信号自动化论文范文
时间：2023-04-09 23:48:22
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篇1
【关键字】自动化仪器仪表发展现状趋势
中图分类号：P335+.1文献标识码： A 文章编号：
一、自动化仪器仪表的简介
1. 自动化仪器仪表的定义
自动化仪器仪表是用于化学、物理方面的技术工具和设备，可以检出测量各种物理量、物质成分。从广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递等功能。显微镜、望远镜能使人们扩展自己的视野，体温计能让人们测量自己的身体的温度；此外，还有一些仪器仪表如磁强计、射线计数计具有特殊功能，可以感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的数据因子。
自动化仪器仪表又被称作信息机器，因为它的主要功能是信息形式的转换，可以将输入信号转换成输出信号。信号按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。
2. 自动化仪器仪表的分类
自动化仪器仪表是多种科学技术的综合产物，有很多种类，有的按用途分类，有的按功能分类，不同的分类方法对应着不同的产品，本文主要介绍两种分类方法。
（1）按不同用途来分类
仪器仪表有各种用途，有的用在运输上，比如汽车仪表、拖拉机仪表；有的用在航空上，比如船用仪表、航空仪表；有的用在地质上，比如地质勘探测试仪器、地震测试仪器；另外随着科学技术的发展，很多仪器仪表应运而生，比如教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。
（2）按不同功能来分类
随着我国自动化技术的成熟和各种行业的需要，产生了各种功能的仪器。比如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、记录仪表、计算仪表等；检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表等。
二、我国自动化仪器仪表行业发展的现状
自动化的内容在近10 年来随着电子信息技术和光电技术等相关学科的发展而发生了许多变化。从纵深上讲，可以涵盖从最底层的自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等到自动回路调节器、自动控制单元、各种大中小型装置控制系统到综合优化调度与协调系统和企业综合管理信息系统等。从应用的行业性质上分，自动控制系统可以分成以流程过程控制为主的过程控制系统(如各种DCS、回路调节系统等) 和以运动和传动控制为主运动控制系统( 各种逻辑控制PLC 和传动控制系统如CNC 等，工业自动化仪器仪表主要是针对自动控制系统而言。
2002 年我国工业自动化仪表制造业共有309 个企业，实现工业总产量136.24 亿元，销售收入133.75 亿元，利润总额8.99 亿元。行业综合水平总体上达到国际八十年代水平。30%的产品实现了数字化，达到国际八十年代末期水平; 约15%的产品实现了智能化，达到国际九十年代水平。品种门类较为齐全，有一定的成套能力。可能承接60 万千瓦火电站、核电站、30 万吨合成氨、30 万吨乙烯、500 万吨炼油、10000 立方米空分、4000 立方米高炉、120 吨转炉、日产30 万立方米城市煤气站、日处理40 万吨污水、日产5000 吨水泥等大型工程的控制系统和仪表成套项目。
三、当前的仪器仪表技术存在的主要问题
仪器仪表行业技术发展虽然迅速，但较国外先进的高性能、高实用性的领先技术比起来，我们还存在着10~15年的差距，当前的仪器仪表技术还存在着一定的问题：
1、自主创新成果比例过少，应用技术不足
我国仪器仪表行业的初期是通过引进国外的先进技术，近几年，也有不少科技型企业加大了自主研发力度，但从总体上说，自主创新的成果还是非常少，并且技术的实用性欠缺。对于一些关键核心工艺加工制造技术力量非常薄弱。产生这种现象的原因是因为中外合资与先进技术引进与自主研发严重脱轨。
2、中低档产品居多，研发投入不足
我国现阶段的仪器仪表产品较国外比较，大部分都属于中低档产品，产品创新能力弱，高端精准仪器仪表数量非常少。其原因是现阶段的仪器仪表行业缺少对于高端检测、数字化精进技术人才，限于各大企业和单位的指导思想和投入规模，研发投入也不够，包括设备资金、人才培养等各方面的投入。
四、我国自动化仪器仪表的发展趋势
近年来，经济全球化的发展要求技术的全球化，计算机和智能机器的发展对仪器仪表的发展有很大的促进，我国应该在现有的技术基础上，借鉴国外的微电子技术，掌握关键技术，生产更多国有品牌，提升国际竞争力。我国自动化仪器仪表技术的发展前景广阔，与国际自动化仪器仪表的发展相比，可以分为智能化、高精度化和网络化等趋势。
1. 智能化
智能化技术是仪器仪表的一种发展趋势，与国外产品相比，国内产品在智能化方面有很多不足，我国仪器仪表在智能化方面与国外存在明显差距，因此，我国应该加大创新力度，改变创新模式，在智能化方向改革创新。自动化仪器仪表的智能化是指采用大规模集成电路技术、接口通信技术，利用嵌入式软件协调内部操作，使仪表具有智能化处理的功能。采用智能化的产品可以很好的自主调节控制，利于信号的传递，提高了工业效率，更能适应国际技术的发展。
2. 高精度化
自动化仪器仪表对技术要求很高，只有高度精密化才能提升我国产品的核心竞争力。国外很多仪器仪表产品具有高精度化的特点，我国的产品在这方面明显落后，因此提高仪器仪表的精密是大势所趋，也是应对国际激烈竞争的必然选择。当前的重点是研究和发展多维精密加工工艺，精密成型工艺，球面、非球面光学元件精密加工等工艺。
3. 网络化
在国外市场以现场总线技术为代表的数字通信网络技术得到了快速发展，但是我国自动化仪器仪表在总线技术方面还不完善，许多产品功能还不完备，核心技术的掌握也差强人意，因此，网络化是我国自动化仪器仪表的发展趋势和方向。发展网络化就要充分利用计算机数字化通信技术，完成信息的转换，构造一个庞大的信息化网络，这样信号流通顺畅，更能提高生产效率。
总结
