全数字电动机执行器的开发与应用

全数字电动机执行器的开发与应用（精选7篇）

篇1：全数字电动机执行器的开发与应用

全数字电动机执行器的开发与应用

摘要：介绍全数字电动执行器的组成及工作原理。开发了以80C196单片机为核心的全数字电动机行器的电机驱动电路，研究全数字电动执行器下位机运行的可靠性，以及基于CAN总线的上下位机的通信。

关键词：电动执行器 单片机 CAN总线

引言

本文所设计的全数字电动执行器，是在湘仪电子电器设备厂的9610R系列的全电子式电动执行器的电机驱动电路基础上所做出的进一步的改进。(本网网收集整理)我们将控制部分用基于80C196单片机的数字控制代替原有的模拟控制，以提高具控制的精度与运行的可靠性。同时，为方便调试，增加了红外遥控的功能和基于CAN总线的通信功能，以适应现代工业控制的需要。

1 原全电子式电动执行器的特点

原9610R系列的全电子式电动执行器是以220V交流单向电源作为驱动电源，驱动电机采用单向交流电机，位置反馈采用高性能导电塑料电位器。

伺服放大器的原理如图1所示。

①当UY=0时，

K_=Uo/Ux=-[(R4+R5)/R5]×(R6/R1)

②当Ux=0时，

K+=Uo/UY=[R3/(R2+R3)]×[(R4+R5)/R5]×(1+R6/R1)

根据线性叠加原理，Uo=K+UY+K_UX。

由上可知，由于电阻很难做到完全匹配，所以原9610R电动执行器存在着电机正反转不对称的问题。电机驱动电路如图2所示。

图2中，Uo为从伺服放大器来的电压信号，当Uo>0.7V时，电机正转；当Uo<-0.7V时，电机反转。C1为控制电机制动的电容。

重新设计的全数字电动执行器对电机的驱动电路进行了改进，用±12V的开关量信号的时间长短来控制电机的正反转，并实现了电动执行器的制功与反向截止功能。新的电机驱动电路如图3所示。

图3中，Ukp和Ukn分别为80C196的两个高速输出引脚，T2-1/T2-2、T3-1/T3-2、T4-1/T4-2、T5-1/T5-2、T6-1/T6-2、T7-1/T7-2分别为6个光电隔离器。当Uk为+5V高电平时，T2-1/T2-2导通，从而T*-1/T6-2导通使电机正转；当Uk由高电平到低电平的瞬间，T4-1/T4-2瞬间导通，使得T7-1/T7-2瞬间导通，电机瞬间反转，电容放电结束后电机停止；同理，当Uk为0V低电平时，电机反转。这样便实现了电机正反向控制。

图3 新设计的电机驱动电路

系统输出与驱动电路之间完全实现了光电隔离，这样可提高系统的抗干扰能力和可靠性。

2 控制系统结构

以80C196KC单片机为核心的全数字电动执行器的控制系统结构如图4所示。图4中，除80C196KC单片机外，还选用了X25043实现掉电保护功能，以MAX7219驱动LED数码管显示阀位的给定值与反馈值以及阀位的状态与控制方式；同时，以改进的4～20mA恒流电路直接将阈位反馈信号转换成4～20mA的信号送至室内模拟二次表显示，以保证其模拟与数字控制的兼容性。利用80C196KC内部的A/D转换口，将阀位反馈与阀位模拟给定信号转换成10位的数字信号，用软件判断阀位故障（堵转，超限），进行故障处理（报警或停机），在控制输出端与故障处理端用MOC3061光电隔离将单片机系统与电机驱动电路隔离开来，达到抗干扰的目的。

选

用1838红外遥控接收解码一体化集成芯片，接收来自遥控器的红外遥控信号。CAN控制器采用Philips的SJA1000集成芯片，CAN总线驱动选用82C250集成芯片，在SJA1000与CAN总线驱动82C250之间用6N137快速光隔进行光电隔离处理，与单片机接口实现单片机与上位机的通信功能。

各部分的主要硬件电路介绍如下。

（1）改进的4～20mA恒流电路

整个恒流电路，由1片集成的4通道运放LM324和6个精密电阻、1个可调电阻、1个瓷片电容及1个二极管组成，电路结构非常简单，电路如图5所示。图5中，R1=R2=R3=R4=R5=100kΩ,R6=200Ω,R7为0～100Ω可调电阻。

从图5电路可知：在R2、R3、R4、R5这四个电阻匹配得比较好的情况下，U1-U2=U1，通过调节R7使得R6+R7=250Ω,从而Io=U1/250Ω达到使1～5V电压转换成4～20mA的目的，且不论输出端的负载如何变化，这种关系都不会发生变化，达到恒流的目的。为为使该恒流电路可带的负载尽量大，集成运放LM324的电源最好用+18V电源。

（2）红外遥控接收电路

作为电动执行机构，在工业过程控制应用时，常常会遇到安装位置不便于调试的情况。采用红外遥控调可以说是一个很好的解决方案，可以免去常规调试所需要做的一些工作，比如打开控制盒盖进行调试线路更改等等。红外遥控接收芯片采用红外遥控接收解码一体化集成芯片1838。电路如图6所示。

图6中，电阻和电容组成去耦电路，以抑制电源干扰；除此以外不需要任何外接元件，中心频率为38kHz。但是，由于1838集成芯片的增益高且不可调，没有屏蔽，特别容易受到外界的干扰，因此必须采取屏蔽措施。最好的办法就是利用金属材料做一个屏蔽盒，将1838装入，只留红外接口在外。

我们选用一种通用红外遥控器作为电动执行机构的调试装置。80C196KC单片机首先将遥控器各按键的命令码测出，然后对它们分别赋予我们所需要的调试命令，这样就可使开发周期大大缩短。

图7 CAN总线通信接口电路

（3）上下位机通信

CAN（Cantrol Area Network）是控制局域网络的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，广泛应用在离散控制领域。其信号传输介质为双绞线。通信速率高达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/5kbps，挂接设备最多可达110个。

CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能，以切断节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。CAN总线通信接口电路如图7的示。

80C196KC的AD15端口作为SJA1000的片选信号，故CAN控制器SJA1000所占用的地址为：8000H～80FFH。使用CAN总线收发器PCA82C250目的是进一步提高CAN总线的驱动能力。它的工作模式由RS控制引脚来提供，取决于斜率电阻（200kΩ可调电阻的阻值）。

上位机通过一块华控的公司的HK-CAN30B PCI总线非智能隔离型通信板，可对工业现场具有CAN通信接口的仪表和控制设备进行监控。

（4）掉电保护和抗干扰措施

系统实现现电保护的元件采用Maxim公司的X25043。X25043有三种常用的功能：看门狗定时器、电压监控和E2PROM，组合在单个封装内。X25043对于要求电路板空间尽可能小的该系统来说是非常适用的，电路如图8所示。

X25043的看门狗定时器对微控制器80C196提供了独立的保护系统，可选超时周期有：1.4s、600ms、200ms，也可禁用。当系统故障时，在超出所选的超时周期以后，X25043看门狗将以RESET信号作出反应，使系统复位。利用X25043低VCC检测电路，可以保护系统使之免受低电压情况的影响。当VCC降到最小VCC检测电平时，RESET变为低电平，给系统复位，直到VCC上升到最小VCC检测电平200ms为止。此外，X25043还具有512×8位串行E2PROM，使得本系统无须另外扩展数据存储器RAM。

