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船舶柴油机电气控制系统设计【文献综述】 7P

船舶柴油机电气控制系统设计【文献综述】.pdf

文献综述 电气工程及其自动化 船舶柴油机电气控制系统设计 1.前言 50年代开始 , 柴油机因其功率范围广、效率高、能耗低 , 在各型民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了其主导地位。据统计 , 在 2000t以上的船舶 , 柴油机作为动力的约超过 95%, 预计这一状况将持续到下世纪初。柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等 , 在民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进 , 特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用 , 使其各项技术指标不断创新 , 市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合法定标准、可靠性高的产品,但是还存在着一定的缺陷,需要不断的改善。自石油危机以来,船用大型低、中速柴油机由于采用了定压增压和长冲程化等措施,使燃油消耗率降低 2O 以上。但人们不仅希望能够进一步节约能源,而且对排放也提出了严格的要求。传统的柴油机都是由凸轮来控制其喷油和进、排气的过程,它能使柴油机在额定工况下实现性能优化.但在其他工况下,则不理想。而当船舶柴油机的工况改变,外界环境改变、燃料改变以及机械磨损后由凸轮型线决定的喷油正时、喷油速率、配气正时、气门时面值等参数都可能不再是最优。为了能够实时调节,柴油机电子控制就成为发展的必然。随着世界能源危机、环境污染及对动力装置自动化水平要求的日益提高,对柴油机性能提出了更高的要求,也对柴油机优势地位提出了挑战。 2.发展现状 近年来,我国船用柴油机的技术虽然还存在着一定的问题,但是该技术在我国政府的努力下,水平获得较大进展。通过技术引进 , 不但使我们掌握了国外柴油机先进技术 , 同时对我国柴油机制造工厂进行了相应的技术改进 , 补充和更新了一批关键工艺装备 , 健全了工厂的基础设施 , 加强了质保管理系统的措施 , 相应培养了一批专业人才 , 积累了他们对先进柴油机的制造和试验的经验 , 在消化、吸收国外先进技术同时 , 给我国自行研制柴油机奠定了良好基础。与此同时 , 在各研究设计院所、高等院校和制造企业的通力合作下 , 我国也研制了不少新一代船用柴油机产品 , 通过大量研究和试制工作 , 也取得了不少丰硕成果。 型 ,柴油机因具有功率覆盖面宽、效率高、能耗低、使用维修方便等特点,一直被广泛应用于国民经济建设等各个领域。但随着世界能源危机、环境污染及对动力装置自动化水平要求的日益提高,对柴油机性能提出了更高的要求,也对柴油机优势地位提出了挑战。为解决这些问题,行业工程师采取了多种措施,但解决问题的根本就是采用综合电控技术。目前,电控技术水平已经成为衡量柴油机先进性的重要标志和提高柴油机产品核心竞争力的主要措施。 当前,船舶动力仍以柴油机为主,而电子控制系统是柴油机的重要配套产品,我国现役柴油机的电控系统长期以来一直依赖进口,存在的主要问题体现在:( 1)缺少具有自主知识产权的品牌产品,关键技术长期依赖进口;( 2)系统集成能力弱,且关键技术和核心设备受制于人;( 3)产品和技术越来越不适应新规范、新标准的要求,有待升级换代与更新;( 4)高端设备研制尚属空白。 随着中国经济的发展,世界的一体化,电控系统已经成为制约我国舰船动力技术发展的瓶颈,开展柴油机控制技术的相关研究已迫在眉睫,电控系统关键控制策略的研究对于突破国外船舶柴油机电控系统技术发展制约,提高我国在该领域的技术水平、从而研制具有自主知识产权的柴油机综合电控系统具有重要意义;对于提高船舶动力装备保障能力及性能也具有十分重要的意义,也是我国实现从造船大国向造船强国转变的必由之路。 3、船舶柴油机类型

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基于单片机的三相信号发生器的设计【文献综述】 4P

基于单片机的三相信号发生器的设计【文献综述】.pdf

1 文献综述 电气工程及其自动化 基于单片机的三相信号发生器的设计 一、前言 单片机全称为单片微型计算机,是一种集成在电路,采用超大规模集成电路技术将CPU、 ROM、 RAM、多种 I/O 口和中断系统、定时器 /计数器等功能集成到一个硅片上构成的小而完善的计算机系统。 单片机应用非常广泛 ,可以分为独立的应用程序及多机的应用程序。所谓的独立的应用程序是指在一个应用系统中只使用一块单片机 ,这是目前绝大多数领域中的应用现状。独立的应用程序的主要领域有 :智能产品、测量及控制系统、 CNC 控制机、智能仪表、智能接口。多机的应用程序是高科技领域应用的主要模式 ,单片机的控制性能和高可靠性、高运行速度 ,必须使未来的高科技工程系统采用单片机多机的应用系统成为主要的发展方向。 随着时代的进步,电力与电子技术在现实生活中的应用越来越广泛,这就需要我们对电路进行更安全、更详细的设计。而在做强、弱电实验的时候,我们也需要进行模拟实际系统或者测试系统的性能。显示、设定、负载监控、热模拟等一些功能现在已经多数被引入实验,而三相信号源的设计与其他部件一样应运而生了。 二、单片机的特点、应用和发展概况 按模拟电路构成的低频信号源性能不能令人满意,且用于低频其 RC 要很大,大电阻、大电容在制造上有困难,参数准确度难以保证、体积大、漏电损耗显著等,而单片机的推广应用能解决这些困难。单片机具有如下特点。 1、集成度高、功能强。 2、结构合理。 ( 1)存储量大。 ( 2)速度快、功能专一。 3、抗干扰性强。 4、指令丰富。单片机的指令一般有数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移等,有些还具有位操作指令。 2 由于它的简单易操作、价格低廉、实现容易使其逐渐得到了广泛的应用。目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 ( 1)在智能仪器仪表上的应用 ( 2)在工业控制中的应用 ( 3)在家用电器中的应用 ( 4)在计算机网络和通信领域中的应用 ( 5)在医疗设备领域中的应用 ( 6)在各种大型电器中的模拟块应用 ( 7)在汽车设备领域中的应用 单片机的发展概况: ( 1) 4 位单片机( 1971 年 -1974 年) ( 2)低、中档 8 位机( 1974 年 -1978 年) ( 3)高档 8 位机( 1978 年 -1982 年) ( 4) 16 位单片机和超 8 位单片机( 1982 年 -目前) 单片机的发展趋势向着大容量、高性能与小容量、低廉化,外围电路内装化以及 I/O接口的的增强和能耗降低等方向发展。 三、信号发生器的介绍 信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波) 、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中,都需要射频(高频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频) 、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。 凡是产生测试信号的仪器,统称为信号源,也称为信号发生器,它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时,为测定电路的一些电参量,如测量频率响应、噪声系数,为电压表定度等,都要求提供符合所定技术条件的电信号,以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的

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异步电动机无速度传感器矢量控制系统的设计与分析【文献综述】 3P

异步电动机无速度传感器矢量控制系统的设计与分析【文献综述】.pdf

文献综述 电气工程及其自动化 异步电动机无速度传感器矢量控制系统的设计与分析 前言: 电机分为两种,分别是直流电机与交流电机。异步电机和同步电机则构成了交流电机。这几种电机分别有优缺点 :直流电机容易控制,调速也简单,所以它主要在变速传递动力领域得到了运用,但它的缺点是结构不简单,成本高,电刷经常被磨坏,维护不是很便利,对外部因素的要求比较高 ; 异步电机的结构不复杂,成本低,但是因为它的不简易的数学模型,比较难于实现对它的控制,所以长久以来它只在变速传动领域得到较多应用 ;同步电机的优点则是电源频率稳定的时候,其转速则保持恒定,但以前都存在着不容易起动、重载时振荡经常产生甚至是失去步骤的可能,故实际生产中应用很少。但是在最近一段时间里,这种格局己经渐渐发生了变化,伴随着电力电子、微电子和控制技术的不断进步,提出了许多新的控制异步电机的技术,交流电机调速的发展解决了瓶颈,电气传递动力交流化的时代接踵而至。交流变频调速系统对于调速的优越和起动、制动的性能还有高效省电的现象,变频调速方面的电机得到大量使用,它的容量、速度和电压等级都可以很高 ;调速系统体积小、重量轻、惯性小,运行可依靠性高,维护工作量少,适宜比较恶劣的工作环境,成本低廉。由于变频调整速度技术尤其是矢量控制技术的突出特点,所以从一般工业技术到航空、航天军事工业,以至家电空调、精密伺服机器人控制等等,变频调速技术都有所涉及,渐渐的取代了直流调速。过去因为直流调速系统调速方法不复杂、转矩的控制也不难,比较易于得到优良的动态特殊性质,所以高性能的传递动力系统都在对直流电机进行使用,直流调整速度系统在变速传递动力领域中有着不一般的位置。但是直流电机的机械改变方向的器件结构不简单、需要经常的监测和修理、运行过程中经常冒出火星、制造需要的资金不低,致使直流传递动力系统的维持资金需求很大,特别是因为改变方向问题的存在,直流电机达到做成高速大容量的机组的目的。 主题: 本文较为简略的研究了异步电机无速度传感器矢量控制技术。建立了异步电动机电压解耦矢量控制系统与基于模型参考自适应法的无速度传感器异步电动机矢量控制系统等,其中的以模型参考自适应法为基础的无速度传感器矢量控制系统的模型参考自适应法是利用电动机定子电流方程与电压方程得到的传统的模型,并基于传统模型参考自适应法建立了一个更为优良的参数模型参考自适应法速度辨识数学模型,用以提高系统在低速时的速度辨识的精度。 以模型参考自适应法为基础的无速度传感器矢量控制系统,只要在有速度传感器矢量控制系统里加上模型参考自适应法,取消速度传感器。其中采用的模型参考自适应法是对转子磁通进行估计的方法,它的转子磁链的希望的值就是异步电动机电压模型的输出值,电流模型的输出实际上当做是转子磁链的计算出来的值。比较以上两个模型的输出值,推导出了自适应速度辨识的公式,做出一个用于估算转速的数学模型。并且对它在高速和低速领域的稳定性进行理论上的分析。 电机转子磁场定向矢量控制的出现使得交流调速系统在性能上拥有了一个非常大的提高,而无速度传感器矢量控制系统更是对系统的鲁棒性与简易性的提高有很大帮助,但是这种系统还是要解决两个问题 : 转子磁链的观测与对转速的估计,也就是运用检测到的电流、电机电压与电机的数学模型推测出电机转子转速与位置。 本文主要运用电机的基础的公式和理论,较为细致的研究了异步电机矢量控制和空间电压矢量脉宽调制的基本原理。接着对交流异步电机的无速度传感器控制的估算转速步骤进行了很细致地研究,简单的阐述了 MRAS、速度自适应转子磁链全阶状态观测器的基本原理,主要是对全阶速度自适应转子状态观测器的异步电机无速度传感器矢量控制方

