)。
(7) 设该流水线的时钟周期为τ，则该流水线的最大吞吐率TP MAX为
(8) 使用最小恒定循环时，设该流水线的时钟周期为τ，该流水线的吞吐率为
6．下列汇编代码在一台3段流水线处理机上执行，每一段都有冒险(相关)检测和分解。这三段是取指令、取操作数（根据要求取一个或者多个）和执行（包括写回操作）。试说明在代码执行中所有可能的相关情况。
Inc R0/R0←(R0)+1/
Mul ACC,R0/ACC←(ACC)×(R0)/
Store R1,ACC/R1←(ACC)/
Add ACC,R0/ACC←(ACC)+(R0)/
Store M,ACC /M←(ACC)/
第6题
我们首先给上面的指令序列编号如下：
I1：Inc R0 /R0←(R0)+1/
I2：Mul ACC,R0 /ACC←(ACC)×(R0)/
I3：Store R1,ACC /R1←(ACC)/
I4：Add ACC,R0 /ACC←(ACC)+(R0)/
I5：Store M,ACC/M←(ACC)/
我们使用IF、OF和EX来分别代表流水线的取指令、取操作数和执行三段。下面的图表显示了执行的序列：
图中的箭头方向是同一条指令在流水线中的流动方向，从图中我们可以看出：
在t3时刻：O(I1)∩ I(I2)= {R0} ，会发生RAW相关；
在t4时刻：O(I2)∩ I(I3)= {Acc} ，会发生RAW相关；
在t6时刻：O(I4)∩ I(I5)= {Acc} ，会发生RAW相关。
其中我们用O(I1)表示指令I1的输出寄存器(如R0表示寄存器，而Acc表示表示累加器)，I(I2)表示指令I2的输入寄存器。
下面的调度方法能够避免相关的发生：
其中，Stall表示流水线停顿，通过这种方法，可以避免相关的发生。
7．设有4段流水线处理机如下，此流水线的总求值时间为6个时钟周期，所有相继段必须在每个时钟周期之后才能使用。
(1) 列出这一流水线的4行六列预约表。
(2) 列出任务启动之间的禁止等待时间集。
(3) 画出表示所有可能的等待时间循环的状态图。
(4) 根据状态图列出所有的迫切（最小启动）循环。
(5) 最小平均等待时间值是多少？
第7题
可能会有多种方案。
答案一：
(1) 预约表如下所示：
1 2 3 4 5 6
S1 X X
S2 X X S3 X
S4 X
(2) 禁止等待时间为：4，冲突向量为：(1000)。
(3) 状态转移图如下：
(4) 简单循环如下所示：
(1，5)，(1，1，5)，(1，1，1，5)，(1，2，5)，(1，2，3，5)，(1，2，3，2，5)，(1，2，3，2，1，5)，(2，5)，(2，1，5)
(2，1，2，5)，(2，1，2，3，5)，(2，3，5)，(3，5)，(3)，(3，2，5)，(3，2，1，5)，(3，2，1，2，5)，(5)，(3，2，1，5)
(5) 最小启动循环如下：
(1，1，1，5)和(1，2，3，2)
(6) 平均最小等待时间为：
(7) 最大的吞吐量为：
答案二：
(1) 预约表如下所示：
1 2 3 4 5 6
S1 X X
S2 X X X S3 X X
S4 X
(2) 禁止等待时间为：2和4，冲突向量为：(1010)。
(3) 状态转移图如下：
(4) 简单循环如下所示：
(3)，(5)，(1，5)和(3，5)
(5) 最小启动循环如下：(1，5)和(3)
(6) 最小平均等待时间为：
(7) 最大吞吐量为：
8．三条功能流水线f1，f2和f3可用下面的预约表来描述：
用这三条流水线还可形成一个组合流水线网络如下：
通过此组合流水线的每个任务按以下的次序使用流水线：第一是f1，其次是f2和f3，再是f1，然后得到输出。双多路转换器从（A,B）或（X,Y）中选择一对输入，并把他们输入给f1。组合流水线的使用也是用组合的预约表来描述的。
(1)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
S1 X
S2 X
S3 X
T1
T2
T3 X
U1 X
U2
U3
(2) 写出禁止启动循环和初始冲突向量。
(3) 画出能清楚表示所有等待时间循环的状态图。
(4) 列出所有简单循环和迫切（最小启动）循环。
(5) 计算此组合流水线的MAL和最大吞吐率。
第8题
(1) 预约表如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
S1 X X
S2 X X
S3 X X X X
T1 X X
T2 X
T3 X
U1 X X
U2 X
U3 X
(2) 禁止等待时间为：8，1，7，9，3，2；
初始冲突向量为：(111000111)
(3) 状态转换图如下：
(4) 简单循环为：(5)，(6)，(10)，(4，6)，(4，10)，(5，6)，(5，10)；
其中最小启动循环为：(5)和(4，6)；
(5) 最小平均启动距离为：
(6) 最大吞吐量为；
9．假设一个四段流水线（其时钟周期τ=20ns）的预约表如下：
1 2 3 4 5 6
S1 X X
S2 X X
S3 X
S4 X X
(1)哪些是禁止等待时间和初始冲突向量？
(2)(2) 画出调度该流水线的状态变换图。
(3)(3) 确定与最佳迫切循环相关联的MAL。
(4)(4) 确定与MAL和给定的τ相对应的流水线吞吐率。
(5)(5) 确定该流水线的MAL下限。从上面的状态图你得到最佳等待时间了吗？如果允许你在上面的流水
线中插入一个非计算延迟段，使最短迫切循环中的等待时间为1，其目的是要产生一张新的预约表，以获得下限最佳等待时间。
(6)(6) 画出5行7列修改后的预约表。
(7)(7) 为得到最佳循环画出新的状态变换图。
(8)(8) 根据状态图列出所有的简单循环和迫切循环。
(9)(9) 证明新的MAL等于下限。
(10)(10) 这条流水线的最佳吞吐率是多少？与上面的吞吐率相比，改善的百分比是多少？
第9题
(1) 禁止等待时间为：1，2，5；
初始冲突向量为：（10011）；
(2) 状态转移图如下：
(3) 最小平均等待时间为：
(4) 最大吞吐量为：
(million operation per second)
(5) 最小的平均等待时间为2，因此，这种调度方法不是最优的。
(6) 插入非计算性延迟后，预约表如下所示：
1 2 3 4 5 6 7
S1 X X
S2 X X
S3 X
S4 X X
D X
(7) 状态转换图变成如下所示：
(8) 简单循环如下：
（4），（5），（7），（3，1），（3，4），（3，5，4），（3，5，7），（1，7）（5，4），（5，7），（3，7），（1，3，4），（1，3，5，4），（1，3，5，7）（1，3，7），（1，4，3），（1，4，4），（1，4，7），（5，3，4），（5，3，7）（5，3，1，7）
其中最小启动循环为（1，3）
(9) 此时的最小启动距离为：
(10) 此时的最大吞吐率为：
10．假设分支概率（相对于所有的指令）为：条件分支20%，跳转和过程调用：5%，其中，条件成功分支有60%可能执行。在一个4段的流水线中，如果分支指令在第2个时钟周期末决定是否是条件失败分支，在第3个时钟周期末决定是否是条件成功分支。假定第1个时钟周期的操作和条件分支无关，并且忽略其他流水停顿，那么，如果没有控制相关的话，处理器能快多少？
第10题
我们使用加速比来衡量控制相关引起的流水线的效率下降。考虑如下的公式：
这个公式中假设输入的任务数目足够多，并且我们假设所有的流水线停顿都由控制相关引起（因为我们只关心控制相关），而式中的流水线平均停顿数定义为平均每条指令执行过程流水线停顿的时钟周期数，该公式可以看成是流水线加速比公式的极限情况。