系统的抗干扰措施包括硬件措施和软件措施。硬件上：①在输入和输出通道采用光电隔离来进行信号传输，电机驱动电路上采用光电隔离器MOC3061，在上下位机通信电路上采用快速光隔6N137；②在每一个集成电路芯片都安置一个0.01μF的.陶瓷电容，以消除大部分高频干扰；③模拟地与数字地分开；④在CPU抗干扰措施上，除了配置掉电保护电路外，还配置了人工复位和自动上电复位电路。软件上：①指令冗余，在一些双字节和三字节指令之后插入两条NOP指令，以保证跑飞的程序迅速纳入正确的控制轨道；②利用软件陷阱强行

将捕获到的程序引向对程序出错处理的程序；③启用80C196KC内部监视定时器（watchdogtimer）；④对A/D输入信号采取软件数字滤波。

3 系统的软件设计

本系统程序框图如图9所示。首先，是程序的初始化，包括对硬件和变量的初始化。然后，程序判断全局变量RUN，若RUN=0，表示程序终止运行，则跳转到程序的末尾复位看门狗，随后再跳转到程序的前面，判断RUN标志，循环执行；若RUN≠0，则程序执行主循环，再复位看门狗。这样，通过设定RUN变量来控制程序的执行。

在中断程序程序中只处理基本的操作，如数据的输入和输出等；一些复杂的数据处理，如输入通道的软件滤波等等，都放在主循环里面处理。在主程序里，给每一个断分配一个全局变量作为中断标志，当有中断发生时，对此标志置1。在主循环里，程序依次判断每个标志位，来决定是否要执行相应的子程序，即过程或函数。在主程序中处理完相应的中断服务后，要对对应的中断标志清零。

主程序的功能包括：确定阀位和阀位状态、阀位和阀位状态的LED显示、阀位控制输出、判断阀是否堵转以保护电机避免电机过热、红外外遥控命令解码和遥控命令控制输出。在阀位控制输出上，采用以控制电机正反转的时间来控制阀位，将A/D采样的周期控制得非常短，如10ms，甚至更短。以这产的周期来控制电机的动作，在要求的阀位0.5%精度范围以内，保持电机不动作，以保证阀位控制的准确性以及避免阀位来回震动。

4 结论

通过对9610R系列全电子式电动执行器电机驱动电路和4～20mA恒流电路的改进，使执行器在模拟控制时的运行精确性和可靠性有了进一步的改善。提高了控制精度。它的智能化，使得远程维护成为可能；它的遥控系统的开发，使该电动执行器的调试更加方便。

篇2：全数字电动机执行器的开发与应用

提高产品质量,降低成本,满足客户的个性化要求一直是济钢生产组织的主要目标,也是企业信息化的目标。为此济钢陆续在2002年和2005年分别建设了ERP和MES,为实现产品质量的信息化管理提供了有力的支撑。

ERP系统以质量管理模块为依托,建立了质量、制造、工艺标准的标准库,将冶金规范、国外标准、国家标准、行业标准、企业标准等进行质量标准代码化。MES的核心是构建以客户为中心的订单体制,它通过从ERP接收订单和质量标准信息,根据现场实际情况,制定工序计划进行排产。在组织生产过程中,实时跟踪订单物料全程数据信息,生产组织者及客户可以随时了解自己订单的生产情况,增强了市场适应能力。

在充分考虑济钢信息化建设的实际情况,以及生产过程质量管理需要的基础上,借鉴国内外质量管理系统的构建经验,济钢自动化部于2005年3月设计开发了全数字化质量管理系统,并于2006年5月正式投用。

1 系统总体架构

质量管理系统涵盖了订单从设计一直到产品生产完毕之间的全程质量信息。首先,它从ERP接收质量标准和订单信息进行质量设计,然后MES利用质量设计结果进行工序计划排产,将包含质量数据的作业指示下达到二级系统指导生产。在生产过程中,质量管理系统接收从二级系统反馈的质量实绩。生产完成后,质量管理系统对成分、性能、外观等信息进行综合判定,判定结果传送至ERP和MES。最后在产品发货时打印质量证明书。

全数字化质量管理系统的整体架构如图1所示。其业务流程大致可分为4部分:(1) 订单确定后, 根据生产可行性利用质量标准对产品进行质量设计;(2)在生产进程中,对作业或质量异常发生时的质量情况进行监控和追踪;(3)根据质量判定标准,对比订单客户要求的参数和产品进行质量判定;(4)通过质量详细信息、不良原因、客户订单等综合信息进行质量分析处理。

该系统完全按照软件工程标准规范进行开发和构筑,对钢板生产过程的质量信息进行全数字化管理。系统建立了以满足客户要求为指导的质量标准体系,并针对不同客户的质量要求,以及设备运行的实际情况,进行产品的质量设计,并对产品生产全程进行质量监控、判定和追溯。

2 系统主要功能

全数字化钢板质量管理系统主要包括质量标准、质量设计、质量跟踪与控制、质量判定、质量分析等各功能。

2.1 质量标准管理

对产品质量进行有效控制的基础是建立完善的质量标准体系。济钢质量管理系统的标准管理模块将ERP系统中的静态质量标准按照订单生产体制的模式在系统中进行管理,并依照不同的订单进行生产执行标准的详细管理。

质量标准管理是一个动态过程,在ERP系统中根据用户个性化要求不断增加。质量标准管理的内容主要分3大类:国家/国际标准、客户标准和济钢内控标准。另外,还有订单用途管理、生产制造工艺规范管理、判定标准管理以及钢种替代管理等辅助模块。

2.2 质量设计

质量设计是实现系统化质量管理功能的关键。在订单生产体制下,用户订单由ERP系统传输到质量设计模块,质量设计模块根据客户质量要求自动进行系统的质量设计。系统利用质量设计关键要素,在订单数据库、标准数据库中,将订单质量要求与质量标准进行自动匹配,每个订单都产生与之相对应的质量设计结果。如果匹配时出现错误,系统会自动提示并记录错误信息。

质量设计模块的具体功能包括:质量设计要素接收、质量设计结果确定、质量设计错误处理。质量设计的结果传送给MES中工序计划排产系统,作为编制生产计划的基础数据,并用于产品生产过程中的质量判定和控制。

2.3 质量跟踪与控制

质量设计形成的一系列针对具体订单的物料控制参数和质量控制参数,传送给MES中作业管理系统作为质量控制执行的标准和依据。在质量执行层面,对钢铁生产过程中的质量控制分为两大部分:(1)冶炼过程中钢水的化学成分、过程工艺参数控制;(2)轧钢过程中钢材的物理性能、外观尺寸以及成品成分的控制。

通过分工序质量控制,对具体物料的生产状况进行在线动态调整,实现前馈式质量控制,使生产质量始终处于质量控制状态中,从而提高产品质量的稳定性。质量控制与跟踪原理见图2。

