信號自動化論文范文
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篇1
【關鍵字】自動化儀器儀表發展現狀趨勢
中圖分類號：P335+.1文獻標識碼： A 文章編號：
一、自動化儀器儀表的簡介
1. 自動化儀器儀表的定義
自動化儀器儀表是用于化學、物理方面的技術工具和設備，可以檢出測量各種物理量、物質成分。從廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞等功能。顯微鏡、望遠鏡能使人們擴展自己的視野，體溫計能讓人們測量自己的身體的溫度；此外，還有一些儀器儀表如磁強計、射線計數計具有特殊功能，可以感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的數據因子。
自動化儀器儀表又被稱作信息機器，因為它的主要功能是信息形式的轉換，可以將輸入信號轉換成輸出信號。信號按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調制成連續的模擬量或斷續的數字量形式。
2. 自動化儀器儀表的分類
自動化儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，有很多種類，有的按用途分類，有的按功能分類，不同的分類方法對應著不同的產品，本文主要介紹兩種分類方法。
（1）按不同用途來分類
儀器儀表有各種用途，有的用在運輸上，比如汽車儀表、拖拉機儀表；有的用在航空上，比如船用儀表、航空儀表；有的用在地質上，比如地質勘探測試儀器、地震測試儀器；另外隨著科學技術的發展，很多儀器儀表應運而生，比如教學儀器、醫療儀器、環保儀器等。
（2）按不同功能來分類
隨著我國自動化技術的成熟和各種行業的需要，產生了各種功能的儀器。比如工業自動化儀表按功能可分為檢測儀表、記錄儀表、計算儀表等；檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表等。
二、我國自動化儀器儀表行業發展的現狀
自動化的內容在近10 年來隨著電子信息技術和光電技術等相關學科的發展而發生了許多變化。從縱深上講，可以涵蓋從最底層的自動化感應部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設備、各種執行機構等到自動回路調節器、自動控制單元、各種大中小型裝置控制系統到綜合優化調度與協調系統和企業綜合管理信息系統等。從應用的行業性質上分，自動控制系統可以分成以流程過程控制為主的過程控制系統(如各種DCS、回路調節系統等) 和以運動和傳動控制為主運動控制系統( 各種邏輯控制PLC 和傳動控制系統如CNC 等，工業自動化儀器儀表主要是針對自動控制系統而言。
2002 年我國工業自動化儀表制造業共有309 個企業，實現工業總產量136.24 億元，銷售收入133.75 億元，利潤總額8.99 億元。行業綜合水平總體上達到國際八十年代水平。30%的產品實現了數字化，達到國際八十年代末期水平; 約15%的產品實現了智能化，達到國際九十年代水平。品種門類較為齊全，有一定的成套能力。可能承接60 萬千瓦火電站、核電站、30 萬噸合成氨、30 萬噸乙烯、500 萬噸煉油、10000 立方米空分、4000 立方米高爐、120 噸轉爐、日產30 萬立方米城市煤氣站、日處理40 萬噸污水、日產5000 噸水泥等大型工程的控制系統和儀表成套項目。
三、當前的儀器儀表技術存在的主要問題
儀器儀表行業技術發展雖然迅速，但較國外先進的高性能、高實用性的領先技術比起來，我們還存在著10~15年的差距，當前的儀器儀表技術還存在著一定的問題：
1、自主創新成果比例過少，應用技術不足
我國儀器儀表行業的初期是通過引進國外的先進技術，近幾年，也有不少科技型企業加大了自主研發力度，但從總體上說，自主創新的成果還是非常少，并且技術的實用性欠缺。對于一些關鍵核心工藝加工制造技術力量非常薄弱。產生這種現象的原因是因為中外合資與先進技術引進與自主研發嚴重脫軌。
2、中低檔產品居多，研發投入不足
我國現階段的儀器儀表產品較國外比較，大部分都屬于中低檔產品，產品創新能力弱，高端精準儀器儀表數量非常少。其原因是現階段的儀器儀表行業缺少對于高端檢測、數字化精進技術人才，限于各大企業和單位的指導思想和投入規模，研發投入也不夠，包括設備資金、人才培養等各方面的投入。
四、我國自動化儀器儀表的發展趨勢
近年來，經濟全球化的發展要求技術的全球化，計算機和智能機器的發展對儀器儀表的發展有很大的促進，我國應該在現有的技術基礎上，借鑒國外的微電子技術，掌握關鍵技術，生產更多國有品牌，提升國際競爭力。我國自動化儀器儀表技術的發展前景廣闊，與國際自動化儀器儀表的發展相比，可以分為智能化、高精度化和網絡化等趨勢。
1. 智能化
智能化技術是儀器儀表的一種發展趨勢，與國外產品相比，國內產品在智能化方面有很多不足，我國儀器儀表在智能化方面與國外存在明顯差距，因此，我國應該加大創新力度，改變創新模式，在智能化方向改革創新。自動化儀器儀表的智能化是指采用大規模集成電路技術、接口通信技術，利用嵌入式軟件協調內部操作，使儀表具有智能化處理的功能。采用智能化的產品可以很好的自主調節控制，利于信號的傳遞，提高了工業效率，更能適應國際技術的發展。
2. 高精度化
自動化儀器儀表對技術要求很高，只有高度精密化才能提升我國產品的核心競爭力。國外很多儀器儀表產品具有高精度化的特點，我國的產品在這方面明顯落后，因此提高儀器儀表的精密是大勢所趨，也是應對國際激烈競爭的必然選擇。當前的重點是研究和發展多維精密加工工藝，精密成型工藝，球面、非球面光學元件精密加工等工藝。
3. 網絡化
在國外市場以現場總線技術為代表的數字通信網絡技術得到了快速發展，但是我國自動化儀器儀表在總線技術方面還不完善，許多產品功能還不完備，核心技術的掌握也差強人意，因此，網絡化是我國自動化儀器儀表的發展趨勢和方向。發展網絡化就要充分利用計算機數字化通信技術，完成信息的轉換，構造一個龐大的信息化網絡，這樣信號流通順暢，更能提高生產效率。
總結
自動化儀器儀表是很多自動化元件組成的，包括各種功能的自動、智能和微型技術工具。儀器儀表有不同的用途，對應的功能也不同，有的具有測量、顯示功能，有的具有記錄、報警功能。近年來隨著經濟的發展和科學技術的進步，微電子、計算機、網絡通信等日新月異發展的新技術對自動化儀表產生了深遠的影響。我國自動化儀器儀表發展歷史久遠，隨著新技術的出現不斷出現新的儀器，對我國經濟的發展起了很大的促進作用，從目前來看，我國自動化儀表技術發展迅速，但與國際上比起來還是有一定的差距。自動化儀表的改進有重大的應用前景，我國應該加大資金扶持力度，轉變創新方式。
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關鍵詞：變電站，綜合自動化系統
