华东理工大学化工机械研究成果介绍(4)

C80C51F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片（SOC），具有与8051兼容的高速CIP-51内核，与MCS-51指令完全兼容，除了具有标准8051的数字外设不见之外，片内还集成了数据采集和模拟部件和其它数字外设和功能部件，包括模拟多路选择器，可编程增益放大器，ADC,DAC，电压比较器，电压基准，温度传感器，SMBUS,I2C,UART,定时器，可编程计数器，定时器阵列（PCA）,电源监视器和时钟振荡器等。

下面以变频控制系统为例： 关键技术：

技术难点ＡＤ转换精度变频控制调节系统 位移检测精度

图 1

变频控制系统由于其自身特性原因，其在加载与空载时会有较大误差，为满足其控制精度的要求，系统尝试对其运动进行反馈调节控制，取得了良好效果，同时对AD转换精度，位移监测精度都有较高要求。

关键技术路线：

根据市场需求确定系统所需实现的功能，将功能模块化，之后根据功能结构划分硬件结构与技术难点的分析，硬件电路制作，软件编写，上机调试，再根据调试结果对硬件电路以及软件部分进行必要的改进。

本系统所选控制器集成了强大的外设功能，因此能方便的设计出可靠性高的控制系统，同时又能缩短开发周期，降低成本低，缩小体积。对系统而言不仅简化电路设计结构，同时使得系统具有抗干扰强，可靠性高的特点。 ●所属领域：机电一体化、信息 ●技术要点：

系统对其速度控制进行反馈调节，对误差进行自动补偿，减小了其在加载时的误差，保证了精度要求，同时控制器自身硬件结构特点使得系统的抗干扰性、可靠性强，硬件成本低，实时性高。现处于实验调试阶段。 ●应用前景：

可应用领域十分广泛，如电机控制，网络通信，电子家电，设备监控，数据采集，汽车电子等。特别是在设备监控及控制与数据采集方面有好前景，由于其集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设和功能部件，使得设计更加灵活，系统更加可靠，因此具有很大的市场应用前景。 ●知识产权及项目获奖情况：

其核心技术部分已经申请国家发明专利，具有自主知识产权。 ●应用案例：

实验室目前应用于电子插拔力试验机﹑电子万能材料试验机(伺服与变频)，其微控制器采用新华龙公司C8051F060。它具有高性能和低功耗的特性，性价比较高。由于采用了流水线结构，与标准的51结构相比，其指令执行速度有较大的提高。C8051F060中独创的交叉开

关技术使得系统低功耗应用有了更强大的保障。

本身自带16位AD转换电路，属于真正在片上混合系统，在8位单片机中优势明显，采样速率高达100ksps，电路设计相对较为简单，电磁干扰较小，而且能够缩短产品的开发周期，性价比与同类产品相比较高。另外还应用于基于CAN总线的大型机组的检测系统与汽车电子，其微控制芯片选用C8051F040。也可应用于汽车电子领域。 ●合作方式： 希望与企业联合开发。

19、球形微丸造粒机

●项目简介：

医药工业的片剂将更新换代为具有缓释、控释功能的制剂。为了能够包衣，需要开发以工业方法制备大小均一，圆球度好的球形芯丸。化工行业的催化剂、分子筛等产品都需要制备成球形颗粒。球形颗粒的表面积最大，充填密度最高。颗粒产品取代粉体产品，这是粉体产品更新换代的要求。改善后续操作中粉体流动性，减少环境污染，提高利用率。在所有的造粒方法中，球形颗粒的质量最好，球形颗粒的商品外观质量也最好。由华东理工大学发明的球形微丸造粒机创造性地应用了五种科学原理：塑性造粒原理、最小势能原理、三维随机原理、多种力相互作用原理和流化床与机械法相结合的原理，采用该设备制造的产品成品率高，以医药辅料微晶纤维素作为原料造粒为例，成品率可达90%以上，球粒大小均匀，不需筛选。同时球形造粒能够十分快速地进行，效率高，一批料只需3分钟。设备操作简单，无易损件，设备使用寿命长。 ●所属领域：化工、医药、装备 ●项目成熟度：

本产品已在上海、北京、沈阳、黑龙江、安徽、广东、深圳、新疆、湖南、江苏、江西、河北等省市的医药和化工研究单位和企业得到应用。 ●应用前景：

在市场已经享有很好的名声。目前已经在百蕊草、养胃一号、益母草、小柴胡、救心丹、苦瓜粉、小金丸、酶制剂、分子筛、膨润土、复合有机肥、灵芝孢子粉、单梨酸异山梨酯、橡胶硫化剂、苯甲酸钠、治疗艾滋病的新药、治疗心血管疾病的新药等医药、化工领域得到了应用。

●知识产权及项目获奖情况：

该设备已于2000年7月28日获国家知识产权局授予实用新型专利。专利号为：ZL 99 2 39875.4， 专利证书号：第394527。

本项目已于2002年3月获“第十二届全国星火杯创造发明竞赛一等奖。 本项目已于2002年10月获上海市优秀发明一等奖。 本项目已于2003年3月获上海市科技进步二等奖。 ●合作方式：技术转让

20、开放式数控系统

●项目简介：

HC-X数控系统是基于“PC+数控卡+触摸屏”的开放式数控系统，具有ISO的G代码功能，支持宏命令。可以用于数控车床，数控铣床等一系列加工设备，加工精度高，操作方便等一系列优点。同时还能实现四轴联动，可进行一些复杂零件的加工。HC-X数控系统在Microsoft Windows操作系统上开发，充分发挥32位计算和多任务的强大优势。同时，具备友好的用户界面，具有操作简便可靠、简单易学的优点。