理想状态下，如果没有控制相关，也就没有流水线停顿，于是，有
为了得到因为控制相关引起的流水线平均停顿数，我们需要三方面的信息：
(1) 我们需要知道程序中的控制流指令类型。本题中有三种：条件分支发生，条件分支不发生，跳转和子程序调用。
(2) 我们需要知道每一种控制流指令引起的流水线平均停顿数。我们假设流水线的四段分别为IF、ID、EX 和WB（分别代表取指令、指令分析、指令执行和写回）。
首先我们考虑跳转和调用的情形。如下面的表所示：
指令 1 2 3 4 5 6
跳转或调用IF ID EX WB
i+1 IF IF ID EX
i+2 stall IF ID ……
i+3 stall IF ……
由于流水线的第一级总是可以提前进行（即不管下一条指令的内容），所以在第2个时钟周期（相对于跳转或调用指令），下一条指令依然进入IF段（因为此时i+1指令的地址是这时知道的唯一一个可以用
来更新PC的地址），在第2个时钟周期末，跳转和调用的目的地址已经确定，所以流水线在第三个时钟周期再次执行IF以取回正确的指令，这样引起了一个时钟周期的停顿。
条件分支发生的情形如下表：
指令 1 2 3 4 5 6
发生的条件分支IF ID EX WB
i+1 IF stall IF ID
i+2 stall stall IF ……
i+3 stall stall ……
因为条件分支的目的地址在第3个时钟周期末才能决定，所以出现了2个时钟周期的停顿。
条件分支不发生的情形如下表：
指令 1 2 3 4 5 6
不发生的条件分支IF ID EX WB
i+1 IF stall ID EX
i+2 stall IF ID ……
i+3 stall IF ……
注意到第2个时钟周期取到的是下一条顺序指令，也就是不发生的分支的目标地址，而且由于条件分支的目的地址在第3个时钟周期末确定，所以会产生一个时钟周期的流水线停顿。
(3) 各种控制流指令发生的概率。题目已经给出了数据，所以，实际的平均停顿数为：
由此，实际的流水线加速比为：
比较理想情况和实际情况，我们可以得到如果没有控制相关的情形下，在现有的系统基础上得到的加速比为：
11．设有两个4段流水线加法器和若干个非计算延迟单元，每个延迟单元有一个单位的时间延迟。
(1) 用已有的加法器和延迟单元构成一个组合流水线部件，试对以下表达式求值：
，对于所有的。组合流水线接收相继输入a(i)，对于。
(2) 设有第三个4段流水线加法器，用这第三个加法器来扩大题(a)中的设计，使之能计算以下的递归表达式：，对于所有的。注意，
，其中b(i)是由题(a)中的组合流水线产生的。
第11题
(1) 组合流水线:
(2) 第三个加法器的连接:
12．比较度为（m，n）的超流水线超标量处理机与度为（1，1）的基准表量处理机的性能。在下述限制情况下，试分析下面公式的加速比表达式：
（1）在1≤m≤4和1≤n≤6的范围内，对加速比S(m,n)最大化后的最佳流水线段数是多少？
（2）阻碍超标量度m增长的实际限制是什么？
（3）阻碍超流水度n增长的实际限制是什么？
第12题
(1) 对于给定的m和n的范围，我们有不等式：
我们对超流水超标量机的加速比公式进行改写如下：
根据上面的公式，可以知道当mnk取最小值时，S(m,n)有最大值，因此，为了使加速比最大，流水线的段数应该是1。
(2) 指令级的并行度限制了超标量度的增长。
(3) 时钟多相的技术（各部件间的同步存在困难）限制了超流水度的增长。
13．在一台单流水线处理机上执行下面的程序。每条指令都要经过"取指令"、"译码"、"执行"和"写结果"4个流水段，每个流水段的延迟时间都是5ns。在"执行"流水段，LS部件完成LOAD和STORE操作，其他操作都在ALU部件中完成，两个操作部件的输出端有直接数据通路与任意一个操作部件的输入端相连接，ALU部件产生的条件码也能够直接送入控制器。
1：SUB R0, R0 ;R0←0
2：LOAD R1, #8 ;R1←向量长度8
3：LOOP：LOAD R2, A(R1) ;R2←A向量的一个元素
4：MUL R2, R1 ;R2←(R2)×(R1)
5：ADD R0, R2 ;R0←(R0)＋(R2)
6：DNE R1, LOOP;R1←(R1)－1,若(R1)≠0转向LOOP
7：STORE R0, S ;保存结果
(1)采用静态分支预测技术，每次都预测转移不成功。画出指令流水线的时空图（中间部分可以省略，图中可用指令序号表示），计算流水线的吞吐率和加速比，并分别计算译码部件和ALU部件的使用效率。
(2)采用静态分支预测技术，每次都预测转移成功。计算指令流水线的吞吐率和加速比，并分别计算译码部件和ALU部件的使用效率。
(3)为了采用指令取消技术，请改写上面的程序，并计算程序的执行时间。
第13题
(1)采用静态分支预测技术，每次都预测转移不成功。
(2)采用静态分支预测技术，每次都预测转移成功。
(3)采用指令取消技术。
SUB R0, R0;R0←0
LOAD R1, #8;R1←向量长度8
LOAD R2, A(R1) ;R2←A向量的一个元素
MUL R2, R1;R2←(R2)×(R1)
LOOP：ADD R0, R2;R0←(R0)＋(R2)
DNE R1, LOOP;R1←(R1)－1,若(R1)≠0转向LOOP
LOAD R2, A(R1) ;R2←A向量的一个元素
MUL R2, R1;R2←(R2)×(R1)
STORE R0, S;保存结果
程序的执行时间为：5ns×40＝200ns
14．在一台每个时钟周期发射两条指令的超标量处理机上运行下面一段程序。所有指令都要经过"取指令"、"译码"、"执行"和"写结果"4个阶段，其中，"取指令"、"译码"和"写结果"三个阶段各为一个流水段，其延迟时间都为10ns。在"执行"阶段，LOAD操作和AND操作各延迟10ns，ADD操作延迟20ns，MUL操作延迟30ns，4种操作部件各设置一个。ADD部件和MUL部件都采用流水线结构，每一级流水线的延迟时间都为10ns。
n1 ：LOAD R0, A ；R0←主存(A)单元
n2 ：ADD R1, R0；R1←（R1）＋（R0）
n3 ：LOAD R2, B；R2←主存(B)单元
n4 ：MUL R3, R4；R3←（R3）×（R4）
n5 ：AND R4, R5；R4←（R4）∧（R5）
n6 ：ADD R2, R5；R2←（R2）＋（R5）
(1)列出这个程序中所有的数据相关，包括写读数据相关、读写数据相关和写写数据相关。
(2)如果所有运算型指令都在"译码"流水段读寄存器，在"写结果"流水段写寄存器，采用顺序发射顺序完成调度方法，画出流水线的时空图，并计算执行这个程序所用的时间。
(3)如果所有运算型指令都在"译码"流水段读寄存器，在"写结果"流水段写寄存器，采用顺序发射乱序完成调度方法，画出流水线的时空图和各条指令完成的时间图，并计算执行这个程序所用的时间。
(4)如果每个操作部件的输出端都有直接数据通路与输入端相连，采用顺序发射乱序完成调度方法，画出流水线的时空图和各条指令完成的时间图，并计算执行这个程序所用的时间。
第14题
(1) 指令n1与n2之间有关于寄存器R0的写读数据相关，
指令n3与n6之间有关于寄存器R2的写读数据相关，
指令n4与n5之间有关于寄存器R4的读写数据相关，
指令n3与n6之间有关于寄存器R2的写写数据相关。
(2)采用顺序发射顺序完成调度方法的流水线时空图。
执行这个程序共用130ns。
(3)采用顺序发射乱序完成调度方法的流水线时空图。