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水下无线通信系统的设计【文献综述】 5P

水下无线通信系统的设计【文献综述】.pdf

1 文献综述 电气工程及其自动化 水下无线通信系统的设计 前言: 早在 2000年前的春秋战国时期,就出现了烽火台这种原始的通信手段。烽火天白天可以然烟,晚上可以举火。通过简单的“编码”就可以向远处的友军传递敌情,通知后方部队。然而真正意义上的通信起始于 1838年摩尔发明了有线电报以后,在这之后的几十年时间里,电话,无线电报相继问世。通信发展在上个世纪末进入了它的黄金时期,微波、卫星通信,计算机局域、广域网络,第三代无线通信等都进入了蓬勃发展的阶段。众所周知,地球上有有 70%的面积是海洋,海洋中有大量的资源有待开发,海军也是各个国家重点发展的军事力量,所以,水下无线通信应运而生, 水下无线通信是研制海洋观测系统的关键技术。借助海洋观测系统,可以采集有关海洋学的数据,监测环境污染、气候变化、海底异常地震火山活动,探查海底目标,以及远距离图像传输。水下无线通信在军事中也起到至关重要的作用,而且水下无线通信也是水下传感器网络的关键技术。水下无线通信主要可以分成三大类:水下电磁波通信、水声通信和水下光通信,它们具有不同的特性及应用场合。 主题: 1、电磁波通信 自从通信技术出现的那一天起,科学家们就一直把开发电磁波的各个波段、利用电磁波进行通信作为重要的研究方向之一.可以说通信的发展史,就是电磁波的开拓史. 电磁波的发现归功于德国物理学家赫兹和英国物理学家麦克斯韦.麦克斯韦指出:“交变的电场会产生交变的磁场,而交变的磁场又会激起交变的电场” .这就是说,只要在空间某处存在一个交变的电场,那么它的周围就会产生一个新的交变磁场,而这个新的交变磁场又会在远处激发一个交变的电场.这种交替变化的电场和磁场称为电磁场.这种交变的电磁场会在空间以电磁波的形式由近及远地传播开去,这就是电磁波. 2 麦克斯韦在 1864年用数学的方法从理论上严格地推导出了电磁波的波动方程,并求得电磁波的传播速度等于光速.麦克斯韦预言了电磁波的存在. 20年后,德国物理学家赫兹通过实验验证了麦克斯韦的预言,电磁波的确存在,它就像我们身边的桌椅一样是实实在在的.从此,一项划时代的新技术 ——无线电技术诞生了.不久,各国的学者纷纷开始研究如何利用电磁波作为无线传输信息的工具. 1894年,电磁波进入了通信领域,开创了无线通信的新时代. 海水据有导电的性质,因而海水对电磁有屏蔽的作用。海水中含有多种带电离子,所以对平面电磁波传播而言海水是有耗媒质,这决定了平面电磁波在海水中的传播衰减很大。军用岸对潜艇甚低频单向通信是一种世界各国家海军传统的军用远程单向通信方式,它从发射到接收的海区之间的传播路径是在大气层中,衰减比较小,但从大气层进人海面再到海面以下一定深度接收点的过程中,电磁波场强就会急剧下降。这就决定了水下电磁波通信只能用于远距离的小深度的水下通信。上世纪冷战时期,美国和前苏联分别将岸对潜 (艇 )单向通信的工作频率,从甚低频的几十千赫兹降到了超低频的 100Hz以下,从而实现了 100m左右的收信深度。以上两种方式的通信,发射设备的规模宏大,其占地面积以平方千米计,发射机输出功率从几百千瓦到数兆瓦,通信距离可达数千千米甚至超过万米,但收信深度 (潜艇能可靠接收信号时艇的水线深度 )都较浅,甚低频通信的收信深度仅几米至几十米,超低频通信的收信深度也仅百米左右。 2、水声通信 海洋环境的水声信道是一个极其复杂的时一空一频变随机多径传输信道,同时高环境噪声、窄带宽、低载频、传输延时大等因素制约了数据传输的速率。要实现水声传输的应用,需要解决以下几个问题。 首先,声波在传送过程中会逐渐减弱 (幅度衰落 ),即接收信号忽大忽小,这是由于沿各途径的

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某地区电网规划及火电厂电气部分设计【文献综述】 5P

某地区电网规划及火电厂电气部分设计【文献综述】.pdf

文献综述 电气工程及其自动化 某地区电网规划及火电厂电气部分设计 前言 : 1875 年法国巴黎北火车站建成世界上第一座火电厂并开始发电,采用很小的直流电机专供附近照明用电,随后美国、俄国、英国也相继建成小火电厂。 1886 年,美国建成第一座交流发电厂。 1882 年,中国在上海建成一座装有 1 台 12KW 直流发电机的火电厂,供电灯照明用。 在全世界范围内,火电厂的装机容量约占总装机容量的 70% ,发电量约占总发电量的 80% , 1989 年,中国火电厂的装机容量占总装机容量的 74.27%,发电量占总发电量的 79.7%,预计到 2000 年仍会保持相近的比例。可见火电厂对国民经济的发展和人民生活水平的提高都起着重大作用。 作为我国国民经济命脉的重要一环,近年在火力发电厂的研究领域国内的学者有着众多的研究及探索,由于火电厂的特殊性,在安全性、经济性、火电厂的效率、保护与控制等方面都有很大的研究潜力,随着国家对环境问题越来越重视,火电厂如何减少污染这一课题也是近年来研究的重点之一。 本课题地区电网规划和火电厂电气部分的设计,主要根据电源情况、负荷情况、气象数据、地理位置数据等原始设计资料,通过毕业设计,使学生熟悉地区电网规划及发电厂电气部分设计的具体过程,更好地掌握供电技术设计过程及技巧,并利用其应用于工业生产。 正文 : 现代化的火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能的工厂 。 它由下列 5 个系统组成: ① 燃料系统:完成燃料输送、储存、制备的系统。燃煤电厂具有卸煤设施、煤场、上煤设施、煤仓、给煤机、磨煤机等设备;燃油电厂备有油罐、加热器、油泵、输油管道等设备。 ② 燃烧系统 :完成燃料燃烧过程 ,使燃料化学能转化为蒸汽热能的系统。主要有燃烧器、炉膛、送风机、引风机、除尘器、除灰设备等。 ③ 汽水系统:完成蒸汽热能转化为机械能的系统。主要有锅炉的汽水部分、汽轮机及其辅助设备,如凝汽器、除氧器、回水加热器、给水泵、循环水泵、冷却设备等。 ④ 电气系统:完成机械能转化为电能的系统。主要有发电机、主变压器、断路器、隔离开关、母线等。 ⑤ 控制系统:完成生产过程中的参数测量及自动化监控操作的系统。 在上述系统的所有设备中,最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机,它们安装在发电厂的主厂房内。主变压器和配电设备一般是安装在独立的建筑物内和户外;其他辅助设备如给水系统、供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等,有的安装在主厂房内,有的则是安装在辅助建筑中或在露天场地。 在此课题中,最主要的工作是确定地区电网的接线方案和在确定方案后该方案短路电流的计算,这与后面选定火电厂电气设备以及选取继电保护配置有着密切的联系, 火力发电厂的电气设备可分为电气一次设备和电气二次设备。通常把生产和输送、分配电能的设备称为一次设备。包括 : (l)生产和转换电能的设备 :如发电机将机械能转变成电能,电动机将电能转变成机械能变压器使电压升高或降低,以满足输配电需要。这些都是发电厂中最主要的设备 ; (2)接通或断开电路的开关电器 :如 :断路器、隔离开关、熔断器、接触器之类。它们用于正常或事故时,将电路闭合或断开 ; (3)限制故障电流和防御过电压的电器 :如避雷器 ; (4)接地装置 :无论是电力系统中性点的工作接地还是保护人身安全的保护接地,均采用金属接地体埋入地中 (或连成接地网 )。 (5)载流导体 :如母线、电缆等,它们按设计的要求,将有关电气设备连接起来。还有一些电气设备,是对上述设备进行测量、控制、监视和保护用的,称为二次设备,包括 : (l)仪用互感器 :如电压互感器和电