近年來，隨著電網運行水平的提高，各級調度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，進而要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性。基于上述原因，變電站自動化由“熱門話題”已轉向了實用化階段，電力行業各有關部門把變電站自動化做為一項新技術革新手段應用于電力系統運行中來，各大專業廠家亦把變電站自動化系統的開發做為重點開發項目，不斷地完善和改進相應地推出各具特色的變電站綜合自動化系統，以滿足電力系統中的要求。
變電站綜合自動化系統應能實現的功能
1．微機保護。是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。
2．數據采集。包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據。
3．事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳臺記錄。其SOE分辨率一般在1～10ms之間，以滿足不同電壓等級對SOE的要求。
變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。
4．控制和操作閉鎖。操作人員可通過CRT屏幕對斷路器、隔離開關、變壓器分接頭、電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。
5．周期檢測和同期合閘。該功能可以分為手動和自動兩種方式實現。可選擇獨立的同期設備實現，也可以由微機保護軟件模塊實現。
6．電壓和無功的就地控制。無功和電壓控制一般采用調整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調相機等方式實現。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。無功控制可由專門的無功控制設備實現，也可由監控系統根據保護裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現。
7．數據處理和記錄。歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據。
8．人機聯系。
9．系統的自診斷功能。系統內各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也象被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心。
10．與遠方控制中心的通信。本功能在常規遠動‘四遙’的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統的遠動系統。
根據現場的要求，系統應具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應具備同多個調度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MO-DEM應相互獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調度中心連接，通信規約應適應調度中心的要求，符合國標及IEC標準。
變電站綜合自動化系統應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能，還應具有當地運行維護功能。
11．防火、保安系統。從設計原則而言，無人值班變電站應具有防火、保安措施。
幾個問題的認識及探討
1．變電站自動化的基本概念。變電站自動化是指應用自動控制技術、信息處理和傳輸技術，通過計算機硬軟件系統或自動裝置代替人工進行各種運行作業，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統。變電站自動化的范疇包括綜合自動化技術；變電站綜合自動化是指將二次設備(包括控制、保護、測量、信號、自動裝置和遠動裝置)利用微機技術經過功能的重新組合和優化設計，對變電站執行自動監視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化系統，它是自動化和計算機、通信技術在變電站領域的綜合應用。博士論文，變電站。其具有以下特征：
(1)功能綜合化。是按變電站自動化系統的運行要求，將二次系統的功能綜合考慮，在整個的系統設計方案指導下，進行優化組合設計，以達到協調一致的繼電保護及監控系統。博士論文，變電站。博士論文，變電站。“綜合”(INTEGRATED)并非指將變電站所要求的功能以“拼湊”的方式組合，而是指在滿足基本要求的基礎上，達到整個系統性能指標的最優化。博士論文，變電站。
(2)系統構成的數字化及模塊化。博士論文，變電站。保護、控制、測量裝置的數字化(即采用微機實現，并具有數字化通信能力)，利于把各功能模塊通過通信網絡連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。
(3)操作監視屏幕化。當變電站有人值班時，人機聯系在當地監控系統的后臺機(或主機)上進行，當變電站無人值班時，人機聯系功能在遠方的調度中心或操作控制中心的主機或工作站上進行，不管那種方式，操作維護人員面對的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標。
(4)運行管理智能化。體現在無人值班、人機對話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監視和系統信息管理、建立實時數據庫和歷史數據庫、開關操作及防誤操作閉銷等方面，能夠減輕工作人員的勞動及人無法做到的工作。
2．變電站綜合自動化站內通信網絡的建立。變電站內傳送或交換的基本信息有：測量及狀態信息；操作信息；參數信息。根據信息傳送的性能要求，大致可分兩類考慮，一類要求實時響應較高的信息，如事故的檢出、告警、事件順序記錄和用于保護動作的信息，要求傳送速度較高；另一類是對時間響應要求不高的信息，如用于錄波、記錄及故障分析的信息，可允許較長的傳送時間。對于不同的數據亦有不同的安全性要求，站內通信網聯系站內各個智能單元、后臺監控及遠方通信裝置，是整個系統的關鍵。
3．實際工程設計的考慮。為了使實際工程工作可靠，維護方便，擴展靈活，易于用戶操作和管理，在系統不同的層次，需解決不同的問題。
(1)前置智能單元。前置智能單元是系統的基層，執行系統最基本的功能，如保護、測量、控制等。我們希望這些基層模塊盡量不受網絡狀態的影響，特別是繼電保護裝置，要求在無網絡的狀態下能完成保護的基本功能，因此在設計基層裝置時，盡量采用自成—體的辦法。
為了提高基層功能模塊的質量，盡量采用通用化的模塊，因此硬件平臺的模塊化設計，在基層尤為重要。本著這種思想設計出有限品種的模塊，拼裝成不同的功能裝置，這對模塊設計成本的降低、生產的組織等均具有好處。
在實際應用中，為了減少基層模塊軟件對工程的依賴性(即工程有關部分的軟件)，一種辦法將與工程有關的軟件改成系統配置文件存于可擦寫的存儲器內，另一種辦法是將與工程有關的(例如通信規約)軟件用一個獨立的模塊來實現。
