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随着我国装备制造业的快速发展,机械制造及其自动化技术也得到了长足的发展。下文是我为大家搜集整理的关于发表机械制造论文的内容,欢迎大家阅读参考!
浅析机械制造中的安全控制系统
摘要 目前,在机械制造系统中,安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据。本文在分析安全控制系统基本概念基础上,对于安全逻辑控制设备组成及特点进行详细分析,对于保证机械制造系统中的安全问题具有一定作用。
关键词 机械制造;安全控制系统;设备特点;安全继电器;PLC;安全总线
0 引言
机械的安全性就是机械安全使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。任何一台机械都有风险,会导致危险。这些风险和危险都会导致事故的发生、对人员造成伤害。当我们能够关注机械本身的安全性能的时候,其安全功能应该由安全自动化控制系统来实现。安全控制系统的正确设计会影响到机械的安全性能。安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据[1],本文对于相关问题进行分析。
1 安全控制系统
所谓的安全(控制)系统,是在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当工厂装置本身出现危险,或由于人为原因而导致危险时,系统立即做出反应并输出正确信号,使装置安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。它包括了现场的安全信号,如紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等,逻辑控制单元和输出控制单元[2]。无论在机械制造领域还是在流程化工领域,安全控制系统是整个系统运转中不可或缺的一部分。
从安全控制系统的结构图我们可以看出,安全控制链由输入(如传感器)、逻辑(如控制器)、输出(如触发装置)构成。从逻辑上来说,对于安全信号的控制功能可以采用普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 等逻辑控制元器件,从表面上达到我们所需要的逻辑输出。但是,我们可以注意到,普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 不属于安全相关元器件或系统。它们在进行安全相关控制的时候可能会出现以下安全隐患:处理器不规则、输入/输出卡件硬件故障、输入回路故障(比如短路、触点融焊)、输出元器件故障(如触点融焊)、输出回路故障(如短路、断路)、通讯错误等。这些安全隐患,都会导致安全功能失效,从而导致事故的发生。所以,安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号,一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障,立即做出反应并输出正确信号,使机器安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。
安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求:1)采用冗余性控制;2) 采用多样性控制;3)频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯);4) 程序CRC 校验;5) 安全认证功能块。
常见的安全输入设备包括由紧急停止设备、安全进入装置(安全门开关或联锁装置)、安全光电设备(安全光幕、安全光栅、安全扫描仪)。安全逻辑部分常采用安全继电器、安全PLC 和安全总线系统。
2 安全逻辑控制设备
逻辑控制设备是整个安全控制系统中最重要的一部分。它需要接收安全信号,进行逻辑分析,可靠的进行安全输出控制。现代自动化安全控制领域中,安全系统的控制元器件有安全继电器、安全PLC 和安全总线控制系统。
2.1 安全继电器
安全继电器,或者称为安全继电器模块,是最简单的安全逻辑控制元器件。其特点是采用了冗余的输出控制和自我检测的功能,实现了对输出负载的可靠控制。
该模块的存在2 个安全输出触点,这两个安全输出触点在内部是由来自2个不同的特殊继电器K1 和K2 的常开触点串连而组成。当K1 出现故障的时候,K2 依然可以实现安全触点断开的功能。同时,安全继电器模块可以通过内部电路进行自检,检测出外部接线故障和内部元器件的故障。
2.2 安全可编程控制器