各条指令完成的时间图
执行这个程序共用90ns。
工业机器人的自动生产线组建技术
工业机器人的自动生产线组建技术 发表时间：2019-08-11T11:35:42.743Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：刘镜钊[导读] 完成基于工业机器人的自动生产线控制架构设计，该控制架构对相关的工业机器人生产线组建控制具有一定的借鉴意义。 广东利迅达机器人系统股份有限公司摘要：现代科技的发展给人们生活带来了许多便利，越来越自动化的高科技服务于人们生活，使得人们生活质量得到不断的提高。同时，依靠现代科技在工业生产自动化的程度也越来越高，其中机器人就是最典型的代表。在工业自动化生产线上以机器人为核心成为工厂发展不可逆转的趋势，机器人的自动化将会更好的服务于生产建设中。工业机器人作为先进制造技术和自动化的典型代表，不仅对于先进 制造业的发展具有重要的作用，而且对于高科技产业和传统产业的发展具有显著的促进作用。关键词：工业机器人；自动化生产技术；研究 作为新兴的高新技术产业和智能化产业，工业机器人产业具有一般的高新技术产业所表现的高投入、高技术、高风险、高回报等特征。随着我国制造业的不断升级，工业机器人在现今生产企业中占据着越来越重要的地位。工业机器人的自动生产组建技术是工业机器人应用的核心技术，通过对机器人的不断研究以实现工业机器人的生产组建设计。现如今，我国工业大规模的发展，人力成本在不断的增高，在日益激烈的市场竞争中，在生产过程中不断提高其生产效率、降低生产成本、有效提高产品质量是目前各制造业发展面临的主要严峻问题。在现代信息工业背景下，各个工业生产都特别将工业机器人应用于生产建设，目前，工业机器人在发达工业国家，已成为企业必不可少的设备之一。就我国而言，工业机器生产技术还处于比较低端的水平，所以文章通过对机器人在工业生产的技术进行简单的分析研究，希望和大家一起交流讨论学习。1工业机器人背景与技术认识工业机器人是广泛使用的能够自主动作，且多轴联动的机械设备。它们在必要情况下配备传感器，其动作步骤包括灵活的转动都是在其编程控制的。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具，以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。技术本质反映了人对自然的能动关系，其包括主要三种要素：材料、动力、控制。工业机器人的制作要求应满足其中以下的主要要求：安装面积小，工作空间大，快速完成任务。根据要求，材料应该选择高强度的不锈钢作为机械本体，以满足结构紧凑的要求。动力应选用电力系统，以满足快速响应的要求。控制则选用自动化电脑操作，以满足定位精度搞的需要。 2 工业机器人的构造 工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和传感装置构成，是一种防人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的光仪点一体化自动化生产设备，特别适用于工厂的多量高质的工业大生产，能按时完成工业任务的高效生产的机器人。 2.1 操作机 通过有限元分析、模态分析及其仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机基本能实现优化设计。 2.2 控制器 通过软件和全数字操控，实现对机器人自动化的操作，随着科学技术的发展，控制器的性能也在不断的提高和发展，它能实现对机器人全方位精准的控制，以达到其目的和要求。 2.3 传感配置 激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，这样就提高了机器人的作业性能和对环境的适应性能。 2.4 并联机构 采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。 2.5 网络通信 机器人控制器以实现了网络的连接，这样使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备的发展。 3 自动化生产线组建研究的技术机器人在自动化生产的应用典型就是自动化生产线成套装备。自动化成套装备是指以机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。它是先进制造装备的典型代表，是发展先进制造技术实现生产线的数字化和网络化的智能化的重要手段。那么它的技术其主要表现在以下几个方面：（1）利用现代网络技术进行远程控制，对工业机器人进行操作控制，实现生产线在线检测和监控，对产品进行质量监控，使得产品的质量得到有效的保证，这样既有利于生产的自我控制和调整，同时，也保证其生产效率。（2）建立起资源管理信息系统，对产品制造工艺和企业的资源管理进行相互连接，对产品工业技术进行不断更新和提高，从而达到对生产技术的实时监测，这样保证了该企业产品制造的全制动化信息平台。（3）利用定位系统对生产线进行快速整定，建立起完整的制造过程信息技术。这样既方便实现生产线现场安装精度测试技术，又达到完全的透明。通过实现网络控制管理智能技术，对各个环节进行指导处理，这样就能及时性的处理临时性的问题。（4）自动化柔性生产系统管理技术。企业生产流程中管理与控制信息的集成，是实现企业管理控制一体化和柔性自动化的基础。通过这技术分析，建立一种信息集成系统结构及其功能模型，提出现场总线的开放式控制系统，建立控制系统分层式体系结构，使其与信息管理系统实现无缝接口。我国在近几年机器人自动化生产已经不断出现，并给用户带来了显著效益。目前我国已经建立了多条弧焊机器人生产线、装备机器人生产线、喷涂生产线和焊装生产线。随着我国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化线的设厂也会越来越大，并逐渐成为自动化生产线的主要方式。我国机器人自动化生产线装备市场刚刚起步，而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，这就给机器人自动化生产线研究开发者带来了巨大商机。4工业机器人的组建生产线技术
电力系统自动化实验报告
电力系统自动化报告 学院: 核技术与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 2011060505班 学号: 3201106050504 姓名: ~~~~~~ 指导老师: 顾民 完成时间: 2014年4月30日
电力系统自动化实验报告 实验一发电机组的启动与运转实验 一、实验目的: 1．了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。 2．熟悉发电机组中原动机（直流电动机）的基本特性。 3．掌握发电机组起励建压，并网，解列和停机的操作。 二、原理说明: 在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。 THLZD-2型电力系统综合自动化实验台输电线路的具体结构如下图所示： 调速系统的原理结构图：
励磁系统的原理结构示意图 三、 实验内容与步骤： 1．发电机组起励建压