(2)網絡通信層。為了保證網絡層的完好，應該注意對網絡層的監視，這可以從后臺和前置兩個層次來實現，在硬件條件比較好的地方，可以采取兩個獨立通訊網絡工作，或同時工作，或者互為備用。博士論文，變電站。
(3)后臺監控。后臺監控的操作、管理、維護是系統中用戶最關心的問題，為了減少用戶對廠家的依賴，在后臺軟件的設計別要注意人機界面的友善性，操作要方便、易學、易懂，功能的開放性，當系統中功能模塊的增加和減少或具有不同通信協議規約的設備加入，后臺監控系統應能方便的增加及刪除，操作也簡單明了，不至于遇到上述問題時要修改后臺軟件。
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【關鍵詞】智能化技術，電氣工程，自動化，應用探討
中圖分類號： F406 文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
智能技術理論是開發、研究如何延伸、模擬人的智能的理論。作為新興的計算機科學的一個分支,人工智能技術解釋了智能的實質,并在此基礎上生產出一種與人類智能有相類似反應的智能機器。人工智能的研究主要包括:圖像識別、語言識別、機器人、專家系統和自然語言處理等系統。電氣工程主要是研究和電氣工程有關的自動控制、系統運行、信息處理、電子電氣技術、研制開發、信息處理和計算機與電子應用等領域。
二、人工智能控制器的優點
人工智能相對而言具有十分明顯的優點，但是，需要針對人工智能控制的不同類型而進行分析探討。比如，一些人工的智能器，例如模糊神經，遺傳算法等總體而言，都是一種類型，屬于非線形類型的函數近似器，在實際操作過程中，通過使用這樣一種分類，對于總體的了解和加深對總體的認識是十分有利的，同時也有助于促進對一些控制策略的綜合開發和利用。相對而言，上面所講述的一些人工智能的函數類型近似器相對于傳統的函數估計器而言，具有其獨特的優勢，主要表現在，在現實中很多的情況下，想要比較精確的掌握好控制對象的一些動態方程式一件很困難的事情，其過程也很復雜，在這種情況下，當控制器在對一些實際要控制對象的模型時候，會產生很多的不確定因素，這便很大程度的讓設計過程中變得更為復雜，比如遇到非線性，參數的變化等，這些都是一些比較難以掌握的數據，而人工智能控制器在進行這些設計時候，一般都不需要這些控制對象的模型，只是依據這些控制對象的下降時間和響應的時間差異，人工智能控制器就能夠適當的調整自身的性能。
三、電氣自動化智能控制系統在電氣工程中的設計理念
1.利用集中監控式設計理念。在電氣自動化工程中，使用集中化的監控途徑具有比較大的優勢，主要表現在，首先是其維護和運行起來比較簡單，其次，是受到控制站的要求相對較低，同時，相對而言，在進行系統設計時候，要相對簡單一些。利用這種方式時候，很大程度上實現了集中化，將系統各個分項的功能都放到一個處理器上進行運行處理，雖然相對而言要集中了很多，但是也一定程度上加重了處理器的負擔，處理器的運行速度也一定程度上會受到影響。通過筆者多年的相關工作經驗了解到，當一些電氣設備從運行進入到監控狀態時候，伴隨著監控對象的逐漸增加，我們發現，主機的冗余將會逐漸下降，電纜的數量也隨之不斷增加，這就一定程度的使得投資的成本也隨之增加了。在此過程中，一些長距離的電纜也使得系統的可靠性受到了影響。由于隔離閘刀上面的一些操作閉鎖以及一些斷路器的聯鎖一般而言都是采取的是硬接線，同時，很多情況下，隔離閘刀上面的輔助接點有時候難以到位，當這種情況發生時候，電氣工程中的很多電氣設備都將會無法操作。相比而言，這種二次接線的方式是比較麻煩的，很容易發生一些操作失誤，因此，集中式的監控方式在電氣工程中應用時相對比較廣泛的。
2. 利用遠程監控式設計理念在電氣工程中的應用
相對而言，遠程的監控方式在整個電氣自動化工程中具有比較大的優勢，主要體現在，它可以節省大量電纜的增加數，同時，還能夠一定程度上節約很多的安裝費用，也能夠節約很多的材料成本，這只是其在成本和費用上的優勢，其次，相比而言，這種方式還是擁有著組態靈活的強大優勢，有著十分高的可靠性，因此，受到了比較廣泛的應用，但是，這種方式也存在著其局限性，主要表現在，電氣工程中，各種施工的現場總線的通訊速度相對而言是比較緩慢的，加強一些電氣工程中通訊量很大，因此，遠程的監控方式一般而言都比較廣泛的運用于電氣工程中一些相對而言較小的系統監控，而一些面對全長的電氣自動化系統監控則不太適合使用這種方式。
3.利用現場總線監控式設計理念在電氣工程中的應用
現場總線監控可以使系統設計有針對性，對于不同的間隔采用不同的功能，這樣就可以根據間隔的情況來設計。采用這種監控方式除了這些優點外還具有遠程監控方式的優點，同時還可以在隔離設備、模擬量、端子柜等等方面上也有少量的減少，而且電氣智能設備是就地安裝的，與監控系統是通過通訊設備連接的，可以節省了電纜的大量運用，還節約了過多的投資和安裝維護上的工作量，進而減少了成本。
四、智能化技術在電氣工程自動化中的應用探討
1.電氣工程中電網調度的自動化
將電氣自動化技術應用在電氣工程中有著很重要的作用，主要就是能過實現實時評估電力系統的運行狀態，并根據所積累的數據來對電力負荷進行預測，故而在此基礎上將發電控制和經濟調度實現自動化，但是這樣的一個要求只有在省級以上的電網才給予要求。電力系統在運行的過程中要實現實時的進行數據上的采集和處理，并根據數據進行監控，且在數據支持的情況下對電網的運行狀態和安全進行掌握，使其能夠很好的適應現代電力市場的運營需求。
2. 電氣工程中發電廠分散測控系統
電氣工程中發電廠分散測控系統在實際的應用過程中一般采用的是分層分布的結構，其組成是由以太網、遠行人員工作站、過程控制單元以及高速數據通訊網等等方面。而這里說的遠程控制單元就是由只能做輸入和輸出的模件與可冗余配置上的主控模件一起共同組合而成，且主控模件又是通過冗余智能上的輸入與輸出和總線上的輸入與輸出來進行通訊的。其中過程控制單元是可以直接用于生產運行過程中的，并且直接接受熱電偶、熱電阻、開關量和現場變送器等等設備上的信號，還可以再運算完成以后在對設備的運行狀態和參數來進行實時的打印、顯示和信號的輸出，以此來直接驅動其執行機構，最終實現電氣自動化在電氣工程中的生產運行過程的聯鎖保護、控制和檢測等方面的功能。
3.電氣工程中變電站的自動化
電氣工程中的變電站應用的是自動化技術，其主要的目的在于取代人工操作、人工監視和電話通訊，并根據相應的情況來加強對變電站的監控能力，并且還可以實現在變電站上運行的水平和效率都有所提高。這也就是說，變電站中應用自動化技術就是為了全方位的，多層次的來監視變電站各種電氣設備的運行狀況，完成有效地控制。該自動化的特點有：以全微機化的設備來代替以前使用的電磁裝置，并實現計算機屏幕化操作上的監視，在數據傳輸過程中實現自動化運行的管理和統計記錄，是利用計算機電纜來代替電力信號的電纜來實現的。
五、結束語
智能化技術是先進科學技術成果的結合體，對電氣工程自動化的控制具有十分重要的意義，在電氣工程施工過程中，要加大對智能化技術的應用和推廣，如此，可以更好的促進我國電氣工程的快速健康發展。
