1工藝流程

該系統每條生產線由立式上料機、高速除磷機、多道被動軋機、主動軋機、輥縫調整、在線質量檢測、中頻退火、廢鋼剪切裝置、夾送裝置、吐絲機、輸送輥道、集卷站組成。三條生產線配合地輥運輸機、上料機液壓站、軋機稀油站、集卷站液壓站、卸卷站液壓站以及打包機組成系統。熱軋光圓盤條通過立式上料機進入高速除磷機去除表面氧化皮，然后進入被動軋機，由主動軋機帶動將鋼筋壓扁，主動軋機將鋼筋軋出花紋，通過輥縫調整調節壓軋量。軋出花紋的鋼筋進中頻退火裝置對鋼筋加熱退火，通過廢鋼剪切裝置將不合格的廢鋼碎斷處理，成品鋼筋經夾送裝置送入吐絲機。吐出的盤圓鋼筋經輸送輥道冷卻后送入集卷站收集，成卷后的鋼筋經地輥運輸機送至打包機打包，最后經卸卷站送出系統運至倉庫。

2控制系統

2.1系統組網

考慮到生產系統的穩定性以及中頻退火干擾等因素，我們選擇了市場上技術比較成熟應用較廣的西門子系統。生產線CPU采用S7-317-2PN，地輥運輸機和各個液壓站采用S7-315-2PN，稀油站采用S7-312C+以太網模塊，這樣所有的設備均能通過以太網連接至中控室交換機，通過中控室工程師站調試設備更改程序，通過操作員站遠程操作設備，查詢各個設備的工作狀態、故障內容等信息。在線測徑儀采用天津兆瑞公司的最新產品，通過以太網通信，能夠實時顯示鋼筋的基圓尺寸、縱肋高度等信息，為在線質量檢測提供了可靠保證，也為在線質量自動調整提供了前提。所有設備通過工業以太網連接至主操作室交換機，實現實時監控與數據交換。

2.2生產線主站與遠程IO組態

生產線CPU采用S7-317-2PN，按照距離遠近將設備分成7個從站，采用ET200S和ET200M的遠程IO，所有站通過工業以太網與主站CPU連接，7個從站分別是上料機站、軋機站、飛剪吐絲輥道站、集卷站、中頻1站、中頻2站和中頻3站。在需要操作和監控的地方設置了觸摸屏，采用西門子的MP277觸摸屏，通過以太網與主站PLC通信。

1系統的結構及工作原理

系統由上位機和下位機組成。其中，上位機安裝了組態軟件服務器，負責接收發回來的數據和發送相應的命令;下位機由網關和節點組成。其中，節點是由電源模塊、ZigBee模塊、傳感器、太陽能板、電磁閥等部分組成。在稻田池塊處放置節點，根據水稻生長時期和土壤狀況確定傳感器埋設深度，實時監測池塊變化。設計時，在池塊中布置8個節點，網關與節點中采用ZigBee樹狀網絡通訊，網關與上位機采用GPRS通訊，系統網關和節點都通過太陽能板供電。節點實時采集傳感器的數值，經ZigBee傳輸到網關，數據實時顯示在組態屏上，網關將數據融合后由GPRS傳送到上位機。上位機軟件接收并處理數據，根據相應的預設參數和采集回來的參數，會自動控制電磁閥啟停功能。同時，網關還可以監測電池電量的參數，并傳送至上位機。

2系統設計

2．1網關控制芯片的設計

STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍;內部集成了MAX810專用復位電路、2路PWM、8路高速10位A/D轉換(250K/s)，針對電機控制，適用于強干擾場合。

2．2節點驅動電路的設計

采用驅動繼電器控制電磁閥的方式。為了提高系統的可靠性，采用5V繼電器。繼電器使用ULN2803驅動，ULN2803使用5V供電，STV12C5A60S2的輸出信號經74HC14傳輸到ULN2803。

1設計原理

在溫度控制過程中，單一的定值開關控制方式會產生較大的溫度遲滯現象，對于加熱箱等干燥設備的干燥效果差、干燥品質低;但是在普通的干燥設備中，單純采用PID控制方式會使控制系統變得復雜，對于硬件的要求程度高，在持續高溫環境下精度也隨之降低，故障率高。為了解決這一問題，本文設計一種單片機溫度控制系統，該系統使用兩種功率大小不同的加熱方式。加熱元件使用紅外加熱管，功率大的加熱管起主要的加熱作用，正常工作時處于啟動狀態。功率較小的加熱管起輔助加熱作用，在測量溫度高于目標溫度時立即停止加熱，當溫度低于目標溫度時開啟加熱;但當溫度高于目標溫度上限一定值時，主加熱管也停止工作，同時引風機開啟，輔助降溫。對于一般的電加熱干燥設備而言，此方案能夠滿足實際生產的需要，并且溫度延遲效果低，節能效果顯著。