接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 ⑵将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。 ⑶按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开机默认方式为“自动方式”。 ⑷按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁，表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm 时，THLWT-3 型微机调速装置面板上的增速灯熄灭，启动完成。 ⑸当发电机转速接近或略超过1500rpm 时，可手动调整使转速为1500rpm，即：按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3 型微机调速装置面板上的“＋”键或“－”键即可调整发电机转速。 ⑹发电机起励建压有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动起励建压；一是常规起励建压；一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置，此处设定为发电机额定电压400V，具体操作如下： ①手动起励建压 1) 选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手动 调压”，“励磁电源”旋钮旋到“他励”。 2) 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开”。 3) 建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压）达到设定的发电机电压。
自动化生产线实验指导书
目录 第一章 MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统产品简介 (2) 一、产品概述 (2) 二、产品特点 (2) 三、技术性能 (2) 四、实验内容 (2) 五、系统配置 (4) 第二章实验系统各单元功能和组成、工作原理、控制要求及实验项目 (5) 一、控制技术 (5) 二、工作过程及实验 (5) （一）上料检测单元 (6) （二）搬运单元 (10) （三）加工检测单元 (13) （四）安装单元 (16) （五）安装搬运单元 (18) （六）分类单元 (21) （七）主控单元 (23) 第三章实验系统电气及气动控制 (29) 一、电气控制电路组成 (29) 二、气动原理介绍 (29) 第四章实验系统使用说明 (29) 一、安全须知 (29) 二、I/O地址分配及功能说明 (29) 三、运行操作 (33) 附录一 3ND583三相细分步进驱动器 (34) 一、产品简介 (34) 二、产品图片 (35) 三、特性 (35) 四、电气、机械和环境指标 (35) 五、驱动器接口和接线介绍 (36) 六、电流、细分拨码开关设定 (37) 七、供电电源选择 (39) 八、适配电机选配 (39) 九、典型接线案例 (40) 十、保护功能及常见问题 (40) 附录二 57系列三相混合式步进电机使用说明 (41) 附录三 MCGS工控组态软件使用说明书 (43) 附录四 GX-Developer软件使用说明 (47) 附录五 CC-LINK网络介绍 (48)
第一章 MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统产品简介 一、产品概述 MES网络型模块式柔性自动化生产线实验系统是一种最为典型的机电一体化、自动化类产品，是为职业技术学院、技工学校、职业技术学校、职业教育培训机构等而设计的产品，它适合机械 制造及其自动化、机电一体化、机械电子工程、电气工程及自动化、自动化工程、控制工程、测 控技术、计算机控制、机械设计与理论、自动控制等相关专业的教学和培训。它在接近工业生产 制造现场基础上又针对教学进行了专门设计，强化了各种控制技术和工程实践能力。 实验系统由六个单元组成，分别为：上料检测单元、搬运单元、加工与检测单元、安装搬运 单元、安装单元和分类单元，控制系统选用三菱PLC进行控制，具有较好的柔性，即每单元各有 一套PLC控制系统独立控制，在基本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两个单元、三个单 元…直至六个单元连在一起，学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。 实验系统包含了机电一体化专业中的气动、电机驱动与控制、PLC、传感器等多种控制技术， 适合相关专业学生进行工程实践、课程设计及初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一 体化人才的理想设备。 二、产品特点 1.系统将机械、气动、电气控制、电机传动、传感器检测、PLC以及工业网络控制技术有机 地进行整合，结构模块化，偏于组合，可以完成各类单项技能训练和综合性项目训练。可以进行 机械部件安装于调试、气动系统的安装与调试、电气控制电路的安装和PLC编程、机电设备安装 与调试、自动控制系统安装与调试，能较好地满足实验教学与工程训练的需要。 2.该实验系统可以锻炼学员创新思维和动手能力，学员可以利用本实验系统从机械组转、电 气设计、接线、PLC编程与调试、设备维护等方面进行工程训练。 3.控制系统主站采用三菱Q系列PLC（Q01CPU），从站采用三菱FX2N系列PLC+FX2N-32CCL CC-LINK通信模块，各站之间使用CC-LINK总线进行通讯，从站主要用于控制与驱动设备层， 并对现场反馈的信号进行采集，主站采集各从站数据，协调各站运行，并为上位机的监控程序 提供数据，同时系统还配有三菱10.4英寸彩色工业触摸屏，可以完成系统控制网络的集成。 三、技术性能 1.输入电源：单相三线AC220V±10% 50Hz 2.工作环境：温度-10℃～40℃相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m 3.装置容量：≤ 1.5kVA 4.外形尺寸：270cm×170cm×140cm 5.安全保护：具有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准 四、实验内容 （一）实验项目 1.传感器应用技术实验 该系统所使用的传感器数量多，电感式的、光电式以及电磁式等，每一个都有着各自的特性、 发挥着不同的作用，使系统得以可靠工作。学员可通过了解工作中各类传感器的工作特性来加强 对这些传感器的感性认识，可使学员快速掌握所学知识。
临床检验仪器第二十三章实验室自动化系统习题