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篇4
論文摘要:文章要介紹的是變電站綜合自動化系統的發展趨勢和重要性，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析。
一、概述
電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。
二、系統結構
目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：
（一）分布式系統結構
按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。
（二）集中式系統結構
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：
前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。
軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。
組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。
（三）分層分布式結構
按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統結構。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：
可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網絡。
可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。
三、常見通訊方式
目前國內常采用以太網通訊方式，在以太網出現之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統對通信的需求，但在系統容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：
雙以太網、雙監控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網；單以太網，雙/單監控機模式；雙LON網，雙監控機模式；單LON網，雙/單監控機模式。
四、變電站自動化系統應能實現的功能
微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：故障記錄；存儲多套定值；顯示和當地修改定值；與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規約。
數據采集及處理功能：包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據
狀態量采集。狀態量包括：斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。模擬量采集。常規變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。
事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。
變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。
控制和操作功能。操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。
防誤閉鎖功能。系統的自診斷功能
系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。
數據處理和記錄。歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有：
斷路器動作次數；斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數；輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；控制操作及修改整定值的記錄。
根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。
人機聯系系統的自診斷功能。系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。
本功能在常規遠動“四遙”的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統的遠動系統。還應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能和當地運行維護功能。
篇5
關鍵詞：壓力傳感器，薄膜，敏感柵
隨著社會的發展，信息處理技術、微處理器和計算機技術的快速發展和廣泛應用，都需要在傳感器的開發方面有相應的進展。現在非電物理量的測試與控制技術，已越來越廣泛地應用于航天、航空、常規武器、船舶、交通運輸、冶金、機械制造、化工、輕工、生物醫學工程、自動檢測與計量、稱重等技術領域[1]，而且也正在逐步引入人們的日常生活中。免費論文參考網。可以說測試技術與自動控制技術水平的高低，是衡量一個國家科學技術現代化程度的重要標志。傳感器是信息采集系統的感應單元，所以，它是自動化系統和控制設備的關鍵部件，作為系統中的一個結構組成，在科技、生產自動化領域中的作用越來越重要[2]。
傳感器亦稱換能器，是將各種非電量（包括物理量，化學量，生物學量等）按一定的規律轉換成便于處理和傳輸的另外一種物理量（一般為電量、磁量等）的裝置[3]，它能把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。傳感器一般由敏感元件、傳感元件和測量電路3部分組成，有時還需加上輔助電源。免費論文參考網。其原理如圖1所示。
其中：①敏感元件直接感受被測物理量，如在應變式傳感器中為彈性元件；②傳感元件將感受到的非電量直接轉換成電量，是轉換元件，如固態壓阻式壓力傳感器；③測量電路是將傳感元件輸出的電信號轉換為便于顯示、控制和處理的有用電信號的電路，使用較多的是電橋電路。由于傳感器元件輸出的信號一般較小，大多數的測量電路還包括放大電路，有的還包括顯示器，直接在傳感器上顯示出所測量的物理量；④輔助電源是供給傳感元件和測量電路工作電壓和電流的器件。
國際電工委員會IEC則將傳感器定義為測量系統中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號[4]。傳感器是傳感器系統的一個組成部分，是被測量信號輸入的第一道關口。對傳感器在技術方面有一定的要求，而同時亦要考慮盡可能低的零點漂移、溫度漂移及蠕變等[5]。近年來，傳感器有向小型化、集成化、智能化、系列化 、標準化方向發展的趨勢[6]。