2系統硬件電路設計

2．1系統主結構設計

該溫度控制系統由主控制系統、溫度采集模塊、溫度顯示模塊、溫度動態控制系統、報警模塊和按鍵控制系統組成。

2．2單片機主控系統

作為溫度控制系統的核心部分，單片機承載著對溫度信息的處理、按鍵的掃描識別、溫度動態控制系統的協調、輸出顯示溫度和報警的任務。本文采用的AT89C52單片機是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS8位單片機。其內部有8k字節可重擦寫Flash閃存，成本低廉，兼容MCS－51系列的所有指令，程序語言豐富;與AT89C51相比，存儲空間更大，中斷源更多，方便后期其他模塊的添加;技術成熟，因此在自動控制等領域被廣泛采用。AT89C52單片機主控制系統與其他模塊連接原理圖如圖2所示。P1．0～P1．4口為鍵盤輸入端口，通過對應按鍵對目標溫度的上下限進行設定。數字溫度傳感器總線與單片機的P1．7口相接，經過單片機處理之后，測得的溫度輸出至P0口，通過LCD1602顯示出來。溫度動態控制信號通過單片機P2．4～P2．6口傳輸。加熱管和散熱風扇采用的是220V的交流電，溫度控制口接相應控制電路的繼電器，通過繼電器控制加熱、散熱部分的工作。

1系統結構設計

系統以MSP430F2616微控制器為核心，這款單片機有良好的低功耗性能，適宜開發家用電子產品。當系統上電運行后，WSN節點會通過濕度測量模塊對當前濕度進行采集，濕度測量模塊選用HS1101濕敏電容與NE555構成多諧振蕩器，以此將空氣濕度變化轉變為電容值的變化，單片機通過采集多諧振蕩脈沖頻率，可得到濕度值。STC12C5A50S2單片機獲得濕度值后，通過NRF24L01傳遞給主控單片機并顯示于TFT液晶，用戶可通過按鍵（“加濕開”、“加濕關”、“干燥開”、“干燥關”“、復位”）進行人機交互。濕度數據與預設濕度范圍相比較，若超出范圍，MCU可通過控制繼電器來驅動加濕與抽濕執行機構。此外，主控系統擁有華為GTM900-CGSM通信模塊，支持短信查詢功能，用戶可借由手機軟件平臺對濕度進行查詢與控制現信息的遠距離傳輸與閉環控制。為滿足系統供電需要，選用220V-12V電源適配器進行供電輸入，作為加濕器，抽濕器電源；開關集成穩壓芯片LM2596輸出5V為單片機、NRF24L01模塊、TFT液晶邏輯供電；線性穩壓元件LM1117穩壓輸出3.3V為無線主接收模塊、TFT液晶背光供電。

2系統軟件設計

主程序開始，先初始化各個模塊，然后等待命令，若有命令則判斷是控制命令還是查詢命令，若為查詢命令，則向客戶端發送信息，若為控制命令，執行控制動作；若無控制命令，判斷無線接收數據，若有則做數據處理，若無則數據更新顯示，并返回等待命令。

3實驗測試及分析

3.1測試方案

系統測試采用先模塊單獨調試再系統聯調的方法。①測試電源模塊的輸出，得到功率，電壓電流信息。②硬件仿真測試單片機，測試液晶顯示是否正常。③濕度傳感器測試濕度是否采集值成正比，同時測試加濕干燥機構在供電正常情況下能否正常工作。④用PC機的串口調試和GSM模塊之間串行通信。⑤整機系統連接好，重復以上步驟，測試數據接收。通過以上測試，可判斷整機運行是否正常。

一、基于“工作過程”法的設計理念

（一）基于工作過程，構建課程設計體系

通過鋼鐵企業調研、專家座談和畢業生調查等方法，確定材料成型及控制工程專業培養的目標崗位，確定各個崗位的代表性工作任務，然后分析每個崗位的典型工作任務，根據工作任務提煉為行動領域，按照教育教學方法將行動領域轉化為學習領域，再轉化為該學習領域課程。

（二）多方參與，提高教學質量

在課程設計資源整合時，與中冶賽迪、重鋼股份有限公司等單位的行業專家、校外兼職教師進行溝通、協商，共同確立改革方案。校內專業教師主要負責調研資料的整理、課程理論基礎的搜集論證，以及協調校內外教師的工作。行業專家主要負責學生的現場實踐工作，并指導校內教師，確保課程設計體系的準確性。校外教師有選擇地參與課程的教學過程，提供相關的實踐案例。在課程設計的實施過程中，堅持行業專家、校內專業教師和校外兼職教師的多元化教學，改善教學效果，提高教學質量。

（三）采用任務驅動，重點培養實踐能力

按照教學大綱的要求確定課程設計教學內容，課程設計的內容要體現項目導向任務驅動的教學理念。具體做法是根據教學大綱設計學習情境，在各種學習情境下分解具體任務。如加熱爐課程設計，其典型任務是熟練掌握加熱工藝要求，并對加熱生產過程進行控制，根據該典型任務確定加熱爐設計的下分任務，包括燃料燃燒計算、爐子的熱工制度（包括爐溫制度、供熱制度、爐壓制度及鋼種的加熱工藝制度）和爐膛主要尺寸的確定、爐膛熱交換和金屬加熱時間計算、爐體結構及煙囪等輔助設備的設計，在具體的設計過程中只需進行下分任務的設計即可。