第二十三章实验室自动化系统 一、名词解释 1.实验室自动化系统：为了实现对临床实验室内某一个或某几个检测系统的系 统化整合，而将相同或不相同的分析仪器与实验室分析前和分析后的分析系统，通过自动化流水线和信息网络进行连接的系统，构成全自动化的流水线 作业环境，覆盖整个检验过程，形成大规模的全检验过程的自动化。 2.标本管理器：是一个机械装置，它可以在分析前储存样品，在分析后对样品进行缓存。 3.工作单元：由一个标本管理器和一台（或多台）仪器组成。一个工作单元可实现分析前的样品存储、分析时标本向分析仪的传送和分析后存储在输出缓存区。 4.模块工作单元：由二台或二台以上具有相同分析原理的自动分析仪和一台控制 器所组成。 5.标本前处理系统：即标本预处理系统，其功能包括样本分类和条码识别，自动装载和样本离心，样本质地识别、提示，样本管去盖，样本再分注及标记。 6.全实验室自动化：是将众多模块分析系统整合成一个实现对标本处理、传送、分析、数据处理和分析的全自动化过程。标本在T LA 可完成临床化学、免疫学、血液学等亚专业的任一项目检测。 7.智能自动机械臂：即编程控制的可移动机械手。安装在固定底座上的机械手，其活动范围仅限于一个往返区间或以机座为圆心的半圆区域内，以安装在移动机座上机械手为中心，可为多台分析仪器提供标本。 8.分析测试过程控制系统：分析测试过程控制系统依靠LIS，实时完成从HIS下载患者资料、检验请求信息、上传标本在个模块的状态、标本架号位置、分析结果、数据通讯情况等任务。 二、选择题 【A型题】 1.将众多模块分析系统整合，实现对标本处理、传送、分析、数据处理和分析过程的全自动化称为（B） A.实验室模块自动化 B.全实验室自动化 C.模块工作单元 D.模块群 E.整合的工作单元 2.下述有关智能化成熟技术的特点中，不正确的是（D） A.技术稳定 B.价格低 C.速度快 D.能适应实验室布局的改变 E.不能处理多种规格的样品容器 3.在全自动样本前处理系统中通常作为独立可选单元存在的是（C） A.样品投入 B.自动装载
自动化制造系统
第一章 1制造：人类按照市场的需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终产品并投放市场的全过程。 2系统的性质：①目的性②整体性③集成性④层次性⑤相关性⑥环境适应性 3自动化制造系统定义：由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性、一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机 整体。 4自动化制造系统的五个典型组成部分：①具有一定技术水平和决策能力的人②一定 范围的被加工对象③信息流及其控制系统 ④能量流及其控制系统⑤物料流及物料处 理系统 5自动化制造系统的功能组成：（毛坯制备，储运过程，机械加工，装配过程，辅助过程，质量控制，系统控制，热处理）自动化子系统 6自动化制造系统的分类：刚性自动化系统及设备（刚性半自动化单机，刚性自动化单机，刚性自动线，刚性综合自动化系统），柔性自动化系统及设备（数控机床NC，加工中心MC，混合成组制造单元，分布式数控系统DNC，柔性制造单元FMC，柔性制造线FML，柔性制造系统FMS，计算机集成制造系统CIMS） 7自动化制造系统的评价指标：①生产率②产品质量③经济性④寿命周期可靠性⑤柔 性制造⑥可持续发展性 第二章 1 人机一体化的定义：就是人与具有适度自动化水平的制造装备和控制系统共同组成 的一个完整系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器共同决策、共同作业，从而突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧 格局，形成新一代人机有机结合的适度自动化制造系统。 2人机一体化的总体结构 在人机一体化制造系统定义下的自动化制 造系统应该在三个层面上实现一体化，即感知和信息交互层面、控制层面和执行层面，这三个层面的有机结合，就构成了人机一体化制造系统的总体结构3 人机一体化设计的主要步骤：①定义系统目标和作业要求②系统定义③系统设计④ 人机界面设计⑤作业辅助设计⑥系统检验 和评估 4人机功能分配： 定义：人机功能分配确定了某些功能由人或机器还是由他们相互协作完成的，确定了人机界面的具体位置及人与机器各自的功能 职责和配合协作要求。 目的：根据系统的功能需求，和特定的社会技术经济环境，合理分配人机功能，确保系统具有最优的人机界面和最佳的综合效益 目的：其过程是先根据系统的使用对象和加工范围，定义系统的基本功能，并按主要功能和子功能俩个层次进行分解，然后根据人和机器的功能特征进行分配，并使已分配给人和机器的功能关系协调。 5 人机界面设计①信息流处理中的人机界面设计②物理流处理中的人机界面设计③ 系统运行维护中的人机界面设计 6 人机一体化的评价内容： 对自动化制造系统设计目的定义的评价；人机功能分配的评价；人机功能分配是否合理；人机界面设计评价；自动化制造系统运行与维护的评价。 第三章 1自动化制造系统的常见类型：刚性自动线、分布式数字控制DNC、柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS、柔性制造线FML、柔性装配线FAL 2组合机床的特点：工序集中，多刀同时切削加工，生产效率高；采用专用夹具和刀具（如复合刀具、导向套），加工质量稳定；常用随行夹具，方便工件装卸和输送；更换主轴箱可适应同组零件的加工，有一定的柔性；采用可编程逻辑控制器控制，可与上层控制计算机通信；机床主要由通用部件组成，设计、制造周期短，系统的建造速度快。3数控机床的特点：①柔性高②自动化程度高③加工精度高、质量稳定④生产效率较高⑤具有刀具寿命管理功能⑥具有通信功能 4工件输送设备，注：托盘的定义 ①传送带②运输小车③自重传送斜道④机 器人及机械手 5工件尺寸检测和监控
《化工仪表及自动化》实验指导书
实验一 实验项目名称：温度传感器—热电偶测温实验及热电偶标定 实验项目性质：综合实验 所属课程名称：化工仪表及自动化 实验计划学时：2学时 一、实验目的 1.了解热电偶的结构及测温工作原理； 2.掌握热电偶校验的基本方法； 3.学习如何定期检验热电偶误差，判断是否及格。 二、实验内容和要求 观察热电偶，了解温控电加热器工作原理； 通过对K 型热电偶的测温和校验，了解热电偶的结构及测温工作原理；掌握热电偶的校验的基本方法；学习如何定期检验热电偶误差，判断是否合格。 三、实验原理： （1）由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 图1-1 热电偶测温原理试验台 图（1-1）中T 为热端，To 为冷端，热电势()()()AB AB o E T T T ?=- （2）以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶。 四、实验所需部件： K （也可选用其他分度号的热电偶）、E 分度热电偶、温控电加热炉、温度传感器实验模块、数字电压表。 五、实验步骤： （1）观察热电偶结构（可旋开热电偶保护外套），了解温控电加热器工作原
理。 温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。 温度设定：拨动开关拨向“设定”位，调节设定电位器，仪表显示的温度值℃随之变化，调节至实验所需的温度时停止。然后将拨动开关扳向“测量”侧，接入热电偶控制炉温。（注：首次设定温度不应过高，以免热惯性造成加热炉温度过冲）。 （2）首先将温度设定在50℃左右，打开加热开关，（加热电炉电源插头插入主机加热电源出插座），热电偶插入电加热炉内，K分度热电偶为标准热电偶，冷端接“测试”端，E分度热电偶接“温控”端，注意热电偶极性不能接反，而且不能断偶，万用表置毫伏档，当钮子开关倒向“温控”时测E分度热电偶的热电势，待设定炉温达到稳定时用电压表毫伏档分别测试温控（E）和测试（K）两支热电偶的热电势（直接用电压表在热电偶接线端测量，钮子开关还是保持倒向“E”分度热电偶方向）。每支热电偶至少测两次求平均值，并将结果填入表1-1。 （3）继续将炉温提高到70℃、90℃、110℃、130℃和150℃，重复上述实验，观察热电偶的测温性能，并将对应结果填入下表。。 （4）因为热电偶冷端温度不为0℃，则需对所测的热电势值进行修正 E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0) 实际电动势＝测量所得电势＋温度修正电势 查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果对照。 ，相对误（5）校热电偶热电势与标准热电偶温度的绝对误差为T T T ?=- 校标 。 差为()100% ?=-? T T T T T 标校标标 六、注意事项： 1、加热炉温度请勿超过200℃，当加热开始，热电偶一定要插入炉内，否则炉温会失控，同样做其它温度实验时也需用热电偶来控制加热炉温度。 2、因为温控仪表为E分度，加热炉的温度就必须由E分度热电偶来控制，E 分度热电偶必须接在面板的“温控”端。所以当钮子开关倒向“测试”方接入K 分度热电偶时，数字温度表显示的温度并非为加热炉内的温度。 七、思考题 将平台上的热电偶转换开关打向左边，显示的温度值是否正确？为什么？ 答：将转换开关打向左边，指示温度是标准热电偶K测试点温度，显示的温度与E分度热电偶有差别。当转换开关转向K分度热电偶时，温度数字温度并非为加热炉内温度，会引起误差。