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锚泊船用潮流发电装置的设计【文献综述】 4P

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文献综述 电气工程及其自动化 锚泊船用潮流发电装置的设计 前 言 潮流能是因海水流动产生的能量。潮流发电的原理和风力发电的原理相似,潮流发电装置被形象地比喻为“水下风车”。海水的密度约 1.03×103kg/m3 而空气 密度 约 为1.293kg/m3,而海水密度为空气密度的 800 多倍,海水常见的约为 2 米 /秒的海流能流密度相当于风速为 18.8 米 /秒的 8 级大风。潮流是由月球引力引起,月球围绕地球有规律可循。潮流资源取之不尽,用之不竭。 船舶在锚泊的时候基本用电要么是岸电要么是船舶主机或辅机发电,而岸电往往离锚泊地而开发电机却浪费电。小型船用潮流发电机为锚泊系统开拓了一种环保、低碳维持船上基本用电的途径。 正 文 潮汐的周期性波动引起的水位变化和水位水体的流动,由于陆地的存在,在陆地间的海峡和岛屿间的水道中形成较强的潮流。潮流是往复运动,周期与潮汐相同。潮流携带的动能是一种周期性变化的可再生资源。动能与势能互相转化。开阔的大洋里潮流很小。 如英国、挪威、日本、朝鲜半岛、加拿大、美国等国家的潮流分布,世界上有很多海峡及岛屿间的水道速度可达到为 4.0~5.0m/s 之间。 我国舟山群岛各岛之间的水道是我国潮流分布最大的海域,如西堠门水道、册子岛水道、金唐水道、秀山水道、龟山水道等海域可达到 4.0 m/s;江苏斗龙港向南,经长江口、浙江、福建沿海是我国潮汐分布最大的海域,潮流也能达到 1.5~3.0 m/s 的流速;渤海海峡北侧的老铁山水道的潮流流速可达到 3.0 m/s;琼州海峡为 2.0~2.5 m/s。我国其余海域的流速只有0.5~1.5 m/s。 我国潮流能技术还有很大的提升空间。以舟山为例,舟山有上万条船舶,其中渔船数量也很多,遇到台风等不好天气上万条船舶就要到靠山的地方锚泊避风,渔船遇到休渔期的时候就要锚泊在海上, 船舶的锚地位于海上,锚泊地离岸电通常比较远,接岸电十分麻烦。所以无法每次依靠岸电电网提供船泊生产生活所需电能。这些锚泊船,现在基本采用柴油发1 电, 船舶锚泊时工况负荷与其他工况负荷在数值上相差非常悬殊例如用 24kW的发电机组供给0.81kW的照明用电有大材小用之嫌, 既不经济也不环保 ,而且浪费柴油,又因为主发电机组工作寿命有限,低负荷工作性能较差 。因此,在这些对锚泊船开展新能源发开利用具有重要的经济效益和社会效益, 所以有必要设置锚泊供电系统。 舟山群岛各岛之间的水道是我国潮流分布最大的海域,根据舟山 峡谷海道锚泊船所处特殊地理位置的优厚自然潮流条件资源,提出一个使用潮流发电装置与蓄电池互补发电的技术方案,以实现节约能源、降低碳排放的目的。在这些锚泊船开展新能源发开利用具有重要的经济效益和社会效益。 可以利用船用潮流发电装置产生的电能并入船舶电站,来实现供生活照明系统等设备的需求,降低电站能耗,降低船舶锚泊成本,减少排放污染。 船舶在锚泊的时候基本用电要么是岸电要么是船舶主机或辅机发电,而岸电往往离锚泊地而开发电机却浪费电。小型船用潮流发电机为锚泊系统开拓了一种环保、低碳维持船上基本用电的途径。 小型船用潮流发电装置选择可控硅整流发电,可控硅整流发电是一种非常普及技术很成熟的一种电路控制技术,选型方面也十分方便。 本课题对小型船潮流发电机安装的结构进行设计。根据水平轴式水轮机和垂直轴式水轮机两种种类型的水轮机的特性,选择了 水平轴式潮流发电装置 为小型船用潮流发电装置的水轮机。因为水平轴式发电装置 具有设计方法先进、水流能利用率高、起动流速低、结构简单、技术成熟等众多优点,具有更加广阔的市场应用,各类产品非常多,能够很容易选择相应的产品。相信在不

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立体声音响电路的设计【文献综述】 4P

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文献综述 电气工程及其自动化 立体声音响电路的设计 前言 随着科学技术的提高,人类对着音响的重放效果有更高的要求,立体声音响技术的普及与提高就显得尤为重要。而且伴随着音响产品的家庭化,则需要大多数人了解一些简单的音响电路原理与知识,以便电子爱好者们读懂相关设计,打造个更具特色的音响设备。同时可作为个人爱好来制作简单的立体声音响,提高自己的实践与创新能力。 一、发展历史 音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。 【 1】 1906 年美国人德福雷斯特发明了真空三极管,开创了人类电声技术的先河。 1927 年贝尔实验室发明了负反馈技术后,使音响技术的发展进入了一个崭新的时代,比较有代表性的如 威廉逊 放大器,较成功地运用了负反馈技术 【 13】 ,使放大器的失真度大大降低,至 50 年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期,各种电子管放大器层出不穷。 由于电子管放大器音色甜美、圆润,至今仍为发烧友所偏爱。 60 年代晶体管的出现,使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。 在 60 年代初,美国首先推出音响技术中的新成员 --集成电路 【 11】 ,到了 70 年代初,集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点,逐步被音响界所认识。发展至今,厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。 【 14】 70 年代的中期,日本生产出第一只场效应功率管 【 17】 。由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色,以及动态范围达 90dB、 THD<0.01%( 100kHz 时)的特点,很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出 【 15】 。 音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期,在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。 【 18】 二、音响电路工作原理 立体声:是指一种声音的还音系统,声音传递给听众时至少要通过两个通道,用以产生音源位置和深度的感觉。 【 6】 德 ·波埃效应是立体声系统定向的另一基础。德 ·波埃效应的实验是:放置左、右声道两只音箱,听音者在两只音箱对称线上听音,给两只音箱馈入不同的信号,可以得到以下几个定论: ( 1)如果给两只音箱馈入相同的信号,即强度级差 ΔL=0,时间差 Δt=0,此时只感觉到一个声音,且来自两只音箱的对称线上。 ( 2)如果两只音箱的强度级差 ΔL不为0,此时听音感觉声音偏向较响的一只音箱,如果强度级差 ΔL大于等于15dB,此时感觉声音完全来自较响的那一只音箱。 ( 3)如果强度级差 ΔL=0,但两只音箱的时间差 Δt不为0,此时感觉声音向先到达的那只音箱方向移动。如果时间差 Δt大于等于3ms时,感觉声音完全来自先到达的那只音箱方向。那么,当 Δt大于等于3ms时,感觉声音完全来自先到达的那只音箱方向。 【 2】 构成立体声最主要的因素,第一要有立体声音源;第二 要有立体声的声场;第三是人耳的双耳效应。 【 7】 双声道立体声:它是两个声音通道,在听众面前重现原来声源的方位和距离的立体声技术。通常把两个独立的扬声器,分别放在听众的左前方和右前方,使听众能够听到左右分明的并且有移动感觉的立体声节目 【 10】 。它的信号源,可以是立体声唱片、立体声磁带、立体声广播。这些信号源分离为 “左 ”“右 ”声道信号,经过两个独立的放大器放大,分别送到左、右两个扬声器放声。 四声道立体声:它是四个声音通道,给听众重现四周声源的方位和距离的立体声技术。通常用四个独