质量控制模块的功能包括钢板生产质量数据的采集与跟踪以及在线工序质量控制。在本系统实现过程中质量数据的采集一部分来源于PCS,一部分由人工录入。

质量跟踪即质量监控,主要对生产过程中的物料以及生产线的工艺设备异常和质量异常进行跟踪。如果工艺设备出现异常,系统将做出快速反应,采取措施,避免质量不良品的产生;对于质量判定后发现的异常产品,系统将产品的异常情况在监控界面显示,由人工改判后,选择替代订单,以最大程度地减少最终不合格品。

质量跟踪的关键是质量异常材跟踪,质量异常主要包括:成分、性能、外观、工序、设备等类型的异常,通过异常代码进行管理。

本模块产生的数据结果用于质量判定,以及质量分析与追溯。

2.4 质量自动判定

根据每一个订单的质量设计结果(其中包括国家/国际标准设计结果、客户标准设计结果、济钢内控标准设计结果),系统分别完成对钢坯进行成分实绩、外观实绩的综合自动判定;根据钢板性能实绩、外观实绩、成品成分实绩进行钢板自动判定。最后,根据钢坯判定结果、钢板判定结果进行产品的最终质量判定。

质量自动判定系统包括热轧普板、热轧船板、热处理普板、热处理船板、模拟焊钢板等5部分的自动判定,每部分的主要功能包括:钢板取样指示的自动下达;多达30多项的钢板性能指标的初验、复验与逐张取样判定;钢板的内控标准、客户标准和国家/国际标准3级同时判定;针对每批每张钢板,根据客户订单要求对其外观、熔炼成分、成品成分、性能进行的综合判定;质保书数据的自动生成与打印;产品最终检验报告单和复验报告单的实时打印;成分性能台帐的查询打印;与其它信息化系统的通信等。

质量判定系统的部分功能说明如下:

(1)成分判定。根据质量设计标准,检查炼钢各工序的化学成分实绩是否在规定的范围内,并针对国标、内控、客户特殊要求等不同标准进行各成分项目单位合格与否判定,同时,根据各种组合的最终结果作为质量分析统计的依据。对于成品成分的判定,也采取同样的方法。

(2)外观判定。对产品的表面缺陷实绩与质量设计相比较并进行判定,按产品检查作业中产生的表面缺陷结果,判断产品是否不良。外观等级可分为一次合格板、二次合格板、协议一、专供板、废品板等5种类型。

(3)性能判定。每批钢板在生产后都自动下达性能取样指示,取样工进行试样委托后把试样送往力学实验室进行检验性能。检验结果出来后,对比钢板性能检验实绩与性能设计标准,检查性能实绩是否在指示值范围内,并针对国标、内控、客户特殊要求等不同标准进行各成分项目单位合格与否判定,并根据各种组合的最终结果作为质量分析统计的依据。

(4)综合判定。根据综合等级判定标准,根据成分化验、材质检验及外观检查判定结果判定综合等级。每个订单所需的检验判定项目在质量设计时就已经确定,可以利用查询界面得到。考虑到质量异常材的市场需求和成本等综合因素,系统还提供改判和订单替代的人工界面。例如生产委托钢种与计划钢种不一致时,通过人工改判界面对判定结果进行干预。质量判定的数据结果用于开具质量证明书,以及质量分析与追溯。

2.5 质量分析

质量分析模块采集产品的所有相关质量数据,以完成质量追溯功能。通过分析相关钢种的生产工艺数据和质量检验数据完成废次品原因分析功能,进行质量追溯。

系统在实施过程中运用基于数据仓库的数据挖掘技术实现质量分析,通过统计报表、控制度、直方图等手段满足实际生产过程中对质量分析的要求。

(1)对钢板的熔炼成分、力学性能的质量分析。

系统能按照时间段从熔炼成分、力学性能(包括金相和探伤)数据库中随机抽取一定数量的数据(至少100组),按照绘制直方图要求,分别作直方图(对熔炼成分应按钢种、各个成分分别作直方图;对力学性能应按钢种、规格、各个性能分别作直方图),同时计算过程能力指数,并进行分析。

(2)对关键质量控制点的过程分析。

为了实施对关键过程控制点的实时分析,分别对炼钢转炉终点温度、终点成分、CAS精炼区的吹氩时间、LF炉加热温度、VD的自由氧含量和连铸区域的中间包温度;中厚板加热炉的加热温度、精轧机终轧温度、过程的成品厚度等关键工艺参数利用控制图原理进行实时分析。

质量分析的数据结果用于指导和控制后续的生产。

3 系统应用效果

2006年5月全数字化的钢板质量管理系统在济钢三炼钢中厚板生产线正式投运后,经过不断的优化完善,系统稳定可靠,运行效果良好。目前,该系统的成功实施经验正逐渐运用到热连轧、冷轧等其他生产线上。

篇3：全数字电动机执行器的开发与应用

[关键词]数字化；课件；开发

[作者简介]钟伟，人民交通出版社。

随着数字信息技术的不断发展，学校的教学模式也逐步发生变化。教学模式的改变，一方面要求反映现代的教学理论和先进的教学思想，另一方面又离不开信息化的教学系统、教学资源和教学环境。因此，出版社在教材开发过程中要充分利用数字信息技术，开发优质的数字化产品作为教材的补充和扩展。目前，出版社主要是在传统出版物内容的基础上，利用不断创新的数字信息技术，开拓新的阅读需求市场。如在对原有出版物介质形态寻求突破的同时，对传统出版物内容资源进行挖掘，对阅读功能作出进一步的延伸。按照服务对象的不同，数字化产品可分为“助教型”和“助学型”两种。

一、“助教型”数字化产品

“助教型”数字化产品，即为方便教师教学而开发出的数字化产品，其主要形式为多媒体教学课件（“助教型”课件）。多媒体技术是一种将文本、图形、视频、动画和声音等信息形式结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。一般来说，传统教学方法不能充分体现的内容，或者教学实验危险性大、难度大的课程适合于配备“助教型”课件。“助教型”课件开发的原则是要有利于提高教师的教学效率，并且在技术和经济效益上具有可行性。进行“助教型”课件开发必须注意以下两点：

第一，进行充分的需求分析。需求分析包含两方面的含义：教师对课件有什么具体要求，实际教学中学生是否需要。“教师对课件的要求”是课件开发的重要依据。如果不注意这点，由此造成的直接后果是教师放弃使用该课件，最终将放弃使用相应的教材。因此，明确教师对课件的需求是提高产品质量的有力保证，同时也可以明确开发者的责任，最终作为课件的验收依据。

第二，合理选择与配置资料。要开发出高质量的多媒体教学课件就必须合理地把握课件制作中的教学性、科学性、技术性、操作性、交互性和艺术性，以及它们之间的关系，具体如图1所示。这就需要课件制作者查阅大量资料，包括教学计划、教学大纲、教学参考书，以及各种技术参考书、各种工具的使用说明书和网站资料等，充分利用文本、图形、视频、动画和声音等信息，以实现最佳的教学效果。

图1

二、“助学型”数字化产品

“助学型”数字化产品，即为方便学生学习而开发出的数字化产品。主要形式有光盘、网络资源等，其开发原则是要有利于提高学生的学习效率，并且在技术和经济效益上具有可行性。