功能：

1) 基本配置为四个运动轴，具有16个开关量输入点，16个开关量输出点。以上配置可能因不同的厂商选择而有所不同。

2) 手动功能支持包括：连续手动、步进、手轮等手动控制方式。既支持通过机床输入设备，如手持设备等操纵机床，也内嵌地支持通过计算机输入设备，如键盘、鼠标完成手动操作。

3) 用户数据输入（MDI）功能 用户可以在线输入G指令并立即执行。

4) 断点记忆、跳段执行等高级自动功能。 5) 进给轴精确回机械原点（参考点）功能。 6) 大到100%。 7) 支持宏的编程。

8) 系统自带计算器功能，方便用户编程时使用。

9) 具有屏幕键盘，配以触摸屏，使编程更方便、灵活。

10) 使用PCI总线运动控制卡。 ●所属领域： 机电一体化 ●应用前景：

本产品已经在刀具磨床上进行试用，其功能接近进口高档数控系统，因此具有很好的性价比，实现了普通系统价格高档系统性能的目的，可以广泛推广，预计年销售额达到可200万。

●合作方式：技术开发、技术转让

21、废碱减量与分离回收技术

●项目简介：

本项目针对化工生产过程造成的废碱污染问题，根据碱水形态，提出碱减量分离回收利用的思想，创造性发明了废碱的旋流分离方法，开发了碱梯度分离工艺和废碱水蒸发-焚烧-雾化-分离组合新工艺，设计了高效微小型旋流分离器。应用到8万吨/年环己酮装置，碱分离效率超过99.9%，废碱全部回收；应用到150万吨/年加氢裂化装置的循环氢碱液分离，不但解决了由于携带高分油引起的胺液发泡问题，减少了胺液的跑损，同时保证了压缩机的

安全长周期运行，使装置的胺耗降低50%以上，具有显著的经济效益和资源效益。应用到10万吨/年聚氯乙烯装置的碱液分离，可以取消占地面积大、分离效果差的沉降装置。 ●所属领域：化工、环境 ●项目成熟度：产业化 ●应用前景：

已实现工业应用，整体技术处于国内外领先水平，显著推动了行业技术进步，可以应用于各种废碱治理领域，适用性很强。 ●知识产权及项目获奖情况：

本项目申请中国发明专利5项，已授权1项，公开3项。 ●合作方式：技术开发、技术转让、专利（实施）许可

22、微化学机械系统关键制造技术

●项目简介：

华东理工大学利用学科交叉优势创立微化学机械系统（Micro-Chemo-Mechanical System, MCMS）研究方向，并在微细加工方面形成特色，使许多化学化工过程及其装备技术发生革命性的变化。

在“211工程”的重点支持下，依托承压系统安全科学教育部重点实验室和化学工程联合国家重点实验室，建立了微加工中心，拥有一批如光刻机、微机械加工中心、真空扩散焊、多功能激光加工中心等先进加工设备和测试仪器，形成具有国内领先水平的微化学机械系统加工和测试平台。 项目的技术创新点：

1、国内首次制备出可与11W燃料电池配套的微小型氢源系统； 2、在反应停留时间28秒内可连续制备生物柴油的微小型反应系统； 3、纳米晶全连续微流控合成系统； 4、基于热电转换的微小型可燃气体传感器。 应用该技术已解决的问题：

1、基本解决了移动式燃料电池氢源问题； 2、将生物柴油的反应时间降低了1个数量级； 3、已成功合成出可调控光谱的发光量子点； 4、已制备出快速响应选择性好的氢气传感器。 ●所属领域：装备 ●项目成熟度：产业化

●知识产权及项目获奖情况：公开专利4项。 ●合作方式：技术开发、技术转让、专利（实施）许可

23、爬壁焊接机器人

●项目简介：

焊接机器人主要用于在具有磁吸附能力的槽罐设备进行自动焊接。 功能：

（1）机械式跟踪器：导引机器人完成第一道焊接工艺；

（2）磁性跟踪轨道施放器：第一道工序不能满足要求时，机器人由机械式跟踪器导引工作时，施放器同时铺设磁性跟踪轨道（仅限于导磁材料），以供电磁式跟踪器识别导引机器人完成后续焊接工序;

（3）电磁式跟踪器：当焊接第一道工序完成后即由电磁式跟踪器导引跟踪焊缝； (4)摆动器：控制焊枪横向摆动，使得焊缝的宽度可变

(5)近视摄像头：将焊接情况及时反馈给现场工作人员，以便调试；

(6)前视摄像头与后视摄像头：由前视摄像头与后视摄像头辅助现场工作人员调整机器人在正常轨道上，或到达目的地；

(7) 送丝机：焊接正常工作时，送丝机以某一恒定速度向焊枪送丝； ●所属领域：装备、机电一体化 ●项目成熟度：在研 ●应用前景：

本产品可以应用于大型槽灌和船舶的设施的建造或维护，因此具有很好的性价比，实现了普通系统价格高档系统性能的目的，可以广泛推广。 ●知识产权及项目获奖情况： 拥有自主知识产权 ●合作方式：技术开发

机器人结构示意图

24、全自动数控管道阀体环形密封面堆焊系统

●项目简介：

管状设备制造中，经常遇到相惯线的焊接问题，此类焊接目前大多是手工焊接。为了提高焊接速度、改善焊缝质量，本项目研制了一台全自动五自由度数控焊接机器人。目前该机

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