安全可编程控制器采用了多套中央处理器进行控制,并且这些处理器来自不同的生产商。这样的控制方式符合了冗余、多样性控制的要求。这是安全PLC 与普通PLC最根本的区别。当一定数量的处理器出现故障后,完好的处理器依然执行安全功能,切断所有安全输出使系统停机。导致系统停机的处理器的故障数量取决于不同的系统。如,1oo2 系统(2 取1 的系统),一旦一个处理器出现故障,系统立刻进入故障安全状态;又如,2oo3 系统(3 取2 的系统),当一个处理器出现故障,系统并不会停机。系统只有在2个处理器同时出现故障的情况下才会导致系统停机。前者我们通常成为2 重冗余系统,安全可靠性较高、可用性较低;后者我们通常成为3 重冗余系统,其安全可靠性和可用性较高,但相比前者成本高。
对于信号的采集、处理和输出的过程,安全PLC 都采用了冗余控制的方式。当信号进入PLC 后,分别进入多个输入寄存器,再通过对应的多个中央处理器的处理,最后进入多个输出寄存器。这样,安全PLC 就构成了多个冗余的通道。整个过程之中,信号状态、处理结果等可以通过安全PLC 内部的暂存装置进行相互比较,如果出现不一致,则可以根据不同的系统特性,进入故障安全状态或将故障检测出来。
输入回路可以采用双通道的方式,通过2 条物理接线进入安全PLC。安全PLC也可以提供安全测试脉冲,用以检测输入通道中的故障。安全PLC 的输出内部电路也采用了冗余、多样性的方式,对一个输出节点进行安全可靠控制。安全PLC 可以通过2 种不同的手段,即切断基极信号和切断集电极电源两种不同的方式,将输出信号由1 转变为0。无论那种方式出现故障,另外一种方式依然完好的执行安全功能。同时,安全PLC 提供了内部检测脉冲,以检测内部故障。
安全PLC 的扫描时间要求为每千条指令1ms 以下。快速的中央处理功能不仅可以达到紧急停车的要求,同时能够以较短的时间完成整套系统的安全功能自检。
在软件方面,安全PLC 必须有可靠的编程环境、校验手段,以保证安全。这主要可以通过规范安全功能编程来实现。如Pilz 的安全PLC,提供了通过认证的MBS 安全标准功能块,以帮助编程人员进行合理的、安全的编程。这些安全功能块经过加密,不能够修改。我们只需要在功能块的输入和输出部分填入相应的地址、参数和中间变量,即可以完成对安全功能的编程。这些MBS 功能块涵盖了机械制造领域及流程化工领域的安全功能控制。
2.3 安全总线控制系统
安全现场总线系统是以安全PLC、安全输入输出模块、安全总线构成一套离散式控制系统。硬件和通讯的安全可靠是安全总线控制系统的可靠性判断依据。在硬件上,安全总线系统的模块都采用了冗余、高速的可靠元器件。
3 结论
安全控制系统是一个静态的系统,其监控系统中的安全相关的参数。在系统正常运行期间,安全控制系统不作出任何响应。但是当系统出现异常、或安全相关信号被触发,安全控制系统立刻夺去系统的控制权,根据其内部逻辑,对输出设备进行安全控制,从而保证了整个系统的安全。安全控制系统中的逻辑控制元器件是决定整个安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素之一。在安全自动化领域,常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合,这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。
参考文献
[1]孙清泉,徐卫国,康健.冷轧机自动化安全控制系统[J]. 设备管理与维修,2008,1.
[2]陆武.浅谈故障安全控制系统的通信[J].自动化仪表, 2007,28(1).
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第一步. 调研、入门
1. 确定一个感兴趣的大领域,比如分布式系统或者机器学习,或者深度神经网络。读这个领域经典算法和技术,也可以是几本比较好的书,读完然后再实践实践,动手加深理解。这个过程做完就算是初步入门了。
2. 找该领域的顶级会议,比如系统领域的有OSDI、SOSP,机器学习的领域有ICML、CVPR,深度学习的有NIPS、ICLR等等,可以搜CCF会议推荐列表看各领域的顶会列表。然后看近几年这些顶会的论文,因为这代表了最新的研究热点,咱不是说一味的追热点啊,毕竟对于初学者没有足够的领域专业背景,追热点是最快的方法。因为热点往往是该领域最亟待解决的问题,往往是发展最快的小方向,也最容易产生新成果。如果是老问题,人家都研究十几年了,给你留下的待解决的问题就很少或者不是很重要。当然如果是有几十年经验的研究者就不必追热点,他们知道该领域哪些是fundamental的问题,哪些是最值得研究的问题。