自动化仪器仪表是很多自动化元件组成的，包括各种功能的自动、智能和微型技术工具。仪器仪表有不同的用途，对应的功能也不同，有的具有测量、显示功能，有的具有记录、报警功能。近年来随着经济的发展和科学技术的进步，微电子、计算机、网络通信等日新月异发展的新技术对自动化仪表产生了深远的影响。我国自动化仪器仪表发展历史久远，随着新技术的出现不断出现新的仪器，对我国经济的发展起了很大的促进作用，从目前来看，我国自动化仪表技术发展迅速，但与国际上比起来还是有一定的差距。自动化仪表的改进有重大的应用前景，我国应该加大资金扶持力度，转变创新方式。
【参考文献】
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[3]唐公涛.尹升宝浅谈工业自动化仪表的发展趋势[期刊论文]-科技创业家 2011(4)
[4]周骆斌.冯冬芹.褚健工业自动化仪表的发展趋势[期刊论文]-电工技术杂志 2004(3)
篇2
关键词：变电站，综合自动化系统
近年来，随着电网运行水平的提高，各级调度中心要求更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况，提高变电站的可控性，进而要求更多地采用远方集中控制、操作、反事故措施等，即采用无人值班的管理模式，以提高劳动生产率，减少人为误操作的可能，提高运行的可靠性。基于上述原因，变电站自动化由“热门话题”已转向了实用化阶段，电力行业各有关部门把变电站自动化做为一项新技术革新手段应用于电力系统运行中来，各大专业厂家亦把变电站自动化系统的开发做为重点开发项目，不断地完善和改进相应地推出各具特色的变电站综合自动化系统，以满足电力系统中的要求。
变电站综合自动化系统应能实现的功能
1．微机保护。是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。
2．数据采集。包括状态数据，模拟数据和脉冲数据。
3．事件记录和故障录波测距。事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳台记录。其SOE分辨率一般在1～10ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。
变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
4．控制和操作闭锁。操作人员可通过CRT屏幕对断路器、隔离开关、变压器分接头、电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
5．周期检测和同期合闸。该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。
6．电压和无功的就地控制。无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。
7．数据处理和记录。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据。
8．人机联系。
9．系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也象被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。
10．与远方控制中心的通信。本功能在常规远动‘四遥’的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。
根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MO-DEM应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及IEC标准。
变电站综合自动化系统应具有同调度中心对时，统一时钟的功能，还应具有当地运行维护功能。
11．防火、保安系统。从设计原则而言，无人值班变电站应具有防火、保安措施。
几个问题的认识及探讨
1．变电站自动化的基本概念。变电站自动化是指应用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。变电站自动化的范畴包括综合自动化技术；变电站综合自动化是指将二次设备(包括控制、保护、测量、信号、自动装置和远动装置)利用微机技术经过功能的重新组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统，它是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用。博士论文，变电站。其具有以下特征：
(1)功能综合化。是按变电站自动化系统的运行要求，将二次系统的功能综合考虑，在整个的系统设计方案指导下，进行优化组合设计，以达到协调一致的继电保护及监控系统。博士论文，变电站。博士论文，变电站。“综合”(INTEGRATED)并非指将变电站所要求的功能以“拼凑”的方式组合，而是指在满足基本要求的基础上，达到整个系统性能指标的最优化。博士论文，变电站。
(2)系统构成的数字化及模块化。博士论文，变电站。保护、控制、测量装置的数字化(即采用微机实现，并具有数字化通信能力)，利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。
(3)操作监视屏幕化。当变电站有人值班时，人机联系在当地监控系统的后台机(或主机)上进行，当变电站无人值班时，人机联系功能在远方的调度中心或操作控制中心的主机或工作站上进行，不管那种方式，操作维护人员面对的都是CRT屏幕，操作的工具都是键盘或鼠标。
(4)运行管理智能化。体现在无人值班、人机对话及操作的屏幕化、制表、打印、越限监视和系统信息管理、建立实时数据库和历史数据库、开关操作及防误操作闭销等方面，能够减轻工作人员的劳动及人无法做到的工作。
2．变电站综合自动化站内通信网络的建立。变电站内传送或交换的基本信息有：测量及状态信息；操作信息；参数信息。根据信息传送的性能要求，大致可分两类考虑，一类要求实时响应较高的信息，如事故的检出、告警、事件顺序记录和用于保护动作的信息，要求传送速度较高；另一类是对时间响应要求不高的信息，如用于录波、记录及故障分析的信息，可允许较长的传送时间。对于不同的数据亦有不同的安全性要求，站内通信网联系站内各个智能单元、后台监控及远方通信装置，是整个系统的关键。