電阻式傳感器的工作原理是將被測的非電量轉換成電阻值，通過測量此電阻值達到測量非電量的目的。這類傳感器大致分為兩類：電阻應變式和電位計式。利用電阻式傳感器可以測量形變、壓力、力、位移、加速度和溫度等非電量參數。
壓力傳感器是將壓力這個物理量轉換成電信號的一種電阻應變式傳感器。傳統的電阻應變式壓力傳感器是一種由敏感柵和彈性敏感元件組合起來的傳感器[7]。如圖2所示，將應變片用粘合劑粘貼在彈性敏感元件上，當彈性敏感元件受到外施壓力作用時，彈性敏感元件將產生應變，電阻應變片將它們轉換成電阻變化，再通過電橋電路及補償電路輸出電信號。它是目前應用較多的壓力傳感器之一，因具有結構簡單、使用方便、測量速度快等特點而廣泛應用于航空、機械、電力、化工、建筑、醫學等諸多領域。
傳統的電阻應變式壓力傳感器的電阻敏感柵是刻錄在一層絕緣脂薄膜上，而薄膜又通過粘結劑粘合到彈性基片上，由于彈性元件與粘結劑及絕緣脂膜之間的彈性模量不同，彈性元件的應變不能直接傳遞給敏感柵，而是要通過粘結劑、絕緣脂膜才能到達敏感柵，從而產生較大的蠕變和滯后，影響傳感器的靈敏度、響應度、線性度等性能。另外，由于粘結劑不能在高溫條件下使用，這也使它的應用范圍受到限制。
為了消除絕緣薄膜層和粘結劑層對傳感器性能的影響，可以嘗試采用真空鍍膜方法及光刻技術，在彈性元件上直接刻錄敏感柵，彈性元件與敏感柵直接接觸，以克服常規工藝導致的滯后和蠕變大的缺陷。另外，如果彈性材料和結構選擇恰當，還可制成耐高溫、耐腐蝕的全隔膜式薄膜壓力傳感器。
一、器件研制
采用真空鍍膜技術在彈性基片上蒸鍍一層約300nm金屬柵材料的薄膜，用半導體光刻技術，在彈性基片上直接形成電阻敏感柵，最后利用耐高溫、耐酸堿腐蝕的環氧樹脂粘結劑，將制作好的芯片封裝在工件中，組成壓力傳感器探頭。經過熱老化、電老化，待封裝應力趨于穩定后，進行電性能測試。
在制作薄膜電阻應變式壓力傳感器中，采用的工藝流程如圖3所示。
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關鍵詞：鐵路信號；存在的問題；對策建議
中圖分類號：U284文獻標識碼： A 文章編號：
1鐵路信號的定義
鐵路信號由聽覺信號和視覺信號組成。聽覺信號也可以稱為音響信號，是用聲音表示的信號，聲音的強度、次數和時間長短來反映信號的不同。視覺信號用不同的顏色、燈光開關的次數和信號的位置來顯示的信號。
2 鐵路信號的現狀及問題
隨著經濟的快速發展，我國鐵路建設的規模逐年增大，在鐵路歷程上、鐵路難度上都有所提升，與鐵路密切相關的鐵路信號要求難度隨之增加，鐵路信號的建設也取得了一些進步。
但是鐵路建設中，鐵路信號的發展隨著鐵路建設的難度加大而出現許多問題，以鐵路發達國家相比存在一定的差距，主要表現在：
2.1 鐵路信號的現狀
（1）鐵路信號的安全性能不高。目前，我國鐵路自動化程度的不斷提高，鐵路信號的安全性能不能夠及時反映現在高鐵發展的需要，鐵路信號事故頻繁出現，影響了鐵路的正常運營。隨著鐵路技術的不斷進步，鐵路信號的自動化和智能化應用越來與廣泛，從事鐵路建設的人員的技術和鐵路設備穩定性等多方面的制約。在鐵路信號技術的研發和管理上依然存在著不足之處，對鐵路系統的正常運營造成巨大的威脅。
（2）管理方面出現漏洞。鐵路信號的管理一直由政府鐵路管理部門掌控，這不利用鐵路資源配置的最優化，不利用有效的市場競爭。雖然不同地域存在一些差異，但鐵路系統作為一個整體，應該在全國建立統一的管理系統，這樣鐵路系統的整體管理才能實現，也有利于鐵路系統的正常運營。但是，現階段我國鐵路的計算機管理系統在技術方面存在很大的缺陷，管理不完善，系統故障時常發生，影響著鐵路運輸的安全。
鐵路信號系統的自動化水平不高。鐵路信號的管理自動化水平隨著機電技術不斷的提升而提升。但是鐵路信號系統的聯網監測和智能控制還不成熟，達不到鐵路運行的要求，特別是微電子技術不斷發展和變革，以前比較先進的一些信號控制技術和設備已經不能滿足現代的需求，需要進一步提高自動化技術水平和優化信號資源。因此，鐵路信號系統必須提高自動化控制水平，加大科研投入，開發適合我國鐵路的信號自動化系統。
2.2鐵路信號系統中所存在的問題
（1）樞紐調度監督設備。樞紐調度監督設備是鐵路運輸設備中的重要設備，能夠保證鐵路的正常安全的運行。但是樞紐內的運行模式是采取分散作業，不利用總體的調度和管理，降低了鐵路運輸的效率。在現代快速的鐵路物流中，確保鐵路運輸時間的準確性和鐵路安全運行成為一個待解決的難題。
（2）車站聯鎖設備。車站聯鎖設備是鐵路系統中最常用的設備。近幾年的幾次鐵路大提速使這種設備出現許多問題，比如戰線和列車基本等長，進出站口處沒有過走保護區段，很難有效的控制列車。信號機間的安全距離達不到要求，安全距離的信息不能提供，對列車的安全運行帶來了許多隱患。
3 增強鐵路系統的對策研究
3.1通信和信號一體化發展
我國的鐵路系統發展速度很快，鐵路的正常運行必須要解決信息問題，只有將鐵路信息系統中的問題得到解決，才能保證鐵路系統運行的安全，鐵路系統功能的正常發揮，也只有這樣才能盡最大程度的促進鐵路事業的發展。將鐵路的通信技術和信號技術相互融，并引入調動指揮信號自動化技術，才能使我國的鐵路信息系統進一步完善。
3.2 指定發展規劃
規劃是發展的前提和基礎。只要結合我國鐵路發展的實際，指定科學合理的規劃，才能使我國鐵路信號系統在以后的鐵路信息化建設中能夠更好的發展。鐵路信息系統作為我國鐵路安全運行中的重要組成部分，指定良好的鐵路信息發展規劃，指定一定的發展目標，促進鐵路信息系統的良性運作。
3.3鐵路無線數字通信技術的應用
傳統的分立元器件與模擬信號處理技術已經不能滿足鐵路大提速下的安全要求。無線數字通信技術作為一種新型的技術在鐵路系統中得到了應用，解決了鐵路信息信號產生的問題。無線數字通信技術在處理信號時具有運算精度高和抗干擾性能好的優勢，實用性和可靠性強。因此，應用線數字通信技術可以提高數據信息的準確率和減少鐵路信號的故障。
3.4 采用計算機網絡技術
隨著計算機網絡技術的快速發展和進步，網絡化管理已成為鐵路信號系統科學化、現代化的一個重要體現和必然趨勢。通過鐵路信號系統網絡化發展，實現鐵路運輸系統各部門、各業務單元信息及時交換和共享，從而保證整個鐵路運輸系統安全高效運營。在網絡化技術的基礎上，實現信號管理的智能化和控制系統的準確性、安全性、就顯得尤為迫切。有效的采用計算機技術是解決鐵路信號系統現存若干問題的科學途徑，也是在網絡化的基礎上實現全面、準確獲得線路上的信息，保證列車的安全運行，從而實現系統的智能化與控制設備的智能化管理有效支撐。
4 結論
通過上述分析，可以看出，鐵路運輸作為我國運輸事業中最重要的主體，其中鐵路信號系統的發展，對鐵路運輸的安全高效有非常重要的作用。因此，我們不僅需要對鐵路信號系統進行技術性提升，同樣需要進行管理的提升，只有這樣才能最大程度的確保我國鐵路事業的順利發展。
參考文獻：
[1]王衛東.對于我國鐵路信號現狀問題及對策研究[J].黑龍江科技信息,2010(31):234-235.