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快热式电热水器的设计【文献综述】 3P

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文献综述 电气工程及其自动化 快热式电热水器的设计 前言 随着生活节奏的加快,人们越来越需要快捷方便的生活方式。如今,智能家电已经顺应人们的需求走进了消费者的视野。根据环境自动调节风量的空调,精确控制温度的冰箱,感知衣量的洗衣机,这些自动化产品越来越受到消费者的欢迎。快热式电热水器就是在这样的大环境下产生了。众所周知,热水器就是在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。电热水器,则是用电加热的热水器,按储水方式可分为快热式和储水式(又称容积式或储热式) 、半储水式三种电热水器;按安装方式的不同,可进一步区分为立式、横式及落地式;按承压与否,又可区分为简易式(敞开式)和承压式(封闭式) ;按容积大小又可区分为大容积与小容积式。快热式电热水器最主要的特点就是“快热” ,它将电热元件快速的加热,使流过电热元件的水迅速加热到一定的温度,甚至我们想要的温度,以供淋浴或者厨用。另外,热水器还有燃气热水器和太阳能热水器。热水器,以其较强的实用性,受到广大城乡居民的喜爱,已经大量地进入千家万户。 正文 自 70 年代初第一台“玉环牌”热水器在南京诞生以来,我们热水器行业从无到有,从有到优,已经经历了近 40 年发展时间,中国热水器行业正蓬勃的发展起来,在国民经济中占据了举足轻重的地位。 然而,热水器这一路走的非常艰辛。刚开始,从国外引进和购买样品来仿制,这种热水器是原始的电阻加热技术,把发热丝浸泡在水中来进行加热的。由于它的安全技术,1979-1996 年期间,引发了许多恶性的因漏电造成的人体伤害的安全事故,从而导致电热水器市场一时陷入黑暗的深渊。随着科学进一步的创新,技术的进步,新一代的安全技术措施推出,即是用电子测试的方法测试漏电保护。随后,第二代、第三代安全技术装置的推出,都进一步提升了热水器的安全等级。到了 2002 年市场出现第四代安全技术 —“防电墙技术” ,对电热水器的漏电问题进行了进一步的处理,尽量的减少对人体的危害。 2006 年,是电热水器的一个里程碑,在这一年的中国国际家电展上,快热式电热水器展品数量最多,越来越受到广大消费者的追捧和业内外人士的关注。快热式电热水器以其小巧的体积,比储水式电热水器更快的加热速度,容易安装,比燃气热水器更加的安全等优势,逐步为大家所接受。一些新技术在快热式电热水器上得到了应用。 双鱼“安全宝”快热式电热水器,它最大的特点就是采用由电转化成磁场,交频磁场再转化成热能的技术,使得水、电真正分离,类似电磁感应式加热。这种真正水电分离更安全、更节能、寿命更长。 旗鼓牌快热式电热水器,它具有特别的加热片,该发热片是由国际首创的特种陶瓷发热材料 —氮化硅制造而成。 奥吉斯牌快热式电热水器,它是一种使用抗冲击稳定性好、加热冷却响应时间短、使用寿命长的石英钨灯管作为热源。集水的吸热特点、光的反射吸收特点、红外线辐射的规律及特殊材料于一体的综合性设计。 奥特朗牌快热式热水器,它用了一种被称作“迅腾”的快速加热器,水加热体没用进水口和出水口,在水加热体内安装有多根直棒式小功率电热发热管,电热发热管的两端穿出水加热体外。 任何一种产品的上市,都希望在市场中有着顽强长久的生命力。当今科学技术日新月异,新的产品要在这个时代背景下走的更远,创新成为至关重要的因素。随着节能观念的深入,节能、高效、安全则成为热水器不断创新的根本立足点。目前市场上主流热水器在保证产品安全性能的基础上,积极响应国家相关政策,提升产品能效水平,随着与新能源结合产品的出现,热水器行业将走向安全与节能并重,技术多元化发展的道路。 随着太阳能的利用,一种新型的能源型热水器正在向更加成熟的技术,更加节能的方向不断的发

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空调主控电路的设计【文献综述】 6P

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文献综述 电气工程及其自动化 空调主控电路的设计 前言 单片机发展至今已经 30多年,从 8位单片机的诞生起,走过了三个阶段,即初级阶段、高性能阶段、 32位推出阶段,而且目前已有 64位了 [20]。从 80年代初, Intel公司的 MCS系列单片机引进我国以后,基本上是一枝独秀。 MCS-51系列以及与其兼容的单片机,在国内得到了极其广泛的应用。 MCS-51系列单片机已经成为大家广泛熟悉的产品,其特点是通用性强、堆栈丰富、编程容易等[21]。 单片机发展趋势之一是加强片内外输入 /输出接口功能。随着我国经济的不断发展,人民的生活水平快速提高,空调将逐渐成为人们生活中不可缺少的一部分 [8]。单片机应用在空调中是比较广泛的了。空调的智能化和其它电子产品一样,都在不断得到完善 [9]。模糊控制是以模糊数学为基础,运用语言规则表示方法和先进的计算机技术,由模糊推理进行决策的一种高级控制策略,目前在空调中也得到应用,而且是用单片机控制其温度设定值 [3]。设计出的各种空调主控电路的功能不断得到发展和完善。空调使用起来更加方便,且价格也更加便宜。 主题 1.空调系统的第一个变革是智能,而且现在智能还正处于一个全面发展的时代。 把单片机集成在空调上,并有了语音功能,发音部分由 EPROM承担,已具有了某种意义上的智能 [1]。在处理软件与硬件的速度差距方面,成功运用了单片机最基本的中断技术。温度检测直接采用电压 ---频率转换,抗干扰好。温度控制:当温度达到某个阀值,或停止工作,或开始工作。自动保护主要是过冷保护,内盘管在单片机的控制下,不断采样,设定一个值,再由单片机决定压缩机是否工作。空调的智能化逐渐发展起来,并向着更高的智能化发展。 模糊控制也属于智能的范畴。 模糊控制的概念,解决了因电网电压不稳而造成空调器不能正常工作的难题。有作者指出,结合了变频技术、单片机和电子膨胀阀,大大提高了空调的性能 [3]。室内机采用了美国 Microchip公司的PIC16C54单片机,运行速度高,指令周期短,仅 1 s[5]。采用了电子膨胀阀,?并引入了反馈调节的思想,有一定的精度和准度,且内盘管的除霜时间大为缩短。为应对不确定因素,在模糊控制方面,利用找到的模糊控制规则库存储的知识,模糊得到命令,精确处理,完成了在空调上的模糊控制。该研究成果已在国内许多企业得到了应用,并预留了接口,有较强的生命力。最后,我再提一提模糊控制,这种思想只有不到半个世纪的时间,已应用到空调上,显示了一种全新的控制方式,值得我们深思。 智能思想的提出是为了设计出可行的新产品,单片机的智能设计开发并不是传统仪器与微处理器的简单组合,而是一种经过综合考虑后的重新设计,体现了仪器设备与微处理器一体化的思想,仅有微电脑方面的基础是不够的 [19]。设计开发者除须掌握电脑及其检测、控制通道硬件组成的结构特点以及针对具体应用特点;同时,还有应用系统的工艺结构设计知识和应用领域的专业知识。空调电脑控制器利用单片机对空调器的压缩机、室内外电扇的控制 [10]。它具有造型美观,功能齐全,工作稳定,使用方便,控制精度高等特点。 2.空调系统的第二个变革是抗干扰能力的大大加强。 从屏闭电磁场的角度出发,设计好硬件电路的布局,引入单片机的看门狗方式,极大地提高了空调的抗干扰能力 [4]。采用特殊的元器件,可削弱干扰,如 RC电路的压敏电阻。安全隔离变压器可抑制共模信号的干扰。软件方面有多读人法、数字量数字鉴别法、数字量输入的封锁法,各种编程方法随着技术的发展,不断被设计出来。软件上提出的抗干扰方法很多,如中值滤波。设计完成后,就是验证抗干扰设计的效果。国外在抗

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开关电源的PCB设计【文献综述】 6P

开关电源的PCB设计【文献综述】.pdf

文献综述 电气工程及其自动化 开关电源的 PCB 设计 一、 前言 随着电子技术的发展,开关电源在各个领域得到了广泛的应用。大规模和超大规模集成电路的快速发展,特别是微处理器和半导体存储器的开发利用,孕育了电子系统的新一代产品。显然,那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型化、重量轻、效率高的开关电源。 20 使世纪 80 年代,计算机全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代。 20 世纪 90 年代,开关电源在电子、电气设备、家电领域得到了广泛的应用,开关电源技术进入了快速发展的时期 [1]。开关电源基本能够满足现代电子设备对多种电压和电流的需求。 所有开关电源设计的最后一步就是 PCB板的线路设计。如果这部分设计不当, PCB 也会使开关电源工作不稳定,发射出过量的电磁干扰( EMI) 。 PCB 设计是开关电源研发过程中极为重要的步骤和环节,关系到开关电源能否正常工作,生产是否顺利进行 ,使用是否安全等问题。随着功率半导体器件的发展和开关技术的进步,开关电源的开关频率与功率密度变得越来越高。然而,开关电源开关频率不断提高和功率密度不断增大使开关电源内部的电磁环境日趋复杂,带来了开关电源 PCB 设计 EMC 电磁兼容性问题,所以如何合理的设计 PCB板也是众多专家研究的重要方向 [2]。 Altium Designer是业界首例将设计流程、集成化 PCB设计、可编程器件(如FPGA)设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品。本设计采用 Altium Designer软件,结合开关电源的各种特性来合理的设计、制作 PCB板[3]。 二、开关电源的发展状况 新型电力电子器件的发展给开关电源的发展提供了物质条件。在 20 世纪 60 年代末,巨型晶体管( GTR)的出现,使得采用高工作频率的开关电源得以问世,那时确定的开关电源的基本结构一直沿用至今 [4]。后来随着电力 MOSFET 的应用,开关电源的频率进一步提高,使得电源体积更小,重量更轻,功率密度进一步提高。在 20世纪 80 年代, IGBT 的出现让仅适用于小功率场合的开关电源在中大功率直流电源也得以发挥。在 20 世纪 80 年代后 20 年为了解决因开关频率提高而引发的电磁干扰问题,出现了软开关技术开关电路。随后在 20 世纪 90 年代,为了提高开关电源的功率因数, 出现了功率因数校正技术( PFC) [5]。 21世纪,市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管,开关频率可达到几千赫。提高开关频率,必须采用高速开关器件 [6]。 21世纪开关电源技术追去和发展趋势可以概括为以下四方面。 1.小型化、薄型化、轻量化、高频化。开关电源的体积、重量主要是有储能原件(磁性原件和电容)决定的,因此开关电源的小型化,实质上就是尽可能减小其中储能原件的体积 [7]。在一定范围内,开关频率的提高,不仅能有效地减小电容、电感及电压器的尺寸,而且还能够抑制干扰,改善系统的动态性能,因此,高频化是开关电源的主要发展方向。 2.高可靠性。开关电源使用的原件比联系工作电源少数十倍,因此提高了可靠性。从寿命角度出发,电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以,要从设计方面着眼,尽可能使用较少的器件,提高集成度,这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题,也增加了保护等功能,简化了电路,提高了平均无故障时间 [8]。 3.低噪声。开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化,噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术,在原理上既可以提高频率又可以降低噪声,所以,尽可能地降低噪声影响是开关