3．实际工程设计的考虑。为了使实际工程工作可靠，维护方便，扩展灵活，易于用户操作和管理，在系统不同的层次，需解决不同的问题。
(1)前置智能单元。前置智能单元是系统的基层，执行系统最基本的功能，如保护、测量、控制等。我们希望这些基层模块尽量不受网络状态的影响，特别是继电保护装置，要求在无网络的状态下能完成保护的基本功能，因此在设计基层装置时，尽量采用自成—体的办法。
为了提高基层功能模块的质量，尽量采用通用化的模块，因此硬件平台的模块化设计，在基层尤为重要。本着这种思想设计出有限品种的模块，拼装成不同的功能装置，这对模块设计成本的降低、生产的组织等均具有好处。
在实际应用中，为了减少基层模块软件对工程的依赖性(即工程有关部分的软件)，一种办法将与工程有关的软件改成系统配置文件存于可擦写的存储器内，另一种办法是将与工程有关的(例如通信规约)软件用一个独立的模块来实现。
(2)网络通信层。为了保证网络层的完好，应该注意对网络层的监视，这可以从后台和前置两个层次来实现，在硬件条件比较好的地方，可以采取两个独立通讯网络工作，或同时工作，或者互为备用。博士论文，变电站。
(3)后台监控。后台监控的操作、管理、维护是系统中用户最关心的问题，为了减少用户对厂家的依赖，在后台软件的设计别要注意人机界面的友善性，操作要方便、易学、易懂，功能的开放性，当系统中功能模块的增加和减少或具有不同通信协议规约的设备加入，后台监控系统应能方便的增加及删除，操作也简单明了，不至于遇到上述问题时要修改后台软件。
篇3
【关键词】智能化技术，电气工程，自动化，应用探讨
中图分类号： F406 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
智能技术理论是开发、研究如何延伸、模拟人的智能的理论。作为新兴的计算机科学的一个分支,人工智能技术解释了智能的实质,并在此基础上生产出一种与人类智能有相类似反应的智能机器。人工智能的研究主要包括:图像识别、语言识别、机器人、专家系统和自然语言处理等系统。电气工程主要是研究和电气工程有关的自动控制、系统运行、信息处理、电子电气技术、研制开发、信息处理和计算机与电子应用等领域。
二、人工智能控制器的优点
人工智能相对而言具有十分明显的优点，但是，需要针对人工智能控制的不同类型而进行分析探讨。比如，一些人工的智能器，例如模糊神经，遗传算法等总体而言，都是一种类型，属于非线形类型的函数近似器，在实际操作过程中，通过使用这样一种分类，对于总体的了解和加深对总体的认识是十分有利的，同时也有助于促进对一些控制策略的综合开发和利用。相对而言，上面所讲述的一些人工智能的函数类型近似器相对于传统的函数估计器而言，具有其独特的优势，主要表现在，在现实中很多的情况下，想要比较精确的掌握好控制对象的一些动态方程式一件很困难的事情，其过程也很复杂，在这种情况下，当控制器在对一些实际要控制对象的模型时候，会产生很多的不确定因素，这便很大程度的让设计过程中变得更为复杂，比如遇到非线性，参数的变化等，这些都是一些比较难以掌握的数据，而人工智能控制器在进行这些设计时候，一般都不需要这些控制对象的模型，只是依据这些控制对象的下降时间和响应的时间差异，人工智能控制器就能够适当的调整自身的性能。
三、电气自动化智能控制系统在电气工程中的设计理念
1.利用集中监控式设计理念。在电气自动化工程中，使用集中化的监控途径具有比较大的优势，主要表现在，首先是其维护和运行起来比较简单，其次，是受到控制站的要求相对较低，同时，相对而言，在进行系统设计时候，要相对简单一些。利用这种方式时候，很大程度上实现了集中化，将系统各个分项的功能都放到一个处理器上进行运行处理，虽然相对而言要集中了很多，但是也一定程度上加重了处理器的负担，处理器的运行速度也一定程度上会受到影响。通过笔者多年的相关工作经验了解到，当一些电气设备从运行进入到监控状态时候，伴随着监控对象的逐渐增加，我们发现，主机的冗余将会逐渐下降，电缆的数量也随之不断增加，这就一定程度的使得投资的成本也随之增加了。在此过程中，一些长距离的电缆也使得系统的可靠性受到了影响。由于隔离闸刀上面的一些操作闭锁以及一些断路器的联锁一般而言都是采取的是硬接线，同时，很多情况下，隔离闸刀上面的辅助接点有时候难以到位，当这种情况发生时候，电气工程中的很多电气设备都将会无法操作。相比而言，这种二次接线的方式是比较麻烦的，很容易发生一些操作失误，因此，集中式的监控方式在电气工程中应用时相对比较广泛的。
2. 利用远程监控式设计理念在电气工程中的应用
相对而言，远程的监控方式在整个电气自动化工程中具有比较大的优势，主要体现在，它可以节省大量电缆的增加数，同时，还能够一定程度上节约很多的安装费用，也能够节约很多的材料成本，这只是其在成本和费用上的优势，其次，相比而言，这种方式还是拥有着组态灵活的强大优势，有着十分高的可靠性，因此，受到了比较广泛的应用，但是，这种方式也存在着其局限性，主要表现在，电气工程中，各种施工的现场总线的通讯速度相对而言是比较缓慢的，加强一些电气工程中通讯量很大，因此，远程的监控方式一般而言都比较广泛的运用于电气工程中一些相对而言较小的系统监控，而一些面对全长的电气自动化系统监控则不太适合使用这种方式。
3.利用现场总线监控式设计理念在电气工程中的应用
现场总线监控可以使系统设计有针对性，对于不同的间隔采用不同的功能，这样就可以根据间隔的情况来设计。采用这种监控方式除了这些优点外还具有远程监控方式的优点，同时还可以在隔离设备、模拟量、端子柜等等方面上也有少量的减少，而且电气智能设备是就地安装的，与监控系统是通过通讯设备连接的，可以节省了电缆的大量运用，还节约了过多的投资和安装维护上的工作量，进而减少了成本。
四、智能化技术在电气工程自动化中的应用探讨
1.电气工程中电网调度的自动化
将电气自动化技术应用在电气工程中有着很重要的作用，主要就是能过实现实时评估电力系统的运行状态，并根据所积累的数据来对电力负荷进行预测，故而在此基础上将发电控制和经济调度实现自动化，但是这样的一个要求只有在省级以上的电网才给予要求。电力系统在运行的过程中要实现实时的进行数据上的采集和处理，并根据数据进行监控，且在数据支持的情况下对电网的运行状态和安全进行掌握，使其能够很好的适应现代电力市场的运营需求。
2. 电气工程中发电厂分散测控系统