1. 光盘

光盘是传统的数字化产品形式，通常和纸质教材一起捆绑销售。光盘并不是对纸质教材的简单补充，而是以更具视觉、听觉冲击力，更具立体感染力的形式，生动地传授知识，更适合于文化的积累、传承、开发和普及，具有内容丰富、信息量大等特点。开发光盘需要注意以下几方面：

第一，在教材策划之初，就要确定是否随教材配备光盘。总的来说，表现方式丰富、交互性强、信息容量较大的选题，适合配备光盘。

第二，在教材策划过程中，要充分考虑电、光、磁介质载体的特殊之处，进行综合策划，以实现纸质教材与光盘的完美结合。电子出版物的载体有一定的额定容量，因而选题的内容信息量会受到一定的限制。

第三，积极寻找能与出版社实现优势互补的光盘制作商。在光盘制作过程中，编辑要对该选题运筹帷幄并发挥自己的专业优势，对光盘制作人员进行有效指导。另外，编辑还要掌握好光盘的制作进度，确保其与纸质教材同步出版。

2. 网络资源

现代教育提倡个性化学习、主动式学习和终身学习。在提供传统纸质教材的同时，各出版社都在为教学提供延伸服务，出版社已成为教学资源的提供商，即出版社提供知识点素材、拓展资料与讲座、高仿真模拟试卷与实验等（见图2）。读者在购买纸质教材的同时，即可获得相应的教学延伸服务。各种发行量较大的教材都适合配备网络资源，尤其适用于内容难以理解、课后需要复习巩固的课程。进行网络资源开发必须注意以下两点：

图2

第一，进行充分的需求分析。明确学生对网络资源的需求和教师对网络资源的要求是提高产品质量的有力保证。这一环节要充分考虑教材的性质、发行量、读者需求、效益等，以确定网络资源的形式及内容，如是否收费、如何收费、有无互动等。

第二，控制传输带宽并加密。网络资源在最大传输带宽方面会受到一定限制，因此，编辑策划选题时要考虑控制最大传输带宽，以免网络传输速度过慢影响学习效果。同时还要合理选择并确定好相应的加密手段。

下面以《中国汽车维修服务资源库》为例，介绍数字化产品的开发与应用。随着我国职业教育教学改革的不断深入，教育部提出建设中等职业教育改革发展示范学校。汽车维修专业作为重点建设专业，必须配套开发相应的专业教材，同时教学资源库也是必不可少的建设项目。以此为契机，人民交通出版社协同中国汽车维修行业协会策划并组织开发了“中国汽车维修服务资源库”。该资源库以“从企业工作岗位实际出发”为原则，筛选企业实际典型工作任务为项目模型，结合教学规律形成资源库标准化、规范化、专业化的课程内容和结构，包括公共基础课、专业核心课、专业方向课和选修课。该资源库的使用功能包括：在资源库平台上演示、修改和重新创建模板课件；在教学中，知识体系和技能体系根据教学需要可实现自由组合，适应不同的教学模式；教师根据教学需要，基于素材资源库能够创建、修改PPT课件，实现个性化PPT课件等。该资源库的成功开发与应用极大地促进了与之配套的“国家示范性中等职业学校重点建设专业教材”的推广。

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三、数字化产品开发所带来的优势及作用

1. 有利于学校教学质量的提升

数字化产品一般具有图文并茂、交互环境友好、信息资源丰富等特点。图文并茂能给学生提供多种感官的综合刺激，有利于提高学生的学习兴趣。丰富多彩的人机交互式学习环境，使学生能够按照自己的知识基础等个体因素选择学习内容，而不是被动地接受知识，这将充分发挥学生的主观能动性，真正体现其作为认知主体的作用。大量的多媒体信息和资料，能创设丰富有效的教学情景，有利于学生获取知识。“助教型”数字化产品的开发，不但能大量节约教师编写教案的时间和精力，而且有利于发挥教师的创造性，如教师可以自行修改课件的相关内容，以便有效地组织课堂教学等。综上所述，教材开发过程中数字化产品的开发与应用，对学校改变教学模式、提高教学质量具有重要的推动作用。

2. 有利于出版社数字化转型的推进

为加快数字出版产业的健康发展，国家对数字出版给予高度重视和政策支持。传统出版社作为新闻出版业的重要组成部分，其责任十分重大，因此纷纷加大力度，不断推进数字化转型。人民交通出版社作为传统的交通教育教材出版基地，在各层级教材的开发过程中，非常注重对数字化产品的开发。数字化产品的开发与应用有效地推动了人民交通出版社运用数字信息技术对产品结构的优化，实现了人民交通出版社从单一纸质出版物向纸质出版物与多媒体出版物并存、互补、互动的转变。在数字化产品开发过程中积累的大量素材资源和宝贵经验，为推动人民交通出版社传统出版业数字化转型，以及产品的升级更新、流程的优化再造奠定了坚实的基础。

3. 有利于出版社纸质教材的开发与推广

一般而言，与纸质教材配套的数字化产品开发是基于纸质教材开发而进行的，但反过来，优质的数字化产品同样能促进纸质教材的开发。如人民交通出版社“高职高专工学结合课程改革规划教材”中的《汽车维修服务企业管理软件使用》及《机动车保险专用软件使用》便是依托北京运华天地科技有限公司生产的软件而开发的教材，该公司还充分发挥软件开发的优势，为其配备了高质量的教学课件。另外，优质的数字化产品能满足教师和学生的需求，有效地提升学校的教学质量，这对学校最终选用相应的纸质教材具有积极的促进作用，从而使出版社在获得社会效益的同时，能够获取可观的经济效益。

为应对日益激烈的竞争，出版社已不能仅仅做教学资源的提供商，而要做学校教学的领跑者。出版社除了提供课件、高仿真模拟试卷、在线测评等教学资源作为延伸服务，还要设计教学，通过教材使用培训、名师教学示范、课件设计比赛，打造以读者为核心的立体化教材，为读者提供全方位的服务。

篇4：全数字电动机执行器的开发与应用

在生产现场, 电动执行器直接控制工艺介质, 若选型或使用不当, 往往会给生产过程的自动控制带来困难[1]。因此, 执行器的选择、使用和安装调试是个重要的问题。在电动执行器作动系统的设计中, 设备成本和运行能耗是非常重要的因素。目前对执行器等机电产品的成本分析主要集中在成本构成、模型建立等方面[1,2], 这些模型不利于分析机电产品所有者的投入和产出情况, 不便于企业用户考核设备的效率和价值。

本文以电动执行器这一典型的机电产品为例, 从电动执行器的能耗计量、电动执行器的成本构成和全生命周期分析模型等方面进行讨论, 进而研究三种常见工况条件下, 三种电动执行器的LCCBAO (Life-cycle Costing Based on Actuator Owner) , 为执行器作动系统的选型和配置提供参考依据。

1 电动执行器的能耗特点

电动执行器主要用于旋转工况、摆动工况;当需要完成直线运动时, 需要通过齿形带或丝杆等机械装置进行传动转化, 因此结构相对较为复杂。一般电动执行器的内部结构如图1所示。