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篇7
關鍵詞：變電站，綜合自動化，結構模式，發展趨勢
變電站綜合自動化系統是一種以計算機為主，將變電站的一、二次設備（包括測量、信號、控制、保護、自動、遠動等）經過功能組合形成的標準化、模塊化、網絡化的計算機監控系統。變電站綜合自動化，是將變電站的二次設備經過功能的重新組合和優化設計，利用先進的計算機技術、自動化技術和通信技術，實現對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監視、測量、控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。
1變電站綜合自動化的結構模式
1.1 集中式結構
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。論文參考。集中式結構也并非指只由一臺計算機完成保護、監控等全部功能。多數集中式結構的微機保護、微機監控和與調度等通信的功能也是由不同的微型計算機完成的，只是每臺微型計算機承擔的任務多些。
1.2 分布式結構
該系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其它模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。
1.3 分布分散（層）式結構
分布分散式結構系統從邏輯上將變電站自動化系統劃分為兩層，即變電站層（站級測控單元）和間隔層（間隔單元）。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
該系統的主要特點是按照變電站的元件，斷路器間隔進行設計。將變電站一個斷路器間隔所需要的全部數據采集、保護和控制等功能集中由一個或幾個智能化的測控單元完成。測控單元可直接放在斷路器柜上或安裝在斷路器間隔附近，相互之間用光纜或特殊通信電纜連接。這種系統代表了現代變電站自動化技術發展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好的實現了部分故障不相互影響，方便維護和擴展，大量現場工作可一次性地在設備制造廠家完成。
2 我國變電站自動化發展階段
按系統模式出現順序可將變電站自動化發展分為三個階段：
第一階段：面向功能設計的集中式RTU加常規保護模式
80年代及以前，是以RTU為基礎的遠動裝置及當地監控為代表。該類系統實際上是在常規的繼電保護及二次接線的基礎上增設RTU裝置，功能主要為與遠方調度通信實現“二遙”或“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調）；與繼電保護及安全自動裝置的聯結通過硬接點接入或串行口通信較多。此類系統稱為集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此階段為自動化的初級階段。
第二階段：面向功能設計的分布式測控裝置加微機保護模式。單元式微機保護及按功能設計的分散式微機測控裝置得以廣泛應用，保護與測控裝置相對獨立，通過通信管理單元能夠將各自信息送到后臺或調度端計算機。特點是繼電保護（包括安全自動裝置）按功能劃分的測控裝置獨立運行，應用了現場總線和網絡技術，通過數據通信進行信息交換。此系統電纜互聯仍較多，擴展性功能不強。
第三階段：面向間隔、面向對象（Object-Oriented）設計的分層分布式結構模式。隨著計算機技術、網絡及通信技術的飛速發展，采用按間隔為對象設計保護測控單元，采用分層分布式的系統結構，形成真正意義上的分層分布式自動化系統。目前國內外主流廠家均采用了此類結構模式。110kV以下電壓等級變電站，保護測控裝置要求一體化、110kV幾以上電壓等級保護測控大多按間隔分別設計，對超高壓變電站的規模比較大的系統，為減少中間環節，避免通信瓶頸，要求裝置直接上以太網與監控后臺通信，甚至要求保護和監控網絡獨立組網，由于采用了先進的網絡通信技術和面向對象設計，系統配置靈活、擴展方便。論文參考。
3變電站綜合自動化發展趨勢
3.1 保護監控一體化
這種方式在35kV及以下的電壓等級中已普遍采用，今后在110kV及以上的線路間隔和主變三側中采用此方式也已是大勢所趨。它的好處是功能按一次單元集中化，利于穩定的進行信息采集以及對設備狀態進行控制，極大地提高了性能效率比。其目前的缺點也是顯而易見的:此種裝置的運行可靠性要求極高，否則任何形式的檢修維護都將迫使一次設備的停役。可靠性、穩定性要求高，這也是目前110千伏及以上電壓等級還采用保護和監控分離設置的原因之一。隨著技術的發展，冗余性、在線維護性設計的出現，將使保護監控一體化成為必然。
3.2 人機操作界面接口統一化、運行操作無線化
無人無建筑小室的變電站，變電運行人員如果在就地查看設備和控制操作，將通過一個手持式可視無線終端，邊監視一次設備邊進行操作控制，所有相關的量化數據將顯示在可視無線終端上。
3.3 防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規范化、離線模擬化
在220kV及以上的變電站中，隨著自動化水平的提高，電動操作設備日益增多，其操作的防誤閉鎖邏輯將緊密結合于監控系統之中，借助于監控系統的狀態采集和控制鏈路得以實現。而一座變電站的建設都是通過幾次擴建才達到終期規模，這就給每次防誤閉鎖邏輯的實際操作驗證帶來難題，如何在不影響一次設備停役的情況下模擬出各種運行狀態來驗證其正反操作邏輯的正確性？圖形化、規范化的防誤閉邏輯驗證模擬操作圖正是為解決這一難題而作，其嚴謹性是建立在監控系統全站的實時數據庫之上的，使防誤閉鎖邏輯驗證的離線模擬化成為可能。
3.4 就地通訊網絡協議標準化
強大的通訊接口能力，主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU、雙電源等），采用光纖總線等等，使現代化的綜合自動化變電站的各種智能設備通過網絡組成一個統一的、互相協調工作的整體。
3.5 數據采集和一次設備一體化
除了常規的電流電壓、有功無功、開關狀態等信息采集外，對一些設備的在線狀態檢測量化值，如主變的油位、開關的氣體壓力等等，都將緊密結合一次設備的傳感器，直接采集到監控系統的實時數據庫中。高技術的智能化開關、光電式電流電壓互感器的應用，必將給數據采集控制系統帶來全新的模式。
變電站綜合自動化系統是近10多年發展起來的多專業綜合技術，是變配電系統的一次革命。隨著中國國民經濟持續快速發展，社會對電力的需求與日俱增，各行各業對電力質量的要求越來越高，各種智能技術的普遍應用，使得變電站自動化管理和無人值守已是一種必然趨勢和必然選擇。論文參考。對常規人工控制為主的傳統變電站，實施以微機監控為主的綜合自動化系統建設，是新時期開創我國電力系統優質、安全、經濟運行和全面提升電力自動化水平重大的舉措，對鞏固和加強電能在中國能源結構中的主導和戰略地位，都具有十分迫切和深遠意義。
【參考文獻】
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[2]江智偉.變電站自動化新技術[M].北京：中國電力出版社，2006.