电气工程中发电厂分散测控系统在实际的应用过程中一般采用的是分层分布的结构，其组成是由以太网、远行人员工作站、过程控制单元以及高速数据通讯网等等方面。而这里说的远程控制单元就是由只能做输入和输出的模件与可冗余配置上的主控模件一起共同组合而成，且主控模件又是通过冗余智能上的输入与输出和总线上的输入与输出来进行通讯的。其中过程控制单元是可以直接用于生产运行过程中的，并且直接接受热电偶、热电阻、开关量和现场变送器等等设备上的信号，还可以再运算完成以后在对设备的运行状态和参数来进行实时的打印、显示和信号的输出，以此来直接驱动其执行机构，最终实现电气自动化在电气工程中的生产运行过程的联锁保护、控制和检测等方面的功能。
3.电气工程中变电站的自动化
电气工程中的变电站应用的是自动化技术，其主要的目的在于取代人工操作、人工监视和电话通讯，并根据相应的情况来加强对变电站的监控能力，并且还可以实现在变电站上运行的水平和效率都有所提高。这也就是说，变电站中应用自动化技术就是为了全方位的，多层次的来监视变电站各种电气设备的运行状况，完成有效地控制。该自动化的特点有：以全微机化的设备来代替以前使用的电磁装置，并实现计算机屏幕化操作上的监视，在数据传输过程中实现自动化运行的管理和统计记录，是利用计算机电缆来代替电力信号的电缆来实现的。
五、结束语
智能化技术是先进科学技术成果的结合体，对电气工程自动化的控制具有十分重要的意义，在电气工程施工过程中，要加大对智能化技术的应用和推广，如此，可以更好的促进我国电气工程的快速健康发展。
参考文献：
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[2]陈新岗，张莲，刘伟， 电气工程及其自动化专业人才培养计划的探索 [会议论文] 2007 - 第四届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会
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篇4
论文摘要:文章要介绍的是变电站综合自动化系统的发展趋势和重要性，提出了变电站综合自动化基本概念，并对系统结构、通讯方式和能实现的基本功能及变电站自动化的发展前景进行分析。
一、概述
电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。
二、系统结构
目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：
（一）分布式系统结构
按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。
（二）集中式系统结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：
前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能。
软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。
组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。
（三）分层分布式结构
按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层(站级测控单元)和就地单元控制级——间隔层(间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。
这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：
可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断，比如长期霸占全站的通信网络。
可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。
三、常见通讯方式
目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网出现之前，无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了便电站自动化系统对通信的需求，但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘，以太网的应用，使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有：
双以太网、双监控机模式，主要是用于220-500kV变，在实现上可以是双控机+双服务器方式，支撑光/电以太网；单以太网，双/单监控机模式；双LON网，双监控机模式；单LON网，双/单监控机模式。
四、变电站自动化系统应能实现的功能
微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能：故障记录；存储多套定值；显示和当地修改定值；与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。
数据采集及处理功能：包括状态数据，模拟数据和脉冲数据
状态量采集。状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值。馈线电流，电压和有功、无功功率值。
事件记录和故障录波测距。事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。
变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
控制和操作功能。操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
防误闭锁功能。系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。
数据处理和记录。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：
断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录。
根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。