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井用潜水异步电动机设计【文献综述】 5P

井用潜水异步电动机设计【文献综述】.pdf

文献综述 电气工程及其自动化 井用潜水异步电动机设计 一.前言 作为电能与机械能量转换的主要器件,电机在于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中广泛地应用着。而随着社会生产的不断发展,人民生活水平的不断提高,以及全球资源逐步匮乏的背景下,人们对电机的安全、可靠和高效运行提出了越来越高的要求,因而设计生产高效、低损耗的新型电机已成为电机制造行业的趋势。 社会的发展离不开电,但更离不开水资源。随着农村、工厂、矿山、铁路、自来水公司、地热开发、油田和地质勘探等领域的需水量的急剧增加,井用潜水电泵拥有了更广阔的市场。而作为潜水电泵的动力设备,井用潜水异步电动机的性能直接决定了潜水电泵的使用质量。由于使用环境的特殊性(电机需与潜水泵一同潜入井下水中工作) ,较于一般电机的设计,井用潜水异步电动机在于密封性、安全性等方面有更高的要求。目前,由于异步电动机其结构简单,成本低,维护方便,而且坚固耐用,惯量小,运行可靠,并能获得和直流电机控制系统相媲美或更好的控制性能,因此在工农业生产中得到了极广泛的应用 [1]。 随着科学技术的发展,新技术新材料的不断涌现,促进了电机设计制造行业的不断翻新。如由于超导材料临界温度的不断提高,使得电机对制冷系统的要求逐渐降低,这使得大容量超导发电机、电动机的实验研究及工业应用可以以更高的速度发展。而稀土族钕铁硼永磁材料的研究使积磁钢的生产及应用成为现实,改善了电磁负荷能力,促进了大容量交直流电机的研究及制造。现代电机设计不仅仅要求掌握电路理论、电机原理、工程力学、交变电磁场以及电机过渡过程分析等,还要学会使用计算机电机 CAD、 MATLAB 等设计软件,进行电机的设计仿真,从而缩短产品开发周期、减少试制成本,提高我国电机产品档次 [2]。 二 .主题 纵观世界电机产品设计的发展历程,它始终跟随着工业技术的发展,在相互竞争、相互促进中完善着自身,发生着变革。随着电机理论的不断完善,高新技术的快速发展,可以预言:未来的电机产品设计将朝着高性能化、智能化、微型化和网络化的方向发展。 自从 80 年代我国引进 RITZ 公司潜水电机制造技术起,并随后制订了国 GB/T—2816 -91(即《井用潜水泵型式和基本参数》 ) ,我国国内潜水电机行业才开始进入一个全新的发展阶段。在 JQS、 YQS 等系列新型的潜水电机相继研发并大量投放市场之后,我国国内潜水电机产量不仅满足了国内的需求,而且大量出口,相继打入了中东、非洲市场 , 并向美国、欧洲发展。但是由于近几年地下水位下降、水温过热、砂量过多等新的一系列问题的出现,井用潜水电机行业曾一度遭遇瓶颈,但是这为我国潜水电机制造行业提出了新的挑战 , 也给潜水电机的发展提供了新的机遇。目前我国潜水电机在设计制造方面有了很大的进步,主要表现为以下几个方面: ①潜水电动机的产品结构设计、电磁优化设计以及制造工艺日趋完善; ②在取材方面用冷轧硅钢片取代了热轧硅钢片,开发出了具有高导磁、低损耗的DGX 系列电工钢片; ③开发出了 125°C 高温耐水线,给高温潜水电机的设计和单机功率的提高提供了条件; ④在设计、制造高承载力推力轴承方面有了较大发展; ⑤计算机电机 CAD 等软件的广泛应用,缩短了研究周期、减小成本等等 在中国国内井用潜水电机行业蓬勃发展的同时,国外的电机革新也在悄然进行。目前国外潜水电机的生产厂家主要有德国的 Ritz、 KSB,美国的 Flygt、 Itt-Loware、富兰克林,日本的日立以及丹麦的格兰富等。 同样面对电机革新换代方面的问题,国外企业对量大面广的潜水电机进行了不断的改进 , 取得了明显的进展 , 主要表

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交流电机的起动方法及其软起动的研究【文献综述】 4P

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文献综述 电气工程及其自动化 交流电机的起动方法及其软起动的研究 Error! No bookmark name given.1、前言 交流电动机是工农业中用得最多的一种电动机,其容量从几十瓦到几千千瓦,在国民经济的各行业应用极为广泛。在工业方面:中小型的轧钢设备、各种金属切削车床、轻工机械、矿山上的卷扬机和鼓风机等,都用交流电机来拖动;农业方面:水泵、脱粒机、粉碎机和其他农副产品加工机械,也都是用交流电动机来拖动。【 1】 此外,在日常生活中,交流电动机也用的很多。交流电动机之所有用的这么普遍,主要是由于它的结构简单,制作容易、价格低廉、坚固耐用,并且还有较高的效率和适用的工作特性。 但是交流电动机的缺点也十分明显:一方面表现在它的功率因数和调速特性。交流电动机在运行时,必须从电网吸收落后的无功功率,因此它的功率因数总小于1。由于电网的负载中,交流电动机最多,它们所需要的落后无功功率对电网来说是个沉重的负担。另一方面是交流电动机的起动问题,交流电动机起动时的大电流对电网造成了强大的冲击。大容量电机的起动问题一直困扰着人们。本课题就是为了解决交流电动机的起动而进行的。 2、软起动技术的发展 1)国外软启动技术现状 利用晶闸管交流调压技术制作的软起动器是从 20 世纪 70 年代的时候开始推广的,以后美国宇航局工程师诺瓦又把功率因数控制技术结合进去,以及采用微电脑代替传统的电动机机械直接起动。各国的软起动器生产厂家都争相推出了属于自己特点的专用软起动器,在美国的低压软起动器市场已经推出了额定功率打到 930 千瓦的型号,甚至达到了数千安的额定电流软起动器,这就扩大了软起动市场的发展和选择。除了低压软起动器的型号,美国的 BENSHAW 公司更是推出和设计了达到额定电流为上万安的软起动器,其中又含有各种不同的型号,为社会广泛的需求量提供了保障【 2】 。 2)国内软启动现状 如今软起动的发展在国内也正是一个上升的阶段,有许多公司都推出了属于自己自主发明专利的软起动器型号,软起动的生产厂家也如日剧增,当然这与国内工业电气化的发展对软起动的需求量有着不可分离的关联。目前,我国的软起动器生产厂家已经可以基本满足普通型号电动机的软起动需求,许多公司生产的软起动器甚至畅销到国外,为外国的软起动厂家提供技术支持。但是,我国对于软起动器的研究仍处于一个初级阶段,相信在经过不久的努力,我国一定会在国际软起动器市场站稳脚跟,为国际软起动研究和发展提供更大的支持 【 3】 。 3、交流电动机的传统起动理论 电动机如何起动呢?关于电动机的起动就是把它接通电源, 【 4】 然后让它运转起来。可使对也一般中小型的鼠笼式电动机的定子起动电流是其额定电流的 5 倍,甚至 7 倍,有些甚至更高。如果电动机的起动与停止并不是特别的频繁的话,对于少数几次的起动电流过大对电动机设备本身影响还不是非常的大。可是,对于要重复起动的电动机,特别是大功率的电动机,这个电流冲击是我们不可忽视的一个重点。因为起动电流虽大,但是电动机的起动时间一般都不是很长(其中一些小型的电动机只有 1 至 3 秒左右的时间) ,从电动机内部绕组发热功率的角度着想基本没有什么太大的问题,而且当电动机起动后,很快就就会达到额定的转速和额定的电流,当然额定电流肯定是不大的,所以对那些小功率而且起动不是很频繁的电动机我们可以忽视这个起动电流过大而产生的对电动设备的影响。但是当电动机需要频繁起动时,特别是大功率的电动机,由于热量的不断积累,可以使电动机发热而导致内部温度过高。对于如何减小电动机电流过大而产生的影响的研究已经刻不容缓。 【 5】 因为在电动机起动的时候会产生一个较