[3]林栩栩、陸繼明.變電站綜合自動化技術的發展[J].大眾用電，2004
篇8
隨著測控技術的迅猛發展，以嵌入式計算機為核心的數據采集系統己經在測控領域中占到了統治地位。數據采集系統是將現場采集到的數據進行處理、傳輸、顯示、存儲等操作。數據采集系統的主要功能是把模擬信號變成數字信號，并進行分析、處理、存儲和顯示。
本論文工作所開發研制的數據采集系統由嵌入式微處理器、日歷時鐘芯片、模數轉換器、非易失性存儲器等器件組成。運用最小功耗設計理論設計，可以在電池供電的情況下長期采集和記錄數據，可長時間處于工作狀態。通過具有報警輸出的日歷時鐘芯片等組成喚醒單元，可在設定時間開啟電源。上電后，采用單片機控制數據采集、存儲以及對時鐘芯片的再設定等，而數碼管作為設定指示和時間、采集到模擬量信號的顯示。
系統通過仿真總線的方式擴展較大容量外部存儲器，可存儲的多次采集時間和采集數據。而利用更換存儲器方式，或利用串行口通信方式可將存儲器中的數據發送到便攜式電腦中作進一步處理。
關鍵字：單片機，低功耗，數據采集，定時
摘要 1
Summary 2
第1章 文獻綜述 1
略………
第2章 定時采集系統的硬件設計 18
略………
第3章 定時采集系統的軟件設計 38
略………
第4章 系統低功耗設計 48
略………
第5章 定時數據采集系統使用介紹 51
結論 56
致謝 58
參考文獻 59
附錄1 60（程序）
附錄2 70（數字儀器）
附錄3 76（Digital Instruments）
（附錄不在論文字數內）
：33000多字的本科論文，適合自動化、電信與通信專業
有中英文摘要、目錄、圖、參考文獻
400元
篇9
“信號與系統”是一門實用性較強、涉及面較廣的專業基礎課。但同時“信號與系統”也是一門以數學推導為核心的理論性很強的學科，它的概念比較抽象，數學計算比較繁瑣。如果沒有實踐性教學環節，只靠黑板式的單一教學方式，學生只能依靠做習題來鞏固和理解所學知識，而大量應用性較強的內容學生則不能實際動手設計、調試和分析，那么教學中的負面效應將會越來越突出。因此，實驗在課程學習中起著很重要的作用。純粹的硬件實驗常常是通過模擬儀器、搭建硬件電路來實施的，實驗的靈活性和實時性較差。硬件實驗需要的儀器儀表價格昂貴，要開多少組實驗，就要重復準備多少套裝置，且一套裝置只能做一種實驗。
為了克服純粹硬件實驗的困難，近年來，計算機軟件仿真實驗技術得到了廣泛應用，并取得了一定的研究成果。利用教學輔助軟件幫助學生完成數值計算、信號分析的可視化建模及仿真調試是對傳統教學手段的跨越性改進。具體來說，有以下幾個優點：（1）實驗成本低，且實驗器材的選擇余地大。（2）易于實現較為復雜的實驗過程。（3）實驗所需時間較少，實驗效率高。（4）不必擔心損壞實驗設備，能輕松地進行邊緣情況的實驗。（5）便于記錄和分析實驗過程和實驗結果。
而計算機仿真實驗不僅投資小，還可達到相同的甚至于更好的實驗結果。一般高校的計算機裝備水平都比較好，只要開發得心應手的軟件，便能充分利用計算機資源，達到資源共享。軟件實驗系統又具有可擴展性，隨著課程內容范圍的擴大，可隨時增加實驗內容。因此，本論文提出了一種基于MATLAB的信號與線性系統仿真實驗系統平臺的設計和實現方案。這一實驗平臺采用了將MATLAB和Visual Basic有機結合的方法，使用者能夠獲得較為真實的實驗感受，對信號處理有一個更深層次的理解。
二、信號與系統軟件實驗室
1.信號與系統軟件實驗室組成
信號與線性系統的課程實驗包括信號分析，時頻域變換、分析等等，因此本實驗系統設計了基本性實驗、設計性實驗、綜合性實驗三塊，要求學生完成主要的實驗任務，并通過本系統友好的主機界面來進行分析，輸出結果可在VB界面上以圖形顯示出來。這三塊實驗系統基本覆蓋了信號與系統課程的全部內容。實驗中每一菜單的信息框闡述了有關實驗內容的基本概念、基本性質及實驗步驟。演示框如同通用示波器，顯示了信號分析與系統設計的動態仿真過程。
2.VB與Matlab混合編程
信號與系統軟件實驗室主要采用MATLAB進行開發。但由于信號與線性系統實驗包含了很多復雜的信號處理計算和圖象，完全由MATLAB來開發具有相當的難度和龐大的工作量。因此，在實驗中采用了MATLAB與VB混合編程的方法，采用了幾種MATLAB與VB的集成技術。
（1）利用ActiveX自動化。ActiveX自動化是ActiveX的一個協議，它允許應用程序采用VB與MATLAB或組件控制另一個應用程序或組件的運行，它包括自動化服務器或控制器。MATLAB可以作為自動化服務器，可以由其它應用程序編程驅動。MATLAB支持COM技術，它提供了一個自動化對象，其外部名稱是Matlab.Application，其它程序通過COM技術提供的函數得到自動化對象支持的接口指針，通過調用接口函數便可控制和使用自動化對象了，利用這一特性用戶可以非常方便地在應用程序中調用MATLAB命令，向MATLAB輸入數據，使用MATLAB功能豐富的工具箱，完成所需要的設計，獲取數據圖形結果。
利用ActiveX進行VB和Matlab的交互通信時，所采用的Matlab語句是直接使用Matlab提供的函數和圖形庫命令。該方法編程效率高，但程序的執行必須在Matlab環境下，這樣會占用內存，使程序的執行速度受一定影響。
（2）利用DDE技術。動態數據交換（簡稱DDE）是一種開放的、與語言無關的、基于消息的協議，它是應用程序通過共享內存進行進程間通信的一種形式。DDE方式運行時必須打開Matlab的命令窗口。程序編碼簡單但占用系統資源多，效率低下，功能相對較弱。把Matlab文件編譯成VB可以執行的DLL文件，執行的效率高，但當M文件一旦編譯成功之后，其功能就不能變化，所編程序的數據交換能力弱。
（3）采用動態鏈接庫DLL方法。Matcom是一個從MATLAB到C++的編譯器，它可以節省用戶的運算時間和內存要求。