人机联系系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。
本功能在常规远动“四遥”的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。还应具有同调度中心对时，统一时钟的功能和当地运行维护功能。
篇5
关键词：压力传感器，薄膜，敏感栅
随着社会的发展，信息处理技术、微处理器和计算机技术的快速发展和广泛应用，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。现在非电物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、常规武器、船舶、交通运输、冶金、机械制造、化工、轻工、生物医学工程、自动检测与计量、称重等技术领域[1]，而且也正在逐步引入人们的日常生活中。免费论文参考网。可以说测试技术与自动控制技术水平的高低，是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志。传感器是信息采集系统的感应单元，所以，它是自动化系统和控制设备的关键部件，作为系统中的一个结构组成，在科技、生产自动化领域中的作用越来越重要[2]。
传感器亦称换能器，是将各种非电量（包括物理量，化学量，生物学量等）按一定的规律转换成便于处理和传输的另外一种物理量（一般为电量、磁量等）的装置[3]，它能把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。传感器一般由敏感元件、传感元件和测量电路3部分组成，有时还需加上辅助电源。免费论文参考网。其原理如图1所示。
其中：①敏感元件直接感受被测物理量，如在应变式传感器中为弹性元件；②传感元件将感受到的非电量直接转换成电量，是转换元件，如固态压阻式压力传感器；③测量电路是将传感元件输出的电信号转换为便于显示、控制和处理的有用电信号的电路，使用较多的是电桥电路。由于传感器元件输出的信号一般较小，大多数的测量电路还包括放大电路，有的还包括显示器，直接在传感器上显示出所测量的物理量；④辅助电源是供给传感元件和测量电路工作电压和电流的器件。
国际电工委员会IEC则将传感器定义为测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号[4]。传感器是传感器系统的一个组成部分，是被测量信号输入的第一道关口。对传感器在技术方面有一定的要求，而同时亦要考虑尽可能低的零点漂移、温度漂移及蠕变等[5]。近年来，传感器有向小型化、集成化、智能化、系列化 、标准化方向发展的趋势[6]。
电阻式传感器的工作原理是将被测的非电量转换成电阻值，通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。这类传感器大致分为两类：电阻应变式和电位计式。利用电阻式传感器可以测量形变、压力、力、位移、加速度和温度等非电量参数。
压力传感器是将压力这个物理量转换成电信号的一种电阻应变式传感器。传统的电阻应变式压力传感器是一种由敏感栅和弹性敏感元件组合起来的传感器[7]。如图2所示，将应变片用粘合剂粘贴在弹性敏感元件上，当弹性敏感元件受到外施压力作用时，弹性敏感元件将产生应变，电阻应变片将它们转换成电阻变化，再通过电桥电路及补偿电路输出电信号。它是目前应用较多的压力传感器之一，因具有结构简单、使用方便、测量速度快等特点而广泛应用于航空、机械、电力、化工、建筑、医学等诸多领域。
传统的电阻应变式压力传感器的电阻敏感栅是刻录在一层绝缘脂薄膜上，而薄膜又通过粘结剂粘合到弹性基片上，由于弹性元件与粘结剂及绝缘脂膜之间的弹性模量不同，弹性元件的应变不能直接传递给敏感栅，而是要通过粘结剂、绝缘脂膜才能到达敏感栅，从而产生较大的蠕变和滞后，影响传感器的灵敏度、响应度、线性度等性能。另外，由于粘结剂不能在高温条件下使用，这也使它的应用范围受到限制。
为了消除绝缘薄膜层和粘结剂层对传感器性能的影响，可以尝试采用真空镀膜方法及光刻技术，在弹性元件上直接刻录敏感栅，弹性元件与敏感栅直接接触，以克服常规工艺导致的滞后和蠕变大的缺陷。另外，如果弹性材料和结构选择恰当，还可制成耐高温、耐腐蚀的全隔膜式薄膜压力传感器。
一、器件研制
采用真空镀膜技术在弹性基片上蒸镀一层约300nm金属栅材料的薄膜，用半导体光刻技术，在弹性基片上直接形成电阻敏感栅，最后利用耐高温、耐酸碱腐蚀的环氧树脂粘结剂，将制作好的芯片封装在工件中，组成压力传感器探头。经过热老化、电老化，待封装应力趋于稳定后，进行电性能测试。
在制作薄膜电阻应变式压力传感器中，采用的工艺流程如图3所示。
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关键词：铁路信号；存在的问题；对策建议
中图分类号：U284文献标识码： A 文章编号：
1铁路信号的定义
铁路信号由听觉信号和视觉信号组成。听觉信号也可以称为音响信号，是用声音表示的信号，声音的强度、次数和时间长短来反映信号的不同。视觉信号用不同的颜色、灯光开关的次数和信号的位置来显示的信号。
2 铁路信号的现状及问题
随着经济的快速发展，我国铁路建设的规模逐年增大，在铁路历程上、铁路难度上都有所提升，与铁路密切相关的铁路信号要求难度随之增加，铁路信号的建设也取得了一些进步。
但是铁路建设中，铁路信号的发展随着铁路建设的难度加大而出现许多问题，以铁路发达国家相比存在一定的差距，主要表现在：
2.1 铁路信号的现状
（1）铁路信号的安全性能不高。目前，我国铁路自动化程度的不断提高，铁路信号的安全性能不能够及时反映现在高铁发展的需要，铁路信号事故频繁出现，影响了铁路的正常运营。随着铁路技术的不断进步，铁路信号的自动化和智能化应用越来与广泛，从事铁路建设的人员的技术和铁路设备稳定性等多方面的制约。在铁路信号技术的研发和管理上依然存在着不足之处，对铁路系统的正常运营造成巨大的威胁。
（2）管理方面出现漏洞。铁路信号的管理一直由政府铁路管理部门掌控，这不利用铁路资源配置的最优化，不利用有效的市场竞争。虽然不同地域存在一些差异，但铁路系统作为一个整体，应该在全国建立统一的管理系统，这样铁路系统的整体管理才能实现，也有利于铁路系统的正常运营。但是，现阶段我国铁路的计算机管理系统在技术方面存在很大的缺陷，管理不完善，系统故障时常发生，影响着铁路运输的安全。