02211自考自动化制造系统复习资料全集
02211自考自动化制造系统全集（附试卷） 一、名词解释 1、机械化：执行制造过程的基本动作是由机器（机械）代替人力劳动来完成。 2、PLC：可编程序控制器。 3、自动化：操纵机器（机械）的动作也是由机器来完成的过程。 4、开环控制：系统的输出量对系统的控制作用没有影响的控制方式。 5、物流：物料的流动过程。 6、模型：系统的抽象形式。 7、闭环控制：系统的输出信号对系统的控制作用具有直接影响的控制方式。 8、RGV：有轨导向小车。 9、机器人：能完成通常由人才能完成工作的一种自动装置。 10、适应控制：系统本身能够随着环境条件或结构的不可预计的变化，自行调整或修改系统参量的控制系统。 11、AGV：自动导向小车。 12、集成：将被称为系统的有机整体再次彼此之间协调而形成一个更大的有机整体的方式。 13、设备诊断：对设备的运行状态做出判断。 14、NC：数控机床。 15、MC：加工中心。 16、FMC：柔性制造单元。 17、FMS：柔性制造系统。 18、CIMS：计算机集成制造系统。 19、CNC：计算机数控。 20、FTL：柔性自动线。 21、ATC：自动换刀装置。 22、AE：声发射。 23、FAS：柔性装配系统。 24、AI：人工智能。 25、ES：专家系统。 26、CAPP：计算机辅助工艺设计。 27、系统：由相互联系、相互作用和相互制约的各个要素组成且具有一定功能的整体。 28、程序控制：按照预定的程序来控制各执行机构，使之自动进行工作循环的系统。 29、在线测量：指在设备运行、生产不停顿的情况下，对设备和加工过程运行状态的信息数据进行采集的方式。 30、仿真：利用模型对实际系统进行实验研究的一种方法。 31、制造（狭义和广义）：是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质和工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。狭义：生产车间内与物流有关的加工和装配过程 32、自动化制造系统：是由一定范围的加工对象、一定的制造柔性、一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体。 33、加工中心：是在一般数控机床的基础上增加刀库、自动换刀装置甚至零件更换装置而形成的一类更复杂，但用途更广，效率更高的数控机床。 34、柔性制造系统
机器人自动化冲压生产线简介
一．背景 在汽车生产过程中，汽车车身的钣金冲压线是主要设备，生产效率和生产质量直接影响着汽车制造业的生产效率和生产质量。原始的人工冲压生产线，生产不稳定、效率低下、产品质量无法保证、人工成本升高等因素直接影响着汽车生产厂家的市场竞争力。很多汽车生产厂家认识到这方面的问题，如何改善避免上述问题？冲压自动化线技术是提高产品质量和生产效率的主要措施。 冲压自动化生产线的实现，主要有机械手式和机器人式两种形式。其中，工业机器人作为可靠性强、灵活性高、安全性好，并且运行方便的一种新型的机械设备在冲压自动线上的运用，对汽车制造具有重要的作用，成为广大汽车生产厂家的首选。当前很多汽车车身生产厂家，正逐步进行冲压生产线的自动化升级改造。新上马的冲压生产线，也是直接升级为机器人自动化冲压生产线结构。客户的需要为我公司进行机器人自动化冲压生产线系统的集成设计和开发提供了良好的市场环境。 二．机器人自动化冲压生产线系统简介 （一）机器人自动化冲压生产线的机械系统组成： 1.拆垛分张系统。主要包括：上料台车、拆垛机器人、磁性皮带机、板料清洗
机、板料涂油机、视觉对中台。如下图示：
2.上下料运输系统。上下料机器人、端拾器、机器人底座等。如下图示： 3.线尾检验码垛系统。线尾皮带机、检验照明台等。如下图示：
（二）机器人自动化冲压生产线的控制与安全系统组成： 1.自动化控制系统（控制台、控制柜、示教器、气路及真空系统） 2.生产信息显示用的LED显示屏 3.安全护栏和安全防护
（三）机器人自动化冲压生产线的工艺过程 机器人自动化冲压生产线运行循环方式为： ——垛料拆垛（机器人拆垛）——板料传输——板料清洗涂油——板料对中——上料机器人送料——（首台压机冲压）——下料机器人取料、送料——（根
电力系统自动化-实验一 自动准同期并网实验
实验一自动准同期并网实验 1.本次实验的目的和要求 1）加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件。 2）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3）熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.实践内容或原理 自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。 微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。 微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小的数值，更有利于平稳地进行并列。 图1 自动准同期并列装置的原理框图 3.需用的仪器、试剂或材料等 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 4.实践步骤或环节 选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。 1）发电机组起励建压，使n=1480rpm；U g=400V。（操作步骤见第一章） 2）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。如果不符，则进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项： “自动调频”：投入；“自动调压”：投入。