电动执行器的控制一般由PC、PLC或控制面板来实现。控制器通过输出电流信号到电机来完成既定动作。电机和控制器是电动执行器作动系统的主要耗能部件[3]。电动执行器的控制系统结构如图2所示。控制器发出运动指令给电动执行器, 实现既定运动。

电动执行器消耗的电力通过电动机转化为机械能, 由于机械传动摩擦等因素, 会有少量的能量损失。此外, 电动执行器的待机能耗也很高。文献[4]给出了IAI公司的型号为RCS2-SS8C-A的电动执行器在不工作时的功耗为10W左右。

电动执行器的能耗直接通过电力测量设备就可以精确地测量和统计, 如日本日置的3169-21电力计[4]。通过安装电力测量设备, 既可以得到执行器的瞬时功率, 也可以得到执行器的累计消耗电量。与气动执行器相比, 电动执行器的能耗计量简单很多, 不需要气动执行器的耗气量和耗电量之间的转换[5]。

2 电动执行器的LCCBAO模型

LCC (Life Cycle Cost) 是基于产品全生命周期的一种成本研究方法, 是指产品从开始酝酿, 经过研究、设计、发展、生产、使用一直到最后报废的整个生命周期内所消耗的费用总和[6]。

从用户视角下, 自产品购入、使用直至报废, 是执行器的整个使用期。在使用期内, 执行器用户为取得产品、实现产品功能、报废产品都须支付一定的成本, 由用户支付的各项成本之和称为执行器所有者视角下的全生命周期成本 (LCCBAO) 。

2.1 电动执行器的LCCBAO成本因素

电动执行器的LCCBAO模型包括:1) 购置成本:如购买价、运费、安装费等;2) 运行维护成本:如电动执行器作动消耗的能源耗费支出、维护支出;3) 报废回收成本[7]。

电动执行器的购置成本很高, 一般为同类功能气动执行器的3~8倍。电动执行器的作动系统结构简单, 只需要再配备相应的控制器就可以安装工作了。因此, LCCBAO分析中, 电动执行器的购置成本包含电动执行器本身和相配套的控制器。如果多个电动执行器共用一台控制器, 在计算执行器购置成本时, 需要考虑控制器成本的均分。

电动执行器的报废回收成本包括产品报废处置相关的人工费、运费以及产品回收原材料收益。

2.2 电动执行器的LCCBAO模型建立

电动执行器LCCBAO总成本计算公式如下:

式中:eC为电动执行器总成本;1C (i) 为第i年购置成本;C2 (i) 为第i年运行维护成本;3C为报废回收成本;m为使用年限。

电动执行器当年的购置成本等同于执行器当年的折旧。按照企业最常用的双倍余额递减法的加速折旧方法计算[7], 设 (i) 为设备第i年的折旧系数,  (i) 只与设备折旧年限m有关, 则:

式中:r为预计净残值率, 一般取5%;

因此, 电动执行器第i年的购置成本为:

式中:0C为电动执行器固定资产初值。

2.2.1 购置成本

电动执行器的购置成本主要包括电动执行器、控制器和PLC (或控制面板) 。一般电动执行器和控制器一一配对使用, 一台PLC可能控制多台电动执行器。遇到这种情况, 需要按照所控制的电动执行器实际运行情况将PLC的购置成本进行分割。参考文献[7]中提到设备的折旧年限, 一般电动执行器寿命为5年或者5000公里, 电磁阀、过滤器、PLC等小件设备寿命为5年。

电动执行器系统第i年的折旧额为:

式中:Cea为电动执行器的购置费用;Ceb为与电动执行器配套的控制器的购置费用;Cep为PLC的购置费用;ea为电动执行器折旧系数, 其他以此类推。

如果一台PLC控制多台电动执行器, 则Cep的计算公式为:

式中:Cep:执行器所占的PLC购置费用;CPLC:PLC的购置成本;n:该PLC所控制的电动执行器的台数。

2.2.2 运行维护保养成本

电动执行器的运行维护保养成本计算公式如下:

式中:C21 (i) :电动执行器的运行成本 (元) ;C22 (i) :电动执行器的维护保养成本 (元) 。

利用电力计 (日置电机的3169-21) 可以测量出电动执行器的瞬时功率和累计耗电量。通过这种测量方式完全可以测量出电动执行器在任何工作频率下的平均功率, 计算出运行能耗[4]。

粗略计算方法可采用电动执行器的额定功率来计算, 则电动执行器第i年的运行成本为:

式中:Pea为电动执行器的运行功率 (k W) ;Peb为控制器的运行功率 (k W) ;Pep为PLC的运行功率 (k W) ;e (i) 为第i年的平均电价 (元/k Wh) ;Tea为电动执行器第i年的总运行时间 (h) ;e (i) 为第i年的平均电价 (元/k Wh) 。

如果遇到PLC控制多台执行器的时候, 假设PLC共控制m台执行器, 则执行器第i年的运行成本为:

式中:n表示PLC一共控制n台电动执行器;Tea表示该执行器第i年的总运行时间 (h) ;T (i, j) 为PLC第i年所控制的第j台执行器的全年运行时间。

电动执行器的购置成本比较高, 而且结构比较紧凑, 拆卸维修费用也比较昂贵。执行器和控制器第i年的维修成本为:

式中:n表示第i年执行器和控制器共进行n次维修;Mea (j) 表示第j次维修更换元器件费 (元) ;Meb (j) 表示第j次维修的每小时人工工资;Teb (j) 表示第j次维修的总小时数。

如果PLC控制m台电动执行器, 则与该执行器相关的PLC第i年的维修成本为:

式中:n表示第i年PLC共进行n次维修;Mec (j) 表示第j次维修更换元器件费 (元) ;Med (j) 表示第j次维修的每小时人工工资;Ted (j) 表示第j次维修的总小时数;Tea表示该执行器第i年的总运行时间 (h) ;m为PLC控制的执行器台数;T (i, j) 表示PLC第i年所控制的第j台执行器的全年运行时间。

因此, 电动执行器第i年的设备总维修保养成本为:

2.2.3 报废回收成本

电动执行器报废回收成本为报废处置成本和材料回收成本的总和:

式中, Chandle为电动执行器的报废处置成本;Crecov er为执行器回收材料成本 (值为负, 该收益将消减成本) 。

3 实例分析

在某机加工企业现场, 选择三种电动执行器, 具体机械参数如表1所示。三种电动执行器现场工况如表2所示。

*EA, EB, EC代表三种电动执行器。

3.1 购置成本

设备5年寿命每年折旧系数如表3所示, 电动执行器系统的购买总价格44816元, 如表4所示。

注:设备净残值r取5%

利用表3中数据, 计算电动执行器系统的每年购置成本和年累计购置成本, 如图3所示。5年后, EA、EB、EC的年累计购置成本分别为11669.72元、18614.82元、11844.00元。

注:EAT、EBT、ECT分别为EA、EB、EC的年累积购置成本

3.2 运行维护保养成本

电动执行器作动系统的运行工况参考表30所示。企业当地工业用电1.2元/k Wh。参考文献[4]的运行能耗数据, 计算得出EA、EB、EC每年的运行成本分别为55.20元、56.45元、67.49元。控制器每年的总运行成本28.80元。