铁路信号系统的自动化水平不高。铁路信号的管理自动化水平随着机电技术不断的提升而提升。但是铁路信号系统的联网监测和智能控制还不成熟，达不到铁路运行的要求，特别是微电子技术不断发展和变革，以前比较先进的一些信号控制技术和设备已经不能满足现代的需求，需要进一步提高自动化技术水平和优化信号资源。因此，铁路信号系统必须提高自动化控制水平，加大科研投入，开发适合我国铁路的信号自动化系统。
2.2铁路信号系统中所存在的问题
（1）枢纽调度监督设备。枢纽调度监督设备是铁路运输设备中的重要设备，能够保证铁路的正常安全的运行。但是枢纽内的运行模式是采取分散作业，不利用总体的调度和管理，降低了铁路运输的效率。在现代快速的铁路物流中，确保铁路运输时间的准确性和铁路安全运行成为一个待解决的难题。
（2）车站联锁设备。车站联锁设备是铁路系统中最常用的设备。近几年的几次铁路大提速使这种设备出现许多问题，比如战线和列车基本等长，进出站口处没有过走保护区段，很难有效的控制列车。信号机间的安全距离达不到要求，安全距离的信息不能提供，对列车的安全运行带来了许多隐患。
3 增强铁路系统的对策研究
3.1通信和信号一体化发展
我国的铁路系统发展速度很快，铁路的正常运行必须要解决信息问题，只有将铁路信息系统中的问题得到解决，才能保证铁路系统运行的安全，铁路系统功能的正常发挥，也只有这样才能尽最大程度的促进铁路事业的发展。将铁路的通信技术和信号技术相互融，并引入调动指挥信号自动化技术，才能使我国的铁路信息系统进一步完善。
3.2 指定发展规划
规划是发展的前提和基础。只要结合我国铁路发展的实际，指定科学合理的规划，才能使我国铁路信号系统在以后的铁路信息化建设中能够更好的发展。铁路信息系统作为我国铁路安全运行中的重要组成部分，指定良好的铁路信息发展规划，指定一定的发展目标，促进铁路信息系统的良性运作。
3.3铁路无线数字通信技术的应用
传统的分立元器件与模拟信号处理技术已经不能满足铁路大提速下的安全要求。无线数字通信技术作为一种新型的技术在铁路系统中得到了应用，解决了铁路信息信号产生的问题。无线数字通信技术在处理信号时具有运算精度高和抗干扰性能好的优势，实用性和可靠性强。因此，应用线数字通信技术可以提高数据信息的准确率和减少铁路信号的故障。
3.4 采用计算机网络技术
随着计算机网络技术的快速发展和进步，网络化管理已成为铁路信号系统科学化、现代化的一个重要体现和必然趋势。通过铁路信号系统网络化发展，实现铁路运输系统各部门、各业务单元信息及时交换和共享，从而保证整个铁路运输系统安全高效运营。在网络化技术的基础上，实现信号管理的智能化和控制系统的准确性、安全性、就显得尤为迫切。有效的采用计算机技术是解决铁路信号系统现存若干问题的科学途径，也是在网络化的基础上实现全面、准确获得线路上的信息，保证列车的安全运行，从而实现系统的智能化与控制设备的智能化管理有效支撑。
4 结论
通过上述分析，可以看出，铁路运输作为我国运输事业中最重要的主体，其中铁路信号系统的发展，对铁路运输的安全高效有非常重要的作用。因此，我们不仅需要对铁路信号系统进行技术性提升，同样需要进行管理的提升，只有这样才能最大程度的确保我国铁路事业的顺利发展。
参考文献：
[1]王卫东.对于我国铁路信号现状问题及对策研究[J].黑龙江科技信息,2010(31):234-235.
[2]张荣新.XJ型铁路信号机点灯监测装置设备存在问题与处理[J].上海铁道科技，2011(4):136-137.
[3]陈大和.基于TMS320F2812的铁路信号电源监控系统的研究[J].交通运输工程与信息学报，2005(1):87-88.
篇7
关键词：变电站，综合自动化，结构模式，发展趋势
变电站综合自动化系统是一种以计算机为主，将变电站的一、二次设备（包括测量、信号、控制、保护、自动、远动等）经过功能组合形成的标准化、模块化、网络化的计算机监控系统。变电站综合自动化，是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术、自动化技术和通信技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
1变电站综合自动化的结构模式
1.1 集中式结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。论文参考。集中式结构也并非指只由一台计算机完成保护、监控等全部功能。多数集中式结构的微机保护、微机监控和与调度等通信的功能也是由不同的微型计算机完成的，只是每台微型计算机承担的任务多些。
1.2 分布式结构
该系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块（通常是多个CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其它模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。
1.3 分布分散（层）式结构
分布分散式结构系统从逻辑上将变电站自动化系统划分为两层，即变电站层（站级测控单元）和间隔层（间隔单元）。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。
该系统的主要特点是按照变电站的元件，断路器间隔进行设计。将变电站一个断路器间隔所需要的全部数据采集、保护和控制等功能集中由一个或几个智能化的测控单元完成。测控单元可直接放在断路器柜上或安装在断路器间隔附近，相互之间用光缆或特殊通信电缆连接。这种系统代表了现代变电站自动化技术发展的趋势，大幅度地减少了连接电缆，减少了电缆传送信息的电磁干扰，且具有很高的可靠性，比较好的实现了部分故障不相互影响，方便维护和扩展，大量现场工作可一次性地在设备制造厂家完成。
2 我国变电站自动化发展阶段
按系统模式出现顺序可将变电站自动化发展分为三个阶段：
第一阶段：面向功能设计的集中式RTU加常规保护模式
80年代及以前，是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU装置，功能主要为与远方调度通信实现“二遥”或“四遥”（遥测、遥信、遥控、遥调）；与继电保护及安全自动装置的联结通过硬接点接入或串行口通信较多。此类系统称为集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，此阶段为自动化的初级阶段。