3. 读了这些前沿论文后,确定一个小方向,比如分布式系统是个大方向,小方向可能是机器学习分布式训练;大方向是深度学习,小方向可能就是graph embedding;大方向是机器学习,小方向可能是半监督学习等等。确定小方向的过程是个知识不断积累的过程,非常重要,这需要你对大方向有很多了解,对小方向有更深入更全面的理解,需要读好至少100篇以上论文,需要你知道该小方向的研究进展历史,这需要你知道该小方向别人都在哪方面做工作,做该小方向的顶级研究组都有哪些,他们正在干什么。
第二步. 发现问题
这步超级难,如果发现了个好问题,那就是成功的一半。这个问题最好是重要的、本质的、没有直观解决方法的。
4. 确定小方向后,你需要阅读大量的这个小方向的论文和了解开源项目,再不断聚焦,再确定一个要改进和优化的小小方向,这个可能就是论文的主题。小小方向可能是机器学习分布式系统中的parameter server通信模型,可能是dynamic graph embedding等。然后就要更聚焦地读这方面的相关论文,这时候论文就比较少了,几篇到几十篇到几百篇都有可能,这些论文要精读,花几个月时间研究一篇论文也不为过。
5. 挑几个重要的论文工作实现,也可以找开源的运行跑一跑试一试,idea往往从实际运行中来,光靠读是不行的。这个跑一跑可能需要你尝试不同的运行环境,不同的workload数据集,不同的应用场景等。比如,parameter server(PS)模型在本地集群上跑是不是和paper声明的一样、在异构的动态性极强的集群环境下效果怎么样、除了paper提到的算法处理其他算法的时候效果怎么样、除了paper提到的数据集换另外一类数据集怎么样;graph embedding方法处理密集图和稀疏图都怎么样,处理动态变化的图怎么样,等等吧。你要发现X方法仅在a环境下好用,在b环境不好用。这个就是发现问题的过程。当然,没经验的研究者可能很难想到多种环境、多种workload、多种应用场景,这就需要积累。
另外一个发现问题的方法是从实际生产中来,这个当然是最好的,但是往往是大企业环境下才有这个条件。
6. 确定你发现的问题还没有被解决。这又需要广泛的阅读和调研,但是问题已经很聚焦了,搜索也会很容易,用你特定问题的关键字在google 搜索(这里强烈建议用google,其他搜索引擎基本搜不到),找到解决相关问题的论文。看看这些论文是不是已经解决了该问题,如果解决了,你有两种方案:第一,该问题已经解决的非常好了,放弃解决该问题。第二,该问题的解决方案还有问题,我还有更好的办法。我建议后者,最起码尽量尝试尝试。
5和6步是个迭代的过程…
第三步. 分析问题
7. 分析问题产生的本质原因。这个往往和第5步发现问题同时进行。这一步靠的是功底和积累,靠的是对问题的理解程度。理解的越深刻,分析的越透测,你之后产生的解决思路就越有可能正确和有效。比如分布式机器学习的PS模型在异构环境下、和在处理数据不均匀的情况下就不好,本质原因是其同步的集中式通信模型,造成PS集中服务器往往需要等待。传统graph embedding方法采用批处理模式,需要graph的全局信息做embedding,当然无法应付动态性非常强的局部更新情况。
8. 基于分析,就是对该问题的深刻理解,产生改进的idea。这个可能很难,可能靠运气,但我觉得更多的是靠对问题的理解程度,理解的越深刻,本质原因抓的越准,就越可能产生创新idea。读过一本介绍google企业文化的书,google产品的成功,既不是靠技术能力,也不是靠用户需求,而是靠技术洞见(insight),这就是对问题本质的深刻理解。比如,PS模型在某环境下问题的本质原因是集中式的同步模型,那么我们就可以提出尝试异步通信的模型的idea。
分析能力跟个人的批判性思维、独立思考能力都有关,而这正是中国人欠缺的,可以通过读有深刻见地的书籍文章、经常提问来锻炼。
第四步. 解决问题
9. 实现你的idea,做大量实验验证。这需要动手能力,需要编程能力,需要坐得住。
10. 验证你的解决方案,根据实验分析不断优化你的方法。做了大量试验后,得到了若干结果,可能是不好的结果,但是不要一下子否定自己的解决方案,这不能说明你的idea不好用。一个好的方法往往经过千锤百炼,同样,你的idea通常不会一下子就成功。需要你根据实验结果分析不好的原因,然后基于你的理解改进方法,这是一个反复不断迭代的过程。
比如,你发现异步PS模型效果还不如原来的呢。那么关键的是,你要问自己为什么?为什么理应提升的却没有提升?你要看实验运行的日志,看看是哪里慢了,差在哪里,最后你经过不断的实验、分析、思考,你发现了,你提出的异步PS模型虽然没有了等待开销,但是计算的有效性却降低了,结果整体性能反而下降了。那么你下一次迭代就要想怎么把这个计算有效性提上来。我又有了个方法,可以评估每次计算的有效性,然后把计算资源都投到有效性高的计算上。OK,idea不错,那么怎么评估有效性呢?不能开销太大,否则又得不偿失了,你可能想到了一种近似地评估方法。重新实现后,发现效果还不错。OK,恭喜你!你可以准备发论文了!