1包衣機基本結構及工作過程

BY－150型種子包衣機是一種智能化的種子精細加工包衣處理設備，主要由種子定量供給組件、定量加液組件、定量加粉組件及電氣控制系統等部分組成。精確控制供種量、進液量和進粉量三者的比例是包衣流程的關鍵。設備開啟時對種子進行質量設定，然后打開進料門，將種子加入稱重桶內;在稱重操作完成后，打開下料門，種子進入混合桶中;加液管依次打開液閥、氣閥，將藥液定量注入到混合桶內，同時包衣藥粉在推進螺桿機構的控制下進行定量加粉;經過一定時間的攪拌混合后，打開出料門，將處理后的種子送出，完成整個包衣流程。在整個包衣流程中，通過稱重桶內的高精度稱重傳感器對供種量進行檢測;通過加液管內的液位傳感器對進液量進行檢測。各傳感器在測點處輸出的信號量可作為包衣流程中各動作開啟和完成的標志，保證包衣流程的有序進行。通過定時器控制勻速旋轉的加粉電機，即可實現藥粉投放的定量控制。

2檢測控制系統硬件設計

2．1系統總體結構

綜合包衣機的工作流程，整個檢測控制系統主要由包衣機控制主板、多傳感器信號檢測板、執行器控制板和液晶觸摸屏構成

。多傳感器信號檢測板實現對稱重傳感器和液位傳感器信號的采集;執行器控制板可實現對電機設備啟停的開關量控制;用戶通過液晶觸摸屏進行包衣參數設置、包衣過程啟停、包衣狀態顯示等操作。包衣機控制主板采用RS－485方式與多傳感器信號檢測板和執行器控制板進行通訊，采用RS－232方式與液晶觸摸屏進行通訊。

2．2包衣機控制主板

1中央空調系統構成及工作原理

系統構成，以夏季空調制冷為例：通常中央空調的循環水系統關鍵是包括著兩個水循環系統，也就是使用敞開式系統冷卻水循環系統以及使用封閉式系統冷凍水循環系統，以及制冷機組和風機盤管與冷卻塔。需要進行降溫的房間之內會裝設風機，這里的風機關鍵是進行冷空氣吹入至房間，進而能夠促使房間內熱交換程度加快便于實現降溫。工作原理，為了能夠促使室內溫度保持在一個非常舒適的范圍之內，冬季的室內溫度過低時中央空調體系會把循環熱水送進風機盤管中，再將室外的低溫空氣進行循環經過風機盤管時，對應低溫空氣同樣是和風機盤管鋁片實行熱交換來把風機盤管鋁片熱量傳送于低溫空氣中，促使低溫空氣在進行加熱之后送進房間之內，促使其室內溫度得以有效升高；在夏季的室溫過高時，中央空調系統就會運用水泵把經過制冷器主機所提供的冷凍水循環式送進風機盤管內，以便于在溫度降低時風機盤管之內鋁片及循環進的室外高溫空氣進行接觸時能夠展開熱交換，最終將所得到的冷空氣送進室內進行降溫。

2基于LonWorks的中央空調智能控制系統

該空調機組所控制的相關現場總線系統工作原理是溫濕度控制器測出溫度以及濕度之后，再經過運算得到對應閥門調節輸出，此時的輸出是經過Lon網絡送至對應智能閥處以產生閥門開度。智能閥數量以及空調系統結構有著極大的關聯。開關量控制器是用在啟停機組上的，以便于有效監測空調實時狀態以及進行警報。

2.1系統硬件設計

關于智能閥門設計，相關智能閥門應該是直接連接于Lon網絡之上的，并經過Lon總線接收其閥門的開度指令，此指令是以網絡對應變量形式出現的。智能閥門關鍵硬件設計，從某種程度上來講智能閥門是要求對應運算量和儲存容量較少的，所以運用了神經元NeuronMC143120芯片和FTT-10A式的雙絞線變壓器耦合收發器，還有其電源是運用了LM2575式的降階電壓調節器芯片，其在進行濾波之后可以獲得非常穩定的+5V電壓，串行A/D轉換器是使用TCL1549芯片，這樣可以充分的滿足于對應閥門開度有效控制精確度，繼電器是使用了JGX-1F型式的固態繼電器，該型號的繼電器驅動能力較大且生命周期較長。

2.2溫濕度控制程序軟件有效實現

1切瓣挖核機的機械裝置組成

1．1切瓣去核機構

切瓣去核機構主要是由氣動提供給刀具動力，完成切瓣、旋核、去核動作。工作時，由主電機帶動整個刀架的上下運動，此過程要求鏈板的橫向運動與刀架的縱向運動能夠準確配合，否則將損壞刀具。

1．2擺正機構

擺正機構是由單獨的電機帶動撥片將桃子擺放成特定的位置，為下一步切瓣去核做準備。

1．3上料機構

上料機構是由主電機通過連桿傳遞動力，上料機構頂部有一個滾動毛刷，對桃子起到清洗作用。