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基于状态观测器的蒸汽温度控制与诊断系统的设计(诊断部分)【文献综述】 3P

基于状态观测器的蒸汽温度控制与诊断系统的设计(诊断部分)【文献综述】.pdf

文献综述 电气工程及其自动化 基于状态观测器的蒸汽温度控制与诊断系统的设计(诊断部分) 前 言: 锅炉产业,它既不是 “朝阳产业 ”,也不是 “夕阳产业 ”,而是与国家经济发展共存的永恒产业,而且在中国还是一个不断发展的产业。 20 世纪 80 年代以后,中国的经济发生了突飞猛进的变化,锅炉行业更加突出,全国锅炉制造企业增加近二分之一,并形成了独立开发研制一代又一代新产品的能力,产品的技术性能已接近发达国家水平。锅炉是经济发展时代不可缺少的组成部分,未来的发展前景是巨大的。锅炉是发电厂中实现能源转换的关键设备,同时也是能源消耗的主要设备。对锅炉生产过程进行有效的控制,不仅能够提高产品的质量,改善操作人员的工作环境和条件,而且可以提高锅炉的燃烧效率,达到节约能源的目的。为此,锅炉节能控制一直被列为我国控制领域一个重要的推广应用项目。锅炉系统是由制粉、给水、蒸汽过热、燃烧等多个子系统构成的母系统,而蒸汽过热系统则是锅主蒸汽温度控制直接影响到火电厂的热效率和设备的安全运行,因此,主蒸汽温度控制系统是全厂的重要控制系统之一。 正 文: 工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备,工业锅炉多于电站锅炉,近年来,中国电站锅炉行业取得了快速的发展。产量大幅增长,行业产能快速提升。目前,整个行业的产能已经超过 8000 万千瓦,不仅能满足国内电力工业建设的需要,而且还进入了国际市场。现在中国锅炉制造业取得了长足的进步,目前已可以生产多种不同压力等级和容量的锅炉,已成为当今世界锅炉生产和使用最多的国家。同时,轻工纺织、能源化工、钢铁煤炭等锅炉相关产业的迅速发展给锅炉行业带来了广阔的发展空间和发展动力。锅炉蒸汽温度控制又是决定锅炉使用寿命和电厂安全性的关键,所以锅炉蒸汽温度控制方法是至关重要的。控制方法如下: 1. 串级控制方法:文献 [1]介绍串级控制系统,串级控制系统采用两个检测变送器和两个调节器,他把前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定,后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器,它所检测和控制的变量称主变量(主被控参数),即工艺控制指标;后一个调节器称为副调节器,它所检测和控制的变量称副变量(副被控参数),是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个串级控制系统包括两个控制回路,主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成;主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。一次扰动:作用在主被控过程上的,而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动:作用在副被控过程上的,即包括在副回路范围内的扰动。在工业上常常用来克服被控过程较大的容量滞后,在过程控制系统中,被控过程的容量滞后较大,尤其当被控对象是温度时,控制要求较高,利用串级控制系统的二次回路可以改善过程动态特性,来解决单回路控制系统不能满足生产工艺的要求的问题。 2. PID 控制方法:在工业生产中,应用最广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称 PID 控制。 PID 控制器诞生到现在已经将近有 70 年的历史了,因为他的结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便,它的应用很广泛,因此它成为了工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不是完全被我们掌握,或者我们在设计时找不到精确的数学模型的时候,或者控制理论的其他技术难以采用的时候,系统控制器的结构和参数必须要依照经验和现场调试来确定,也就是说当我们不完全了解一个系统和被控对象,或者不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合采用 PID 控制技术。文献 [9]对工业上一些温度控制系统不能采用传统的 PID 控制器的原因进行了分析,并通过 MATLAB 仿真

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基于状态观测器的蒸汽温度控制与诊断(控制部分)【文献综述】 4P

基于状态观测器的蒸汽温度控制与诊断(控制部分)【文献综述】.pdf

文献综述 电气工程及其自动化 基于状态观测器的蒸汽温度控制与诊断(控制部分) 前言: 过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内,并保护过热器,使其管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点,蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降,以至烧坏过热器的高温段,严重影响安全。一般规定过热蒸汽的温度上限不能高于其额定值 5℃。如果过热蒸汽温度偏低,则会降低发电机组能量转换效率,据分析,汽温每降低 5℃,热经济性将下降 1%;且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大,甚至使之带水,严重影响汽轮机的安全运行。一般规定过热汽温下限不低于其额定值 10℃。 在锅炉过热汽温自动控制系统中 [1],被控变量是过热器出口蒸汽温度,而控制变量是减温水流量当改变减温水流量后,过热器出口温度的变化要滞后一段时间,即滞后介质流经管道的时间由于迟延的存在,被控变量不能及时反映系统的状态即使测量的反馈信号到达控制器,执行机构接受到控制信号立即行动,也需纯迟延时间τ后,才影响被控变量,使之受到控制,控制系统具有较大的惯性和迟延这样的控制过程必然有和较长的过渡时间。当系统的纯迟延时间τ与过程的广义时间常数 T 之比大于 0.3,该系统为大迟延系统锅炉过热器出口蒸汽温度是单元机组在运行中必须保持在一定范围的重要参数。随着电厂装机容量的增大,对自动控制水平及控制精度的要求越来越高。高阶次、大迟延的汽温对象,一直是自动控制系统难以解决的问题,传统的控制方法已难以取得满意的控制效果,基于此,我们 不难发现此类控制系统已经无法满足日益提高的性能要求,必须采用新的控制方式。 正文: 对温度的控制理论是自动控制理论的一部分,近几年 PID 控制,模糊控制,以及神经网络在温度控制中的应用都发展较快。 文献 [2]为我们介绍了 PID 控制系统, PID 控制系统自出现以来,由于其结构简单、实用、价格便宜,在很多过程领域中实现了满意的控制。在过去长期的应用中,这种技术已经非常成熟。随着计算机技术的飞速发展,采用计算机实现 PID 控制时,其软件系统灵活易修改完善的优点得以发挥,是连续系统中技术最成熟,应用最广泛的一种调节器。 文献 [3]为我们介绍了人工神经网络控制系统,人工神经网络是一种采用数理模型的方法模拟生物神经细胞结构及对信息的记忆处理而构成的信息处理方法。它用大量简单的处理单元广泛连接形成各种复杂网络。人工神经网络以其高度的非线性映射,自组织,自学习和联想记忆等功能,可对复杂的非线性系统建模,该方法响应速度快,抗干扰能力强,算法简单,且易于用硬件和软件实现。在温控系统中,将温度的影响因素如气温、外加电压、被加热物体性质以及被加热物体温度等作为网络的输入,以实验数据作为样本,在微机上反复迭代,随实验与研究的进行与深入,自我完善与修正,直至系统收敛,得到网络权值,达到自整定控制参数的目的。 文献 [4]为我们介绍了模糊控制,模糊控制是基于模糊逻辑描述一个过程的控制算法,它适用于控制不易取得精确数学模型和数学模型不确定或经常变化的对象。在实现温度控制时,将温控对象的偏差和偏差变化率及输出量划分为不同的模糊值,建立规则,将这些模糊规则写成模糊条件语句,形成模糊模型。然后根据控制查询表,形成模糊算法。最后对温度误差采样的精确量模糊化,经过数学处理输入计算机中,计算机根据模糊规则推理做出模糊决策,求出相应的控制量,变成精确量去驱动执行机构,调整输入,达到调节温度,使之稳定的目的。模糊控制不需要装置的精确模型,仅依赖于操作人员的经验和直观判断,非常容易应用,并且模糊控制对被控对象参数变化有强鲁棒性,对控制系统干扰有较强抑制能