第二阶段：面向功能设计的分布式测控装置加微机保护模式。单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得以广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机。特点是继电保护（包括安全自动装置）按功能划分的测控装置独立运行，应用了现场总线和网络技术，通过数据通信进行信息交换。此系统电缆互联仍较多，扩展性功能不强。
第三阶段：面向间隔、面向对象（Object-Oriented）设计的分层分布式结构模式。随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用按间隔为对象设计保护测控单元，采用分层分布式的系统结构，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。目前国内外主流厂家均采用了此类结构模式。110kV以下电压等级变电站，保护测控装置要求一体化、110kV几以上电压等级保护测控大多按间隔分别设计，对超高压变电站的规模比较大的系统，为减少中间环节，避免通信瓶颈，要求装置直接上以太网与监控后台通信，甚至要求保护和监控网络独立组网，由于采用了先进的网络通信技术和面向对象设计，系统配置灵活、扩展方便。论文参考。
3变电站综合自动化发展趋势
3.1 保护监控一体化
这种方式在35kV及以下的电压等级中已普遍采用，今后在110kV及以上的线路间隔和主变三侧中采用此方式也已是大势所趋。它的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的:此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备的停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前110千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。
3.2 人机操作界面接口统一化、运行操作无线化
无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。
3.3 防误闭锁逻辑验证图形化、规范化、离线模拟化
在220kV及以上的变电站中，随着自动化水平的提高，电动操作设备日益增多，其操作的防误闭锁逻辑将紧密结合于监控系统之中，借助于监控系统的状态采集和控制链路得以实现。而一座变电站的建设都是通过几次扩建才达到终期规模，这就给每次防误闭锁逻辑的实际操作验证带来难题，如何在不影响一次设备停役的情况下模拟出各种运行状态来验证其正反操作逻辑的正确性？图形化、规范化的防误闭逻辑验证模拟操作图正是为解决这一难题而作，其严谨性是建立在监控系统全站的实时数据库之上的，使防误闭锁逻辑验证的离线模拟化成为可能。
3.4 就地通讯网络协议标准化
强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计（双CPU、双电源等），采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的、互相协调工作的整体。
3.5 数据采集和一次设备一体化
除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。
变电站综合自动化系统是近10多年发展起来的多专业综合技术，是变配电系统的一次革命。随着中国国民经济持续快速发展，社会对电力的需求与日俱增，各行各业对电力质量的要求越来越高，各种智能技术的普遍应用，使得变电站自动化管理和无人值守已是一种必然趋势和必然选择。论文参考。对常规人工控制为主的传统变电站，实施以微机监控为主的综合自动化系统建设，是新时期开创我国电力系统优质、安全、经济运行和全面提升电力自动化水平重大的举措，对巩固和加强电能在中国能源结构中的主导和战略地位，都具有十分迫切和深远意义。
【参考文献】
[1]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统[M].北京：中国电力出版社，2004.
[2]江智伟.变电站自动化新技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
[3]林栩栩、陆继明.变电站综合自动化技术的发展[J].大众用电，2004
篇8
随着测控技术的迅猛发展，以嵌入式计算机为核心的数据采集系统己经在测控领域中占到了统治地位。数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输、显示、存储等操作。数据采集系统的主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。
本论文工作所开发研制的数据采集系统由嵌入式微处理器、日历时钟芯片、模数转换器、非易失性存储器等器件组成。运用最小功耗设计理论设计，可以在电池供电的情况下长期采集和记录数据，可长时间处于工作状态。通过具有报警输出的日历时钟芯片等组成唤醒单元，可在设定时间开启电源。上电后，采用单片机控制数据采集、存储以及对时钟芯片的再设定等，而数码管作为设定指示和时间、采集到模拟量信号的显示。
系统通过仿真总线的方式扩展较大容量外部存储器，可存储的多次采集时间和采集数据。而利用更换存储器方式，或利用串行口通信方式可将存储器中的数据发送到便携式电脑中作进一步处理。
关键字：单片机，低功耗，数据采集，定时
摘要 1
Summary 2
第1章 文献综述 1
略………
第2章 定时采集系统的硬件设计 18
略………
第3章 定时采集系统的软件设计 38
略………
第4章 系统低功耗设计 48
略………
第5章 定时数据采集系统使用介绍 51
结论 56
致谢 58
参考文献 59
附录1 60（程序）
附录2 70（数字仪器）
附录3 76（Digital Instruments）
（附录不在论文字数内）
：33000多字的本科论文，适合自动化、电信与通信专业
有中英文摘要、目录、图、参考文献
400元