整个研究过程,导师将起到关键的作用。导师可能会给你个问题,这是难能可贵的,基本帮你做了一半的事了,否则你可能需要花上一年时间找问题。然后整个研究过程,都是在导师的引导下进行,需要定期向导师汇报,与导师讨论idea和请导师分析实验结果。最好自己也要经常找同门讨论,而不是闭门造车。
第五步. 撰写论文
11. 设计你的论文,草拟论文的骨架。每一章都写啥,每一段都写啥,实验都做啥。论文的逻辑往往比语言重要的多,逻辑合理的论文更易读懂,即使咱华人有天生的英语语言缺陷,但是好的逻辑就可以弥补这个不足。写论文就和讲故事一样,怎么能把一个事说明白,不那么简单,甚至说很难,需要不断锻炼。写完给老师看,老师同意后进行下一步
12. 写作论文。这个就是根据骨架填肉的过程,但是这一步也不简单,特别对于英语不好的同学,写出来的东西简直是不忍直视、不堪入目、毁人三观。最近上海某高校老师辱骂学生这事就是因为这个,我可以说,我每次看到学生论文也都是这个心情,给学生通宵改论文在家里一边改一边骂,但是当面对学生还是要以鼓励为主,要耐心,要耐心,要耐心,尽力压制自己的怒火,以平和的心态帮助学生提高,期望他下次能给个更好的版本。但是往往事与愿违,看淡点吧,仅求写作态度好点就行了,毕竟这不是一朝一夕能提高的,需要你不断积累。
有几个写作的方法吧。第一,不要自己想当然,对于不确定的句型,用“”扩上上google搜,看看你这句型有多少人用过,如果没有几个人用,那就别用,换个写法。第二,读别人论文时,遇到好的句型就记下来,不断积累才能提高。第三,避免一切语法错误,我觉得这个是可以做到的,现在网上那么多工具都可以用。语法错误都避免不了那基本就是态度问题。遗憾的是,我很少遇到能避免语法错误的学生,我生气往往是因为态度问题,而不是能力问题。第四,尽量用短句用简单句子,别用长句。你写论文是为了让别人理解你的方法,不是写文艺作品,能说明白就行。
13. 提炼总结,改进方法。写作的过程也是屡顺自己思路的过程,写作的过程中往往也能发现自己方法的漏洞,那么就要继续回到8,重新思考解决方案,又或者你发现需要补实验来支撑你的论点,那么就继续实现系统做实验,得到实验结果。
14. 关于实验。怎么做实验是学生总问的问题,怎么做科学实验也是一个很重要的问题,有对照组、无偏的、定量的,这些都是科学实验的重要要素。如果有解决该问题的其他方法你首先要说明你的方法更好,至少在某一方面更好,这其中可能要涉及到不同的执行环境,或不同的算法数据集。然后设计实验说明你的方法好在哪里,用实验数据说明,比如异步PS和同步PS对比。然后你要进一步用实验数据说明,异步PS的有效性也提高了,如果不考虑有效性的话那么结果就不好。然后你的方法是否有些重要的超参数,试试variation导致各种结果。在实验结果展示方面,要学会用各种工具画各种图,把重要的因素用可视化方式体现出来。
第六步. 投稿和看待审稿意见
15. 接下来就是投稿。选一个合适的会议或期刊投稿,这个可以听老师的,老师基本有这方面的常识,根据你工作的方向和档次选择合适的去处。确定好了哪个会议期刊后,就需要按照会议期刊要求来整理论文格式,latex是必会的工具了。之后赶在deadline之前提交论文,这个最后的几天可能很痛苦,因为你的论文和方法总有改进的地方,老师的要求会让你最后几天是最忙的几天。但是需要认识到,凡事无完美,你总也改不到完美,你需要一个deadline来督促你完成一个milestone。开始进一步工作或下一个工作。
16. 看待评审意见。接下来是漫长的等待,会议一般是2-3个月的时间,结果可能是接收也可能是拒掉,相比于结果,更应该看评审意见,看看这些意见是否合理,是否能解决,无论是接收还是拒绝,然后接下来就再次回到解决问题的部分,再次开始优化方法的过程。如果是接收了,那就可以准备订机票开会旅游去了。如果是拒掉那一般是有比较大的问题,那就再仔细深思下一下你的方法。继续优化,还是降低档次投个差点的会,就看你导师的了。