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基于单片机的路灯稳压控制系统设计【文献综述】 4P

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文献综述 电气工程及其自动化 基于单片机的路灯稳压控制系统设计 前言 目前单片机渗透到我们生活的各个领域。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。稳压器,顾名思义,就是使输出电压稳定的设备。所有的稳压器,都利用了相同的技术实现输出电压的稳定输出电压通过连接到误差放大器( Error Amplifier)反相输入端( Inverting Input)的分压电阻( Resistive Divider)采样( Sampled) ,误差放大器的同相输入端( Non-inverting Input)连接到一个参考电压 Vref。 参考电压由 IC 内部的带隙参考源(Bandgap Reference)产生。 误差放大器总是试图迫使其两端输入相等。为此,它提供负载电流以保证输出电压稳定。 主题 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高,开始出现了 16 位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。 90 年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大提高。随着 ARM系列的广泛应用, 32 位单片机迅速取代 16 位单片机的高端地位,并且进入主流市场。目前,高端的 32 位单片机主频已经超过 300MHz,性能直追 90 年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元,最高端 [1]的型号也只有 10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器 (CPU)、随机存取数据存储 (RAM)、只读程序存储器 (ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如 A/D 转换器、 PMW(脉宽调制电路 )、 WDT(看门狗 )、有些单片机将 LCD(液晶 )驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。单片机发展的未来的趋势应该是向着 1.低功耗。2.低负荷。 3.低成本。 4.低噪音。 5.高稳定。 6.高智能。等等为简单化发展的。 随着社会飞速前进,用电设备与日俱增。但电力输配设施的老化和发展滞后,以及设计不良和供电不足等原因造成未端用户电压的过低,而线头用户则经常电压偏高,对用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备,独如一颗不定时炸弹。市电系统作为公共电网,上面连接了成千上万各种各样的负载,其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能,还会反过来对电网本身造成影响,恶化电网或局部电网的供电品质,造成市电电压波形畸变或频率漂移。另外意外的自然和人为事故,如地震、雷击、输变电系统断路或短路,都会危害电力的正常供应,从而影响负载的正常工作。 不稳定的电压会使设备造成致命伤害或误动作,影响生产,造成交货期延误、品质不稳定等多方面损失。同时加速设备的老化、影响使用寿命甚至烧毁配件,使业主面临需要维修的困扰或短期内就要更新设备,浪费资源;严重者甚至发生安全事故,造成不可估量的损失。 总结

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基于单片机的风扇速度控制设计【文献综述】 4P

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文献综述 电气工程及其自动化 基于单片机的风扇速度控制设计 [前言 ] 随着现代科学技术的发展,微型计算机已经深入人们的生活中。单片机又称微控制器( Microcontroller Unit, MCU) ,作为微型计算机中的一个重要分支,它的发展极为迅速,以其独特的结构和性能,渗透到各个领域,产生了极大的影响。研究单片机、学习单片机,是社会发展的必然趋势,单片机有着其广阔的发展空间和社会价值。 [主题 ] 单片机是将中央处理部件( CPU) 、数据存储器( RAM) 、程序存储器( ROM、 EPROM、 Flash ROM) 、定时器 /计数器和各种输入 /输出( I/O)接口等计算机基本部件集成在一块电路芯片上。自从 Intel 公司推出第一批单片机以来,单片机的发展已经经历了 30 多年,在这短短的几十年里,单片机经历了多次更新换代,每次换代,其集成度增加一倍,功能翻一番,而且品种多样,从 4 位、 8 位到 16 位、 32 位,至专用机。单片机的使用已深入我们的生产和生活的各个领域。 单片机大致可以分为 3 个阶段: 第一阶段( 1974 年 ~1978 年):单片机的初始阶段。以 Intel 公司首先推出的 MCS-48系列单片机为代表,在单片机内集成了一个 8 为 CPU、一个 8 位平行 I/O 口和一个 8 位定时器 /计数器,具有体积小、功能全、价格低等优点,为单片机的发展奠定了基础。 第二阶段( 1978 年 ~1982 年):单片机的高性能阶段。随着 8 位单片机的应用越来越广泛,许多半导体公司和计算机公司推出了自己的单片机系列,使单片机的功能大大提高。其中最典型的是 Intel 公司推出的 MCS-51 系列单片机,该系列具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点,直到现在还有广泛的用途。 第三阶段( 1982 年至今): 8 位单片机的巩固发展和 16 位、 32 位单片机的推出阶段。在 8 位单片机的发展和完善下,许多公司推出了 16 位、 32 位单片机,如 Intel 公司推出的MCS-96/196 系列, Rockwell 公司的 6501、 6502,日立公司的 H8/3048 系列等。 16 位单片机主要用于高档智能仪表、录象机、工业控制等场合, 32 位单片机主要用于 ARM 嵌入式微处理器系列、数码相机、掌上电脑等设备中。目前的 8 位单片机品种丰富,功能强大,得到了广泛的应用,尤以 MCS-51 为主流机型,在我国的家电、通信和计算机外设有很大的市场 [1]。 总体来看单片机发展的 30 年,可谓是日新月异,单片机向着低功耗、微型单片化、高性能、大容量方向发展,甚至随着半导体技术的发展,片上系统 SOC( System On Chip)受到人们的关注。 复旦大学计算机科学系的陈章龙教授在 1998 年的全国单片微机学术交流暨展示会做报告时提到,目前我国普遍采用 4 位、 8 位或 16 位,对于单片机还处于低档的应用,而对于那些宏单片机、 DSP 等高档的应用还是空白 [2]。陈章龙教授归纳主要由两个原因:其一是开发环境和工具不具备,其二是没有合适的市场切入点。另外,单片机有较强的通用性,往往针对某些应用需要二次开发,而我国恰好缺乏这方面的研发人员,就需要国外专门的开发公司,与国外有很大的差距。 21 世纪是数字化时代,因此单片机具有很广阔的发展前途。 国外很多公司都推出了自己的单片机系列,另人遗憾的是目前我国还没有自己的单片机,国内市场受到来自美国、日本等成熟生产厂商的竞争,况且我国微电子技术比较落后,设计开发起来比较困

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基于PLC控制的知识竞赛抢答器设计【文献综述】 4P

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文献综述 电气工程及其自动化 基于 PLC 控制的知识竞赛抢答器设计 引言 :随着社会的进步,科学技术的不断发展,促使人们学科学,学技术,学知识的手段多种多样。而抢答器作为一种工具在各种智力和竞赛场合,已得到十分广泛的应用。但抢答器的使用频率仍然较低,因此,在制作过程中需从多方面进行考虑。经过查阅关于抢答器的资料,可不难看出,抢答器的制作一般从两个方面考虑,一为经济成本,一为简便可靠性,即抢答器的设计也要符合当下形势需求,尽可能的经济适用,尽可能的简便轻巧。再次查阅大量关于抢答器制作方面的资料,确定本次设计的题目为:基于 PLC 控制的知识竞赛抢答器。文献将从多个方面介绍以 PLC(可编程控制器)为核心所设计的知识竞赛抢答器。 正文 :如今,可以实现抢答器功能的方法很多,比如早期的数字电路、模拟电路或者数模混合电路。近年来,随着科技的发展,单片机、 PLC 的应用不断的走向深入,同时带动传统的控制检测技术不断发展。 回顾抢答器的发展历程,不难看出,一个小小的抢答器,就折射出了整个控制检测技术的发展。最早期的抢答器由模拟电路构成,几乎无集成芯片,全部由硬件构成的大电路板,结构复杂,功能也十分简单,仅仅可以发出声音,然后由他人判断抢答先后,无数字显示及记录功能,且故障率较高,维护起来极为麻烦;而后随着数字技术的出现和发展,人们经过模数转换,将一些功能用芯片来集成代替,使得抢答器的结构有了一定程度的简化,且功能上也有了一定进步,可以用数码显示管显示简单的抢答结果;随着模拟电子技术及数字电子技术的进步,人们发现使用数模混合电路所设计的抢答器能实现更多功能,在一段时间中,这种类型的抢答器应用十分广泛,甚至在今天,在某些简单的场合,这种抢答器仍在使用,该类型的抢答器技术已相当成熟,其中心构造一般都是由数字电子集成电路构成,根据不同的功能,再设计出其他不同的配件。数模混合电路抢答器一定程度上满足了某些竞赛场合的要求,可是由于本身所设计电路的复杂性,它仍然没有脱出模拟电路的局限性。若抢答器的功能越多,电路也越复杂,并且成本较高,故障率也较高,维修起来极为麻烦,显示方式也过于简单,无法准确判断抢答按钮的行为,最重要的是,数模混合电路抢答器不便于参数的调节及功能的升级换代。 20 世纪七八十年代,单片机的诞生为控制检测技术打开了智能化的大门,随着单片机技术的发展,它以得天独厚的条件迅速占领了抢答器大部分市场。许多繁琐的系统若由单片机进行设计,便可以收到电路更简单,功能更齐全的良好效果。若把经典的电子系统当做一个僵死的电子系统,那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。基于单片机设计的抢答器,通过串口通信动态传输数据,使抢答器系统具有了更完善的功能。单片机系统的硬件结构给予了抢答系统“身躯” ,而单片机的应用程序赋予了其新的“生命” ,使其在传统的数模混合电路抢答器面前具有电路简单、成本低、运行可靠等优势。但单片机系统也有许多缺点:( 1)系统硬件设计虽与传统电路相比较为简单,但在许多场合仍是较为复杂,运用单片机方案,硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分,所以该系统电路设计工作量相对较大,影响系统开发的时间。 ( 2)系统的抗干扰能力相对较差,在系统设计中,虽然注意了芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线、通道隔离及屏蔽。但由于工作的条件不稳定性,很难保证系统的可靠性和稳定性。 ( 3)系统需要自己设计电源,而且不能保证系统的可靠运行。( 4)维护维修相对比较麻烦,维修需要的时间也相对较长。因此,基于单片机设计的抢答器仍有较大的改进空间。 可编程控制器( Programmable Logic Controller