“自动合闸”：投入。 3）在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ⑴微机准同期装置的其他整定项（导前时间整定、允许频差、允许压差）分别按表1，2，3修改。 注：QF0合闸时间整定继电器设置为t d-（40～60ms）。t d为微机准同期装置的导前时间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四（微机准同期装置使用说明）、实验三（压差、频差和相差闭锁与整定）等实验内容。 ⑵操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，U g=410V，n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。 观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。 注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。 4）发电机组的解列和停机。 5.教学方式 老师先进行实验原理及步骤的讲解，演示操作过程，并且提醒学生在实验过程当中的注意事项。同时，根据每个实验的不同，提出相关问题，激发学生的创新思维，提高学生解决实际问题的能力。 6.考核要求
自动化检测实验指导
实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应 1位数显万用表（自备）。 变片、调理电路单元中的电桥、差动放大器； 4 2 五、实验步骤： 1位数显万用表2kΩ电阻档测量所 1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用4 2 有 应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。如下图1—7所示。 图1—7观察应变片阻值变化情况示意图 2、差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。将F／V表(或电压表)的量程切换开 关 切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底
后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。 图1—8 差放调零 接线图 3、应变 片单臂电 桥特性实 验： ⑴将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。 图1—9 应变片单臂电桥特性实验原理图与接线示意图 ⑵检查接线无误后合上主电源开关，当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端（梁 处 于自然状态，图1—7机头所示）时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器，使电压表显示为0或接近0。 ⑶在测微头吸合梁的自由端前调节测微头的微分筒，使测微头的读数为10mm左右（测微头微分筒的0刻度线与测微头轴套的10mm刻度线对准）；再松开测微头支架轴套的紧固
自动化制造系统作业与思考题答案
思考题与作业题1 1什么是AMS？ 定义1：是由一定范围的被加工对象、一定的制造柔性和一定自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体。 定义2：在较少的人工直接或间接干预下，将原材料加工成零件或将零件组装成产品，在加工过程中实现管理过程和工艺过程自动化。 2试述AMS的意义？ 提高生产率、缩短生产周期、提高产品质量、提高经济效 益、降低劳动强度、有利于产品更新、提高劳动者素质、劳动相关技术的发展、体现了一个国家的科技水平。 3试述AMS的功能组成和物理组成 物理组成：1具有一定技术水平和决策能力的人 2一定范围的被加工对象 3信息流及其控制系统 4能量流及其控制系统 5物料流及物料处理系统 功能组成：毛坯制备、热处理过程、储运过程、机械加工、装配过程、辅助过程、质量控制、系统控制。 4试述AMS中采用成组技术的作用 1、利用零件之间的相似性分类归族，从而扩大了生产批量，可以以少品种、大批量生产的生产率和经济效益实现多品种、中小批量的自动化生产。 2.在产品设计领域，提高了产品的继承性和标准化、系列化、通用化成度，大大减少了不必要的多样化和重复性劳动，缩短了产品的设计研制周期。 3.在工艺准备领域，由于成组可调工艺装备的应用，大大减少了专用工艺装备的数量，相应地减少生产准备时间和费用，也减少了由于工件类型改变而引起的重新调整时间，不仅降低了生产成本，也缩短了生产周期。 5制造自动化可分为哪几个层次？ 1工序自动化。2工艺过程自动化。3制造过程的自动化 思考题与作业题2 1试述AMS的实施流程 1市场/客观需求2组建班子/队伍3需求分析4可行性论证5初步设计6详细设计7系统仿真8系统建造 2试述AMS的设计特点和设计原则 设计特点：定量计算与定性分析相结合、规划与仿真相结合、数学推导与专家意见相结合。 设计原则：机电互补原则、功能优化原则、自动化原则、效益最大化原则、开放性原则
机器人自动化生产设备
多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————工业逐步发展，人们比较多的注重产品性能以及生产速度，为了更好的适应需求，仅仅依靠人工力量多数时候可能费时费力却得不到理想的生产结果。这时候工业机器人的作用便出现了，接下来由安徽泰珂森智能装备科技有限公司为您简单介绍其应用注意事项，希望能给您带来一定程度上的帮助。 1.机器人选用 工业机器人是复杂的一个整体系统，包括机械手、控制系统、编程器及其他的软件和附件。在使用之前要根据企业的实际生产要求进行选择，选用适合自己生产线的产品。选用的原则包括性价比、环境条件、技术参数（负荷、轴数、工作范围、防护级别）、服务等。只有选用适合的，才能充分发挥机器人的优点，以最小的成本创造最大
多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————的价值。 2. 机器人使用成本的控制 传统的制造模式，生产效率及工作质量依靠工人的熟练程度及经验，而机器人化的自动线依靠操作工的技能素养，技术人员储备及设备的维保。技术及设备操作维保人员的储备直接关系到机器人的使用成本，企业应根据自身产品现状，工艺复杂程度、机器人的数量合理储备人员。同时提高人员的技术专业技能水平，合理定期对机器人维护保养，使其维持在良好的工作状态，减少故障停机率及维修费，为企业创造出高的价值。 3. 合理的机器人工装夹具 夹具的设计选用需要充分考虑到夹具重量、功能、定位等，这些
多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————因素中夹具的定位点是机器人精准运行的基础，如果每次夹具的夹取定位存在偏差，会导致所有的自动化操作功亏一篑，适得其反。相反，如果夹具的定位点准确，适配相应功能，会达到事半功倍的效果。 安徽泰珂森智能装备科技有限公司集机械手、工业机器人系统集成研发、制造、销售、自动化控制工程承包于一体的综合性自动化技术企业。公司在自动化领域具备充足的技术研发能力和丰富的项目经验，为各行业工厂量身订做适合、先进的自动化控制系统和解决方案。 公司在机械加工及自动上下料、自动打磨抛光，包装物流及搬运，汽车零部件加工组装，无人化工厂解决方案等众多行业中拥有成熟的应用案例。致力于以工业机器人应用为核心，为客户提供完善的自动化解决方案和交钥匙工程，同时是德国库卡、日本发那科、日本川崎、国产埃夫特机器人授权代理商与系统集成商，在机器人技术应用上有着密切的合作，为用户提供强有力的技术支撑。
电力系统自动化-实验一自动准同期并网实验