维护成本主要指执行器本身的维护, 每工作一段时间涂抹一些黑田C润滑脂等。EA、EB、EC每年的维护保养成本分别为5.00元、15.00元、20.00元。

3.3 报废回收成本

不考虑点动执行器报废的处置费用, 直接由废旧回收公司收购, 换回执行器金属材料费。电动执行器材质主要是铝合金。由铝材市场价和执行器样本手册以及公式 (12) 得, EA、EB、EC的报废回收成本分别为15.68元、35.68元、45.6元 (参考2011年市场铝价14.25元/千克, 钢价4.1元/千克) 。

4 结束语

电动执行器每年的购置成本和运行维护成本总和如图4所示。在全生命周期成本计算中发现, 电动执行器的回收成本占比很小, 它的购置成本投入占比全生命周期总成本的95%左右, 运行维护保养成本占全生命周期成本的5%左右。

通过对电动执行器系统的全生命周期成本分析, 得出结论如下:

1) 通过对电动执行器的实际考察和研究, 结合LCC概念, 提出了电动执行器的LCCBAO模型。最后通过实例分析进行模型的正确性验证。

2) 通过实例分析, 得出电动执行器的购置成本占全生命周期成本的95%左右, 运行维护保养成本占全生命周期成本的5%左右。

3) 有关电动执行器的维护保养成本的统计数据很少, 只能够结合现场工作人的经验进行大致估算。此外, 电动执行器维修难度大, 一旦出现故障就需要送回原厂家进行维修, 维修周期长且费用高。

4) 回收成本在电动执行器全生命周期成本中的比重微乎其微, 不足1%。

注:EAT、EBT、ECT分别为EA、EB、EC的年累积成本

参考文献

[1]蔡茂林, 陈响宇, 王雄耀, 等.气缸与电动执行器的竞争与互补[J].现代制造, 2009, (04) :24-27.

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[3]Kaenzig, J;Wustenhagen, R.The Effect of Life CycleCost Information on Consumer Investment DecisionsRegarding Eco-Innovation[J].Journal of Industrial Ecology, 2010, 14 (1) :121-136.

[4]林丰岩.产品生命周期成本:内涵、演变及启示[J].理论学刊, 2006, (7) :69-70.

[5]陈小川, 方明伦.制造业中产品全生命周期成本的研究概况综述[J].机械工程学报, 2002, 38 (11) :17-25.

[6]Arja, M., Sauce, G., Souyri, B.External uncertaintyfactors and LCC:a case study[J].Building Research andInformation, 2009, 37 (3) :325-334.

[7]张业明, 蔡茂林.气动执行器与电动执行器的运行能耗分析[J].北京航空航天大学学报, 2010, (5) :560-563.

篇5：全数字电动机执行器的开发与应用

关键词：电控发动机实验台；检测数据；开发

作者简介：覃新居（1974-），男，壮族，广西柳州人，柳州市交通学校学生科科长，讲师。（广西?柳州?545007）

基金项目：本文系2011年柳州市职业教育教学改革研究课题“汽车运用与维修专业校企合作共建实训基地研究与实践”（项目编号：2011年度自治区二级立项84号）的研究成果。

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0091-02

一、背景及意义

汽车开始大量进入百姓家庭，我国汽车工业获得了蓬勃发展，柳州市的汽车工业以上汽通用五菱为主体，去年的产销量达到15万辆。汽车的工作岗位需求逐年上升。柳州市交通学校（以下简称“我校”）以汽修专业为主，培养的学生主要为柳州市的汽车工业服务，学生在校期间，实践操作是不可缺少的，实验台的反复操作性和经济性决定了其在中职学校的适用性和可推广性。我校在初期从不同渠道去参观学习，以不同方式去了解和对比，发现有的实验台不能设置故障；有的实验台无法进行实际测量；有的实验台没有检测端口，无法使用检测设备；有的实验台增加了单片机技术，虽然可以载路测试并能实现计算机远距离控制设置故障，但是由于附加电路改变了原车的线路，无法静态检测参数，中职学生利用这样的实验台实习后，得出与实际车辆检测数据不符的结果，增加学习的难度。我校基于本校的实际，研发适用于中职学生教学使用的实验台。

学校性质是行业办学，建校以来获得的上级拨款每年都没有超出10万元。柳州是座汽车城，拥有上汽通用五菱、东风柳州汽车厂、柳州工程机械厂等大型汽车企业。学校围绕柳州的汽车产业，力争把大量的中职学生培养成为合格产业工人。学校在苦苦自筹资金发展汽车维修专业，但是汽修设备和汽车培训实习设备价格较高，学校根本无力独自承担庞大的购买经费。现实决定了我校只能走自主开发、艰苦创业的路子。在整合了一批实际工作经验丰富的教师后，学校在2002年开始以废旧进口汽车为主开发第一代的电喷发动机实训教学实验台，并于2003年全面应用于学校的实训教学。但是由于技术复杂，第一代的电喷发动机实训教学实验台实际工作很不稳定，实际掌握电喷发动机技术的教师不多，维护成本较高，后期基本只能用于汽车构造等专业基础课。2006年开始以上汽通用五菱的电喷发动机系统替代进口发动机系统，研制开发出了第二代的电喷发动机实训教学实验台。采用柳州本市的发动机电喷系统，稳定性大大提高，同时成本下降到了一个让学校可以大量使用的范围，基本上每一位专业教师至少有三台第二代的电喷发动机实训教学实验台。这样既解决了实训设备紧缺的问题，也解决了教师队伍专业知识自我提高的问题。从此我校的汽修专业一直处在广西同类学校的前列位置。广西区内的中职学校纷纷到我校学习和参观。我校的办学规模和办学效益也逐年稳定上升，在2011年获得了国家示范校的资格。

二、电喷发动机实训教学实验台的设计

1.电喷发动机实训教学实验台功能的开发

开发的实验台应该具备以下功能：直观认识电控发动机，了解构件组成、外观特点以及在发动机上的安装位置；可以演示电控发动机的起动和正常工作过程，可演示发动机异常工作状态；可以进行实车动态检测，通过仪表仪器可以检测输入信号和控制信号；可以人工设置或计算机软件控制设置各种发动机故障，全程模拟演示实际发动机的故障诊断流程，故障排除流程。该实验台可以作为中职汽车相关专业一线教学设备、汽车专业职业培训、汽修职业技能鉴定实验装置。

2.实训教学实验台的检测功能

（1）实现对上汽通用五菱电控汽油机及其他各型发动机的各种实际故障的模拟。参考实际故障，以上汽通用五菱售后服务中心提供的普遍故障现象为依据，将所有的传感器、执行器、电子元件等线路进行人工控制，改变电子信号值（电阻、电压或电流）或者实现通路、断路，从而达到与实际故障相吻合的效果，真实再现发动机故障现象，努力把教学环境与日后工作的实践操作进行无缝对接。