（4）利用文件實現VB與MATLAB的數據交換。利用VB和MATLAB的混合編程，主要是想利用VB方便、簡潔的功能來設計美觀的應用程序界面和MATLAB強大的計算、圖形表達能力來完成所需的系統功能設計。
本文利用ActiveX技術和文件傳遞數據來實現了VB與MATLAB之間的動態數據交換。
在VB應用程序中創建了Matlab的ActiveX對象后，就可以使用這個對象所包含的各種方法來實現對Matlab的調用。
3.設計步驟
軟件開發的主要工作是根據信號與線性系統課程的特點，為用戶設計一個美觀、簡潔、明了的操作界面，使教師和學生不需要VB和MATLAB知識就能掌握和應用，操作盡量簡單。為了實現這一目標，軟件接口界面按照如下方式設計：
（1）菜單界面：根據信號與線性系統課程的內容特點，在主菜單頁上排列四項該軟件的主要功能，每項功能的子窗口頁上有該項功能所包含的主要內容，其功能和操作方式一目了然。各操作窗口頁面的切換按照Windows程序操作規范設計，操作簡單。使用者只需要掌握應用軟件操作方法，就能使用本軟件。
（2）數據選擇：數據選擇采用統一格式的數據輸入對話框。操作者只需要掌握了課程有關章節的內容，選擇所需要的數據，就能完成分析任務。
（3）結果輸出：計算結果輸出盡量采用直觀的圖形顯示方式。結果大多保存在單獨的圖形窗口中，用戶可以根據需要保留多次的計算結果，以便進行分析比較。
三、信號與系統軟件實驗室實現
當用戶在主機上進行實驗操作時，主機進入相應的實驗模塊進行計算，計算結果隨即被存入已設定好的內存空間，并將數據進行相應處理，得出的圖象通過VB的調用顯示到VB界面上，學生就可以看到最終的實驗結果波形。名稱是Matlab.Application，其它程序通過COM技術提供的函數得到自動化對象支持的接口指針，通過調用接口函數便可控制和使用自動化對象了，利用這一特性用戶可以非常方便地在應用程序中調用MATLAB命令，向MATLAB輸入數據，使用MATLAB功能豐富的工具箱，完成所需要的設計，獲取數據圖形結果。
（1）基本性實驗。①信號及其運算的軟件實現：連續信號的實現、離散信號的實現、信號運算的實現等。②時域分析的軟件實現：連續時間系統的零狀態響應、連續時間系統的沖激響應和階躍響應、離散時間系統的零狀態響應、離散時間系統的沖激響應和階躍響應、卷積的計算等。③頻域分析的軟件實現：、周期信號的頻域分析、非周期信號的頻域分析、系統的頻率特性分析、連續時間系統的s域分析、離散時間系統的z域分析等。（2）設計性實驗：虛擬實驗室的關鍵所在，在基本性實驗的基礎上添加了人機交互界面。（3）綜合性實驗：信號的采樣與、濾波器的設計、隨機信號功率譜分析。
四、結論
篇10
關鍵詞：綜采工作面；電液控自動化；液壓支架；控制器
一、 概述
一礦戊-31100采煤工作面位于三水平戊一采區，其走向長度2943米，傾斜長度156米，傾角平均8度，煤層厚度平均2.3米，該采面安裝ZY6800-14/30D型掩護式液壓支架107架，全部采用電液自動化控制。
二、液壓支架電液控制系統的組成及原理
控制系統由通信傳輸網絡和電液控制單元組成，電液控制單元的核心部件由人機界面，控制器，電源箱，電磁先導閥，主閥，傳感器和耦合器以及其他輔助裝置等組成。如下圖所示：
這套電液控制系統根據采煤工藝的要求，通過支架的控制器發出相應的控制命令，即給出電信號，使對應的電液控制閥組內的電磁先導閥，控制主閥開啟，小流量控制大流量，向所連接的液壓缸供液，從而使支架做相應的動作。支架的工作狀態由壓力傳感器，行程傳感器反饋給控制器，控制器再根據傳感器所提供的信號來決定支架的下一個動作，這就是電液控制系統的工作原理。
液壓支架電液控制系統是實現綜采工作面高產高效的關鍵設備。以支架控制器為控制核心，通過隔爆兼本安型直流穩壓電源供電，配接隔離器、壓力傳感器、行程傳感器、紅外線發射器、紅外線接收傳感器和電磁先導閥等設備實現煤礦工作面綜合機械化自動采煤。ZDYZ液壓支架電液控制裝置通過各種傳感器從現場采集數據，由控制器進行數據處理，控制各電磁閥的開閉，以實現對液壓支架各種動作的控制。裝置內通過現場總線進行數據傳輸，用隔離器進行信號隔離和傳輸，達到彼此交換數據、相互控制的目的。
三、該控制器的功能
液壓支架的控制器在采煤機滾筒截割后，液壓支架按一定滯后距離進行自動降柱移架，到位后恢復支撐，達到初撐力后，隨后再移相鄰下一架，再自動推移運輸機，完成一個循環動作。
1、支架可實現成組程序自動控制?包括成組自動移架、成組自動推溜、手動、自動操作本架電磁閥按鈕。
2、配備紅外線采煤機位置監測裝置，可與工作面采煤機實現聯合自動動作。即跟隨煤機自動推溜、自動降架、自動移架、自動升架、自動伸收護幫板、自動伸收伸縮梁、自動噴霧功能。
3、對立柱的工作壓力、推移千斤頂的行程、煤機的位置、方向進行監測，反饋到控制中心。
4、電液控制系統設有聲音報警、急停、本架閉鎖及故障自診斷顯示功能?并能方便地進行人工手動操作，能夠在線進行參數調整設定。
2012年9月17日，自動化綜采工作面一次性試車成功，首次實現了割煤、拉架、推溜、自動噴霧等自動程序化控制，從地面投入、井下投產到試車成功，一礦大學生采煤班發揮了重要作用。廠家人員感慨地說，沒想到你們有這樣一支特別能戰斗的隊伍。
目前一礦綜采四隊正在駕馭全礦首套電液控自動化綜合采煤設備，這是井下采煤由機械化向自動化的轉變，使綜采生產水平又上一個新臺階。被稱為采煤技術的第二次重大改革。這是煤礦行業21世紀的高新技術。
四、結束語
從前綜采設備落后，機械化程度低，勞動強度大，職工沒少累，干部沒少操心，效果卻不是很理想。隨著機械設備的升級，機械化程度逐步加大，大大提高了生產效率，同時也減少了事故的發生率。實現了綜采工作面的高產高效。當然，煤礦行業地質條件復雜，工作環境惡劣，未來還有很多問題面臨著我們，需要我們去挑戰，去解決。
參考文獻：