第七步. 后续
17. 宣传你的工作,扩大影响力。首先你可能是要去参加会议,做个漂亮的ppt,反复演练,争取有比较好的演讲效果。有时你导师有机会去一些地方做报告,把这个工作介绍一下,都是扩大影响力的方法。
18. 开放源码。还有是尽量把自己工作的代码和数据开放,挂到网上,让别人来使用,接受别人的改进意见或者是简单的debug。咱不是专业的工程人员,也不用指望你的成果可以马上用于生产,个人觉得开放代码主要是为了让别人更好滴了解你的方法,这有助于扩大影响力,产生后续研究工作。如果有人引用你的论文、或咨询论文内容、又或是使用了你的代码和数据,这也算是你对整个科研事业有那么一丁点的贡献了,这比水论文有意义多了。
整体来说,发表论文需要你有:批判思维能力,动手能力,知识面,写作能力,表达能力,英语,韧劲(抗打击能力)等等一系列能力,如果在研究生期间真能发表一篇论文,经历了以上这么多磨难和锻炼,我想你的能力也是不知不觉提高了很多,成为了该小小方向的一个小小的专家了。这对你来说,是最最重要的。
这里我提到了韧劲,就是说,在解决问题过程中,你会受到不断的打击,包括来自导师的、来自自己的实验结果方面的、来自评审意见的,但是你要做的就是,站起来,继续凿,直到导师满意,知道reviewer满意,直到大家满意。别把这事想简单了,当你想象一下周围好多人都发好多sci了,而你还在为这么一篇完全未知结果的论文而这么努力的时候,我觉得大部分人可能就是缺少这个韧劲才最终以失败告终的…
最后,我想再强调一下,发论文不是简单地发论文,而是通过发论文宣传你的工作,以便对某技术或人有那么一丁点影响。无论你发哪个档次的论文,只要目标正确,我觉得你都会有收获和有贡献的。相比较于为了发论文而发论文,你会觉得你是那么地高尚和高大,他们只是造废纸,而你已经对社会有贡献了…
(以上内容来源于学术堂)
研究生机器人前进路线论文好发表吗
好发表。研究生可以在导师的指导之下完成机器人前进路线论文,在不懂的地方可以阅读大量的文献,并且随着研究工作的深入,会获得大量的实验数据,所以,撰写并发表论文是不难的。
我想发表一篇关于如何实现机器拥有情感思维类人化和关于人类永生的论文,目的是获得影响进一步获得资金支
关于智能机器的研究本身就不是一个学科能做到,而在一个学科能走在世界的前列,也不是一个或几个人能做到。
人类感情思维的灵魂复制或模拟,是不是能像科幻电影中通过生物克隆人来实现,或像《黑客帝国》那样灵魂程序化,这都是短时间无法实现的。
人类能否永生本身就是难以论证的东西,怎样搞论文?目前比近期某部国产科幻电影更实际的说法是:
我们的文明很像点燃的一炷香,时间的流逝,活着的亮光就那么一点,很容易熄灭。未来人类文明被毁灭、消失,别的动物统治地球,但出现文明的可能会变小,或很难超过现在的我们。
所以,目前人类文明是脆弱的,很容易就灭绝到头,如宇宙中的尘埃,若干年地球毁灭以后,我们的文明也会消失的无影无踪,没有任何遗留。
人类文明的发展历程应该分为地表文明、卵化地球、落果文明等等。 其中,目前人类文明处在地表文明的初级,也可以说是有机文明阶段,有机文明不适合逃逸太阳系,在卵化地球阶段基本终止。
实际上地球如果离开太阳系,可行的路径应该是升级后的卵化地球文明后期,我们现在人类(有机)已经基本消失,新出现的无机文明会让地球分裂/爆炸,地球就像剥开的橘子或是石榴,如一瓣瓣落叶般驶向太阳,在彗星般的椭圆形轨道上,最大限度的获取太阳能量,在利用太阳变成红巨星、爆炸时的能量,每一瓣合体后如蒲公英,逃逸太阳系。
以上说法只是相对合理,不排除有误导,当作茶余饭后的消遣不错,不是主业。
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