（2）实现对各传感器、执行器等电子元件信号波形的采集。在不影响各传感器与执行器正常工作的前提下，可以对其信号进行波形采集，与标准波形相比较，直观看到故障波形与标准波形的区别，提高学生波形分析的能力。可以直接在测量区域检测电压值、电流值、电阻值。不需要破坏连接线路。

（3）故障码、数据流的提取。设置有OBD诊断接口，可使用各种发动机电脑解码器进行故障码读取和进行数据流分析。实验台设计有各种常见电子控制系统故障的预设单元，其功能主要是检测和反映各传感器、执行器及电控单元等的故障现象。实验台具有检测设备匹配功能，能与示波器、万用表、发动机分析仪等设备连接，测量传输信号，读取故障码和提取数据流，这样可实现故障诊断分析的实践教学功能。

（4）电喷发动机实训教学实验台线路连接功能。参照原车电路图，将发动机电源电路，传感器电路，执行器电路以线路连接的方式喷绘在台架的面板上，将ECU的所有线路全部引到实验台板上，同时标注各元件名称，在线路中引出检测孔。根据电路图将线路连接无误后，方能进行发动机的发动及故障诊断和数据测试。选择接线应用不同线色区分传感器、执行器、电源、搭铁线路。

（5）教学演示功能。可以对学生进行发动机电控方面的构造教学，使学生懂得各种传感器、执行器和控制部件安装的位置，作用及工作原理。能真实反映出电喷系统的组成及控制过程，实现动态在线测试。实验台保证动态数据与实际车辆一致，在实验台板上设置与实车相同配置的转速表、水温表等，用于显示转速信号、水温信号等常用动态信号。把节气门位置传感器、水温传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、曲轴位置传感器、氧传感器等转变成能在实验台板的数码管上显示的信号。为了便于发动机各种工作状态的显示，用多个指示灯显示各缸的点火和喷油信号。可以直观观察点火系统和燃油供给系统的工作状态，教师、学生之间可得到良好的沟通。

三、实验台的整体设计方案

根据该发动机的电控系统特点及功能需求，实验台的总体结构设计主要包括台架的设计和控制面板的设计。设计方案如下：

（1）将实车发动机设计成为可移动台架。实验台台架的设计为可移动式台架，台架包括发动机实体部分和实验台柜体部分，两者之间连接线路采用可断开式接头连接，方便组装和运输。台架可由方管焊接成框架结构，其中实验台柜体采用整体冲压，保证了柜体的牢固强度。台架可根据实际发动机类型、电瓶、油箱、水箱、排气管等的安装位置以及应用时的操作空间而定，尽量采用紧凑方式连接，控制面板一般固定在台架后侧的支架上。发动机台架将发动机支撑起来，将排气系统安装在台架下侧。台架采用万向自锁脚轮活动灵活，并带有自锁装置，便于移动教学；表面喷塑处理防腐蚀、抗老化、不褪色。

（2）实验台操作显示面板的设计。实验台操作显示面板的设计尺寸要合理，主要设置有信号指示灯区域、仪表显示区、故障诊断区域、检测区域、照明区域以及仪表区域等。仪表显示区和信号指示灯区域布置在显示面板的中部，方便查看显示系统的工作信息；线束连接器及保险盒、继电器盒可布置在版面的背面；实验台偏重于教学应用，在版面上印制出电控发动机的电路原理图，重点突出传感器和电脑的连接原理，使学生明白电路的工作原理，可以对照电路图进行电路连接。在版面上可以选择设置多块指示仪表，两块液压表用于显示自动变速器换挡工作油压（针对部分车型），一块液压表显示燃油喷射系统供油压力。电压表一块，显示电路的充电情况。另一块真空表显示节气门下方真空度变化，指示值的波动可辅助故障诊断。实验台采用开关控制式和检测孔，就是在各传感器到ECU的线路中串接上故障设置开关，开关合上时发动机处于原机工作状态，检测区域中设置开关，在开关断开时就能模拟各传感器信号丢失、电源线断路或接地不良等的故障情况。

四、电喷发动机实训教学实验台采用的技术特点

电喷发动机实训教学实验台采用柳州五菱B12电控发动机，为适应汽车教学需求而研制。该电控发动机实验台由电控发动机、操作显示面板及电控发动机彩色原理图、电路检测控制柜、可移动式台架（万向脚轮）、汽油供给系统（脚踏式油门踏板）、冷却系统（自动电子风扇）、启动系统、充电系统、排放系统、发动机传感器、执行器、原车仪表、原车电脑、具有发动机运转及显示（水温、燃油、机油、充电、转速）配备原车OBD-Ⅱ接口、真空显示表、燃油压力显示表、喷油器工作指示LED灯、电压检测表（检测任意路传感器工作信号、工作电压）组成。故障设置区可设置8-24路故障（教师设置任一路线路故障）、故障排除区（学生通过各种仪器、仪表或读取故障码）在面板上用专用排故线连接排除故障、通过OBD-Ⅱ实现读码、清码、读取数据流、故障分析、传感器信号模拟等多项功能。电控发动机实验台能够准确、直观地显示发动机电控系统的数据流和故障码，并能设置故障。电喷发动机实训教学实验台为电控发动机的故障诊断提供了方法，汽车维修技术人员可借助该实训系统进行数据流分析和故障码分析，来诊断电控发动机的故障，学生也可进行电控发动机理论和故障诊断的学习。

五、展望

本着实用和够用为原则，研发小组没有过多参照国内外市场上各种外观精美、价格昂贵、装用世界品牌的发动机等的实验台。我们从学校的实际出发，用很少的成本去开发研究实验台，因此我校出品的实验台经久耐用，后续维修成本少，在售出到别的同行学校中，基本电话就可以完成售后服务，为学校创造了实实在在的效益。自我开发研制教学设备有很多积极的因素：第一，能缓解降低学校办学经费，创造良好的经济效益；第二，能全面提高本校汽车专业教师的业务能力，打造出一支会教学能修车的教师队伍。现在我校的汽修专业教师都受聘于上汽通用五菱、东风柳州汽车厂作为技术顾问，常年为汽车厂家培训售后修理人员。

参考文献：

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[2]张葵葵.电控发动机技术参数[M].北京:机械工业出版社,2007.

[3]王洪章,常青.AJR型电控发动机实验台的开发研究[J].机电产品开发与创新,2008,(6).

[4]汪贵平.汽车发动机电控汽油喷射系统故障诊断与排除[M].北京:人民交通出版社,2000.