1.本次实验的目的和要求 1 ）加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件。 2）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3）熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.实践内容或原理 自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。 微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。 微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小 的数值，更有利于平稳地进行并列。 3.需用的仪器、试剂或材料等 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 4.实践步骤或环节 选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置; 将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。 微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。 1）发电机组起励建压，使n=1480rpm ；U g=400V。（操作步骤见第一章） 2 ）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。如果不符，则 进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项： “自动调频”：投入；“自动调压”：投入。 实验自动准同期并网实验 图1自动准同期并列装置的原理框图
“自动合闸”：投入。 3)在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ⑴微机准同期装置的其他整定项(导前时间整定、允许频差、允许压差)分别按表1，2，3修改。 注：QFO合闸时间整定继电器设置为t d- (40?60ms )。t d为微机准同期装置的导前时 间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四(微机准同期装置使用说明) 、实验三(压差、频差和相差闭锁与整定)等实验内容。 ⑵ 操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，U g=410V , n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。 观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转 灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应 点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。 注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。 5.教学方式 老师先进行实验原理及步骤的讲解，演示操作过程，并且提醒学生在实验过程当中的注 意事项。同时，根据每个实验的不同，提出相关问题，激发学生的创新思维，提高学生 解决实际问题的能力。 6.考核要求学生根据实验要求和步骤完成实验任务，按照实验报告的要求和格式按成实验报
传感器与自动检测技术实验指导书
传感器与自动检测技术实验指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月
目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3) 实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)
CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项： 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并 禁止将这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振 频率附近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时，±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个 电压输出插口输出。
石料生产线流程及设备配置
一、石料生产线介绍 易普泰克生产的全套石料生产线设备，为您提供全面的技术支持，该石料生产线主要由振动给料机、颚式破碎机、反击式破碎机、振动筛、皮带输送机、集中电控等设备组成；设计产量一般为50-500吨/小时。为满足客户不同的加工需要，可配备圆锥式破碎机、除尘设备等。可用于硬质石灰石、花岗石、玄武岩、河卵石、冶金渣等多种物料的骨料及人工造砂作业，适用于水电、建材、高速公路、城市建设等行业的应用。根据不同的工艺要求，各种型号的设备进行组合，满足客户的不同工艺要求。 二、石料生产线流程 石料生产线设备工作原理是大块石料经料仓由振动给料机均匀地送进颚式破碎机进行粗碎，粗碎后的石料由皮带输送机送到反击式破碎机进行进一步破碎；细碎后的石料由皮带输送机送进振动筛进行筛分，筛分出几种不同规格的石子，满足粒度要求的石子由成品皮带输送机送往成品料堆；不满足粒度要求的石子由皮带输送机返料送到反击式破碎机进行再次破碎，形成闭路多次循环。成品粒度可按照用户的需求进行组合和分级，为保护环境，可配备辅助的除尘设备。 三、石料生产线优势 该石料生产线自动化程度高，成套生产线除了对设备的开机停机及日常维护之外，几乎不需要人工操作。其生产效率高，运行成本低，产量大，收益高，成品石子粒度均匀、粒形好，符合国家高速用料要求。 易普泰克生产设计的破碎筛分联合设备在工艺流程的设计中，由于各级破碎设备匹配合理，以及严谨的空间交叉布局，因此它具有占地面积小，投资经济效益高，碎石料品质好，石粉产出率低等的特点为，同时配有先进的电控操作系统，确保了整个流程出料通畅，运行可靠，操作方便，高效节能。 石料生产线的设备配置主要依据客户对石料规格以及产量和石料的用途来确定，我们提供售前、售中、售后的全面服务，依据客户生产现场来配置流程，力求为客户做到最合理、最经济的生产线。 四、石料生产线设备组成及其特点 振动给料机直线振动式给料机，具有振动平衡、工作可靠、寿命长等特点，可为破碎机械连续，均匀喂料，并对物料进行粗筛分. 颚式破碎机分为粗碎颚式破碎机和细碎颚式破碎机，是生产选矿的第一道工序，可以把大小不一的原料破碎成颗粒均匀的小块，以便于下道工序用，本机也可用以生产路基石以及建筑用石子骨料。 反击式破碎机本系列破碎机能处理边长100～500毫米以下物料，其抗压强最高可达350兆帕，具有破碎比大，破碎后物料呈立方体颗粒等优点。 振动筛圆振动筛引进德国技术制造的高效振动筛。适宜采石场筛分砂石料，也可供选煤、选矿、建材、电力及化工等行业作产品分级用。 圆振动筛工作特点：用块偏心作为激振力，激振力强。 筛子横梁与筛箱采用高强度螺栓，结构简单，维修方便快捷； 采用轮胎联轴器，柔性连接，运转平稳； 采用小振幅，高频率，大倾角结构，使该机筛分效率高、处理最大、寿命长、电耗低、噪音小。