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基于PLC的电梯控制系统设计【文献综述】 6P

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文献综述 电气工程及其自动化 基于 PLC 的电梯控制系统设计 前言 1 电梯的起源与发展 随着科学技术和社会经济的发展,高层建筑已成为现代城市的标志。电梯作为垂直运输工具,承担着大量的人流和物流的输送,其作用在建筑物中至关重要。是现代城市生活中必不可少,且应用最广泛的垂直交通运输工具。它起源于公元前 236 年的古希腊。当时阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机,共造出三台,安装在妮罗宫殿里。人们把这三台卷扬机看作是现代电梯的鼻祖。 事实上,早在公元前,我们的祖先和古埃及也都曾经使用了这种人力卷扬机。在瓦特发明了蒸汽机之后,于 1850 年,在美国纽约市出现了世界第一台由亨利·沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。 1854 年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明-历史上第一部安全升降梯。从那以后,升降梯在世界范围内得到了广泛应用。在此期间,英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。随着水压梯的发展,蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯。直到今天,液压梯仍在使用。 1889 年,美国奥的斯公司制造的由直流电动机通过蜗杆蜗轮减速器带动卷筒卷绕绳索悬挂并升降轿厢的电动升降机,构成了现代电梯的鼻祖。 为了解决乘客乘坐电梯的安全性和舒适感方面的问题, 1892 年,美国亨利·华特·列昂那得发明了用调节电动机励磁场来调速的电动机 —发电机电力驱动系统,使直流升降机的电力拖动构造有了重大发展。 1900 年,交流感应电动机被使用到电梯驱动以后,进一步简化了电梯的传动设备。以后由交流单速电动机发展到交流双速感应电动机。 1903 年,美国奥的斯在电梯传动机构中采用了曳引驱动代替卷筒方式,提高了电梯传动机械的通用性,同时也制造了有齿轮曳引高速电梯。这种电梯减少了传动设备,增强了安全性能,成为目前电梯曳引传动的基本构造形式。 1 在电梯控制技术方面, 1949 年开始应用电子技术,以后出现了电子器件与信息处理的分区控制系统,以后发展到大规模集成电路。由于电梯拖动技术从直流电动机驱动,到交流单速、交流双速电动机驱动,到交流调压调速 (ACVV)控制,交流调压调频调速 (VVVF)控制,使得电梯控制技术不断成熟,加上电子技术、电子计算机技术、自动控制技术在电梯中的广泛应用,使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、减少噪声等方面都有了极大改善。 70 年代,特别是 1973 年以来,电梯控制柜的控制电路逐渐从模拟电路向数字化电路发展,数字技术显著提高了电梯的可靠性和运性精度。 70 年代末到 80 年代初,高速无齿轮和有齿轮快速电梯都应用微机作为控制的主要部件,而且每部电梯使用的微机不止一部。 80 年代,大功率晶体管模块的问世以及微机和数字调节技术的不断成熟,人们利用PWM(脉宽调节 )技术来控制换流器,实现对电梯中交流电动机进行调压调频 (VVVF),达到线性调速的目的。自 80 年代中期, VVVF 控制的电梯先后由美国奥的斯、日本三菱等电梯公司相继开发并逐步推向市场。 90 年代, VVVF 拖动系统得到较快发展,其许多技术、经济指标,明显优于其它电梯控制系统。 2 电梯信号控制系统发展的现状 近年来,我国的电梯生产技术得到了迅速发展.一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺,更新换代生产更新型的电梯。 继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是,进入九十年代,随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用,人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高,继电器控制的弱点就越来越明显。 可编程序控制器 (PLC)

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基于PLC的电梯控制系统设计 (2)【文献综述】 4P

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文献综述 电气工程及其自动化 基于 PLC 的电梯控制系统设计 前 言: 电梯是一种起重运输设备 , 广泛用于住宅、公共建筑、工厂仓库等场所 , 方便了人们的生活 , 节省了时间和体力。随着现代城市的发展 ,高引言层建筑日益增多 ,电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著 ,因此必须努力提高电梯系统的性能 ,保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。我国电梯控制系统主要 有三种方式 :继电器控制系统、微机控制系统和 PLC控制系统。其中 PLC控制系统以其显著的优点成为电梯控制系统的主流。继电器控制系统控制线路复杂、体积大、触点多、故障率高、可靠性差、维修工作量大等。微机控制系统可靠性不高 , 容易发生故障 , 从而使电梯难以达到用户希望的安全、稳定、可靠的基本要求。而采用 PLC 组成的控制系统很好地解决上述问题 , 它具有工作可靠性高、灵活性和通用性高、编程简单、使用方便、抗干扰能力强等优点。它使电梯运行更加安全、方便。 [1][2][3] 正 文: 电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。 1889 年,美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机,同年在纽约市的马累特大厦安装成功。随着社会的发展,建筑物规模越来越大,楼层越来越多,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。 传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路,存在 控制线路复杂、体积大、触点多、故障率高、可靠性差、维修工作量 等缺点。从技术发展来看,这种系统将逐渐被淘汰。 目前,由可编程序控制器 (PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统,正以很快的速度发展着。采用 PLC 控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短,这种电梯运行更加可靠,并具有很大的灵活性,可以完成更为复杂的控制任务,己成为电梯控制的发展方向,其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。 可编程序控制器,是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。自 1969 年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台 PLC 问世以来,迄今已 40 来年,它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变,但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观、方便易学,调试和查错都很容易。用户买到所需PLC 后,只需按说明书或提示,做少量的安装接线和用户程序的编制工作,就可灵活而方便地将 PLC 应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感,推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器 PLC 在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。 PLC 现己成为现代工业控制三大支柱 ((PLC, CAD/CAM, ROBOT)之一,以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能,日益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统,在机械、化工、石油、冶金、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。 PLC 的应用深度和广度己经成为一个

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基于PLC的电机故障诊断系统设计【文献综述】 5P

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文献综述 电气工程及其自动化 基于 PLC 的电机故障诊断系统设计 前言 对现代工业的远程监控、故障诊断技术是近几年来研究的热点。统计显示大多数的故障都是一般性故障,通常情况下故障诊断有两种方法:故障树方法和专家系统方法。故障树方法是利用系统的故障逻辑结构进行逻辑推理,发现错误的输出对应地找到可能的输入错误。另外一种办法专家系统方法则是通过建立系统故障的知识库与推理机,计算机依据现场的数据依靠知识库和推理机进行深入的逻辑推理,最终找出相应的故障的原因。 PLC作为一种成熟稳定且可靠的控制器,现在已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。 PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。一个完善的 PLC系统除了能够正常运行,满足工业控制的要求,还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志,对于工业控制具有较高的意义和实用价值。 PLC是现在应用非常多的一种控制装置,利用 PLC丰富的内部资源以及其强大的功能指令,进行编制故障检测报警程序,不仅可以替代传统继电器能实现的相应功能,还可以提高工作可靠性以及其系统的灵活性。 PLC控制系统部分 PLC作为控制部分的主要结构,其设计主要包括模块的估算与选取、 PLC的选取、系统框图的设计。下面围绕这三方面逐一介绍。 1、 PLC的系统模块估算与选取。通常在 PLC的系统设计时,应该详细地分析工艺过程的各个环节的特点和控制要求,和求性价比的 PLC和设计相应的控制系统最后选择有较高性能价估算输入输出点数、所需存储器容量。估算好相应的模块之后,就要进行相应模块的选择。包括输入输出模块、存储器和电源的估算与选择。对 I/O点数进行估算时应当充分考虑适当的余量,一般情况下是根据统计的输入输出点数,在其基础之上再增加 10%~ 20%的可扩展余量,作为输入输出点数实际估算数据来使用。在实际订货时,还需根据制造厂商 PLC的产品特点,对输入输出点数进行调整,输入输出模块的选择应当充分考虑与应用要求的统一。存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元的大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量。在设计初期,因为用户得应用程序还未编制,所以,程序容量在设计初期是不能确定的,只有在程序调试之后才能知道。但为了在设计选型时能对程序容量有一定估算,一般情况下是采用对存储器容量的估算来替代。 PLC的供电电源,除了引进设备时同时引进 PLC应根据产品说明书要求设计和选用外,一般 PLC的供电电源应设计选用 220VAC电源,与国内电网电压一致。重要的应用场合,应采用不间断电源或稳压电源供电 . 2、 PLC的选取。西门子系列的 PLC主要有 S7-200、 S7-300、 S7-400三种系列PLC。 S7-200PLC是超小型 PLC,它适用于各个行业、各种场合中的自动检测、监测与控制等。其强大的功能使其无论单机运行或是连成网络都能实现复杂的控制能力。 S7-200PLC可提供 4个不同的基本型号与 8种 CPU可供选择使用。 S7-300PLC系列是模块化的小型 PLC系统,其能够满足中等性能要求的应用。各个单独的模块之间可进行各种不同组合相应地构成不同要求的系统。与 S7-200 PLC相比较, S7-300 PLC采用的是模块化结构,其具有高速的指令运算速度;用浮点数进行运算能够有效地实现了更为复杂的逻辑运算;一个带有标准用户接口的 PLC软件工具可以使用户对各个模块进行参数赋值更加方便;简便的人机界面服务直接集成在 S7-300的操作系统之内,人机对话的编程要求大为减少。

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