[5]黄丽雯,陈渝光.高精度汽车电子点火控制系统[J].微计算机信息,

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篇6：全数字电动机执行器的开发与应用

1 电动执行器传动机构总体设计

目前, 市场上存在的多回转阀门电动执行器, 按减速机构的组成可以分为:SR系列、SMC系列和ZA系列等[6,7]。通过对几种系列执行器的结构特征和优缺点分析, 对该型多回转阀门智能电动执行器传动机构的总体设计如图1所示。电机减速采用两级直齿轮减速;主减速部分由锥齿轮减速和行星齿轮减速两部分组成;为了实现电机正向动力输入时, 无论电机正反转均可传递动力, 而手动正反输入时, 电机锁止, 在电机减速与锥齿轮减速两者之间设置一双向逆止装置[8]。

2 齿轮的参数化建模

多回转阀门电动执行器传动机构主要包括电机减速、锥齿轮减速、行星齿轮减速和手动机构的蜗轮蜗杆减速四个部分, 分别由直齿轮、锥齿轮、蜗杆和蜗轮组成, 其中, 直齿轮最多, 其次是锥齿轮, 因此, 为了缩短开发周期、便于设计的优化和修改, 以及为后期运动学和动力学仿真建立更准确的样机模型[9,10,11,12], 对齿轮进行了参数化建模。

2.1 齿轮的参数化建模流程

由于锥齿轮的参数化建模较直齿轮更为复杂, 本文以锥齿轮为例, 图2所示为锥齿轮参数化建模的流程示意图。

2.2 渐开线齿轮轮廓线的创建

本文采用CATIA软件进行执行器的开发设计。在CATIA中主要通过fog (x) 法则[13,14,15], 参数化建立离散的渐开线点集, 然后利用样条曲线工具绘制轮廓线。渐开线坐标方程为:

式 (1) 中, r1为基圆半径, t为展开角 (弧度) 。

法则函数为:

2.3 齿轮的参数化模型

参数化建模过程中, 利用创建锥齿轮的用户参数变量和系统参数变量之间的关系公式创建的锥齿轮参数化模型如图3和图4所示。

3 执行器传动机构的总体装配设计

利用虚拟样机技术进行多回转阀门电动执行器传动机构的装配设计时, 需要根据各零部件间的装配关系和逻辑设计及依附关系, 对装配设计进行层次划分, 确定各模型间的父子关系[15], 如图5所示;去掉壳体前的传动机构的装配设计 (左) 及样机 (右) 如图6所示。

4 结论

篇7：全数字电动机执行器的开发与应用

【关键词】档案管理档案信息化档案的开发与利用

1、引言

计算机网络的飞速发展，加速了社会信息化进程。档案是重要的信息资源之一，计算机网络的普及，必然对我国的档案工作产生重大影响，并将改变档案工作的方式、方法，尤其对档案的开发利用来说，计算机网络无疑为档案部门和需求者开发利用档案信息资源，开创了一个理想途径。网络信息化对档案信息资源开发利用有着深远的影响。一方面，网络信息化技术为档案信息开发提供了技术支持。计算机技术运用于档案信息资源管理，实现了档案信息资源数字化，进而实现档案信息资源的集中化，提高了整个社会对档案信息资源的利用程度。另一方面，档案信息化要求加大对档案信息资源的开发利用。当前，随着信息技术、计算机技术、网络技术的蓬勃发展，档案信息载体的形态正在发生变化，档案信息正在向数字化发展，档案形成量之大，覆盖面之广，是前所未有的。信息技术的发展，网络技术的全球化，对档案资源的开发、利用既是机遇也是挑战。档案资源的网络化是档案事业发展的必然趋势，实现档案信息资源开发利用的高效益，是当前档案工作的主要任务。

2、档案信息化环境下开发利用档案信息资源的建议档案资源信息化是档案事业发展的必然趋势，是事关档案事业全局发展的战略要素。档案信息资源的开发利用工作是一项长期的、紧迫的、艰巨的工作任务。开发档案信息，就是挖掘、加工档案信息资源，使加工出来的档案信息更好地为利用者服务。在信息化实践中，档案部门是档案信息资源的主要来源地，建立信息库、信息网络，加快数字化、数据库化和网络化进程，是提高档案信息能力的主要途径。要积极探索新的途径，寻找新的角度，全方位、多层次地开发档案信息资源，用创新的思维加大信息资源整合开发利用力度。

2.1开拓思路，创新观念，加强档案信息资源的开发利用档案的作用和价值体现在利用上，只有通过档案信息资源的开发利用，其作用和价值才能充分体现。为社会公众提供有效的信息服务是信息时代的重要目标之一，因此，必须形成一套切实可行的服务机制做保障。在服务方法上需要由被动的等待服务变为主动的上门服务，把档案信息主动、及时、准确地送到用户手中。在档案信息资源开发与档案用户之间，建立起一种主动适应、自我调节的机制，从而为档案用户提供全方位的服务。在档案信息资源开发与档案服务范围上，要由内向转为内外结合，打破传统的封闭式的观念，正确处理好开发利用和保密之间的关系，提高档案的实用性和使用价值。此外在服务手段上要逐步实现计算机联网，档案信息资源开发采用以计算机网络为核心的现代信息处理技术。

2.2加强档案工作标准化建设，为档案资源的开发做好准备档案工作标准化是档案管理现代化的基础，是实现档案管理自动化的前提，是提高档案工作效率，节省人力、物力、财力的有效措施，也是实现档案信息资源共享的重要保证，直接影响着档案工作信息化的步伐。在信息资源不断发展、人们对信息资源的需求越来越广泛的条件下，档案工作要实现规范化、标准化、科学化的目标管理，必须要严格按照国家标准搞好业务建设，更新观念，打破传统的管理模式，着力从思想上提高认识，增强规范化、标准化意识。

2.3大力加强档案信息资源深层次挖掘工作，建立内容丰富的档案信息数据库数据库是档案信息资源共享体系建设的核心。建立数据库是网络信息资源组织的重要方式，这种方式就是将要处理的数据经合理分类和规范化处理之后，以记录的形式存储于计算机中。通过完善档案目录中心以及全文档案信息资源数据库建设，逐步实现各部门档案信息数字化。用数据库技术组织信息资源可极大地提高信息的有序性、完整性、可理解性和安全性。数据库技术与网络技术的融合极大地方便了档案信息资源的开发利用，提高了效率。

2.4丰富电子档案馆藏，调整馆藏档案结构，加快数字档案馆建设档案馆应加大馆藏建设力度，优化和丰富馆藏，努力提高档案信息数据库的质量。数字档案馆通过馆藏档案数字化和电子文件的接收，整合各种档案信息资源，建立各级各类档案数据库，构筑一个多层次、分布式、规范化的档案数据库群，并通过多种信息网络平台实现档案信息资源共享，用户可以不受时间、空间、数量的限制，迅速、准确地从网上利用各种档案信息资源。

2.5档案利用工作的反馈信息和综合分析，是加大档案信息资源开发力度，提高开发质量的重要措施通过有关信息的收集、汇总、分析和加工，及时地了解与掌握社会需求，及时地开发档案信息资源，服务于经济建设，尽可能全面、迅速、准确地把有效信息传输给社会，既是大力开发档案信息资源的有效形式，也是广泛地、系统地提供档案资源为社会各方面服务的一项重要工作。

2.6加强档案信息人才培养随着现代化技术在档案部门的应用和普及，对档案工作者的要求也越来越高。除了要掌握熟练的专业知识，还要不断提高现代化管理的技能，需要档案工作者充分发挥信息管理者、资源开发者的作用，不断提高自身素质，科学管理与开发档案资源，提高档案自身资源的使用效率与效益。因此，要重视档案人员的继续教育工作，普及现代档案科学技术知识，提高档案工作者的素质，培养具有专业知识、档案知识、计算机知识的复合型人才和信息专家，以满足档案事业高水平持续发展的需要。

3结语