篇9
“信号与系统”是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础课。但同时“信号与系统”也是一门以数学推导为核心的理论性很强的学科，它的概念比较抽象，数学计算比较繁琐。如果没有实践性教学环节，只靠黑板式的单一教学方式，学生只能依靠做习题来巩固和理解所学知识，而大量应用性较强的内容学生则不能实际动手设计、调试和分析，那么教学中的负面效应将会越来越突出。因此，实验在课程学习中起着很重要的作用。纯粹的硬件实验常常是通过模拟仪器、搭建硬件电路来实施的，实验的灵活性和实时性较差。硬件实验需要的仪器仪表价格昂贵，要开多少组实验，就要重复准备多少套装置，且一套装置只能做一种实验。
为了克服纯粹硬件实验的困难，近年来，计算机软件仿真实验技术得到了广泛应用，并取得了一定的研究成果。利用教学辅助软件帮助学生完成数值计算、信号分析的可视化建模及仿真调试是对传统教学手段的跨越性改进。具体来说，有以下几个优点：（1）实验成本低，且实验器材的选择余地大。（2）易于实现较为复杂的实验过程。（3）实验所需时间较少，实验效率高。（4）不必担心损坏实验设备，能轻松地进行边缘情况的实验。（5）便于记录和分析实验过程和实验结果。
而计算机仿真实验不仅投资小，还可达到相同的甚至于更好的实验结果。一般高校的计算机装备水平都比较好，只要开发得心应手的软件，便能充分利用计算机资源，达到资源共享。软件实验系统又具有可扩展性，随着课程内容范围的扩大，可随时增加实验内容。因此，本论文提出了一种基于MATLAB的信号与线性系统仿真实验系统平台的设计和实现方案。这一实验平台采用了将MATLAB和Visual Basic有机结合的方法，使用者能够获得较为真实的实验感受，对信号处理有一个更深层次的理解。
二、信号与系统软件实验室
1.信号与系统软件实验室组成
信号与线性系统的课程实验包括信号分析，时频域变换、分析等等，因此本实验系统设计了基本性实验、设计性实验、综合性实验三块，要求学生完成主要的实验任务，并通过本系统友好的主机界面来进行分析，输出结果可在VB界面上以图形显示出来。这三块实验系统基本覆盖了信号与系统课程的全部内容。实验中每一菜单的信息框阐述了有关实验内容的基本概念、基本性质及实验步骤。演示框如同通用示波器，显示了信号分析与系统设计的动态仿真过程。
2.VB与Matlab混合编程
信号与系统软件实验室主要采用MATLAB进行开发。但由于信号与线性系统实验包含了很多复杂的信号处理计算和图象，完全由MATLAB来开发具有相当的难度和庞大的工作量。因此，在实验中采用了MATLAB与VB混合编程的方法，采用了几种MATLAB与VB的集成技术。
（1）利用ActiveX自动化。ActiveX自动化是ActiveX的一个协议，它允许应用程序采用VB与MATLAB或组件控制另一个应用程序或组件的运行，它包括自动化服务器或控制器。MATLAB可以作为自动化服务器，可以由其它应用程序编程驱动。MATLAB支持COM技术，它提供了一个自动化对象，其外部名称是Matlab.Application，其它程序通过COM技术提供的函数得到自动化对象支持的接口指针，通过调用接口函数便可控制和使用自动化对象了，利用这一特性用户可以非常方便地在应用程序中调用MATLAB命令，向MATLAB输入数据，使用MATLAB功能丰富的工具箱，完成所需要的设计，获取数据图形结果。
利用ActiveX进行VB和Matlab的交互通信时，所采用的Matlab语句是直接使用Matlab提供的函数和图形库命令。该方法编程效率高，但程序的执行必须在Matlab环境下，这样会占用内存，使程序的执行速度受一定影响。
（2）利用DDE技术。动态数据交换（简称DDE）是一种开放的、与语言无关的、基于消息的协议，它是应用程序通过共享内存进行进程间通信的一种形式。DDE方式运行时必须打开Matlab的命令窗口。程序编码简单但占用系统资源多，效率低下，功能相对较弱。把Matlab文件编译成VB可以执行的DLL文件，执行的效率高，但当M文件一旦编译成功之后，其功能就不能变化，所编程序的数据交换能力弱。
（3）采用动态链接库DLL方法。Matcom是一个从MATLAB到C++的编译器，它可以节省用户的运算时间和内存要求。
（4）利用文件实现VB与MATLAB的数据交换。利用VB和MATLAB的混合编程，主要是想利用VB方便、简洁的功能来设计美观的应用程序界面和MATLAB强大的计算、图形表达能力来完成所需的系统功能设计。
本文利用ActiveX技术和文件传递数据来实现了VB与MATLAB之间的动态数据交换。
在VB应用程序中创建了Matlab的ActiveX对象后，就可以使用这个对象所包含的各种方法来实现对Matlab的调用。
3.设计步骤
软件开发的主要工作是根据信号与线性系统课程的特点，为用户设计一个美观、简洁、明了的操作界面，使教师和学生不需要VB和MATLAB知识就能掌握和应用，操作尽量简单。为了实现这一目标，软件接口界面按照如下方式设计：
（1）菜单界面：根据信号与线性系统课程的内容特点，在主菜单页上排列四项该软件的主要功能，每项功能的子窗口页上有该项功能所包含的主要内容，其功能和操作方式一目了然。各操作窗口页面的切换按照Windows程序操作规范设计，操作简单。使用者只需要掌握应用软件操作方法，就能使用本软件。
（2）数据选择：数据选择采用统一格式的数据输入对话框。操作者只需要掌握了课程有关章节的内容，选择所需要的数据，就能完成分析任务。
（3）结果输出：计算结果输出尽量采用直观的图形显示方式。结果大多保存在单独的图形窗口中，用户可以根据需要保留多次的计算结果，以便进行分析比较。
三、信号与系统软件实验室实现
当用户在主机上进行实验操作时，主机进入相应的实验模块进行计算，计算结果随即被存入已设定好的内存空间，并将数据进行相应处理，得出的图象通过VB的调用显示到VB界面上，学生就可以看到最终的实验结果波形。名称是Matlab.Application，其它程序通过COM技术提供的函数得到自动化对象支持的接口指针，通过调用接口函数便可控制和使用自动化对象了，利用这一特性用户可以非常方便地在应用程序中调用MATLAB命令，向MATLAB输入数据，使用MATLAB功能丰富的工具箱，完成所需要的设计，获取数据图形结果。
（1）基本性实验。①信号及其运算的软件实现：连续信号的实现、离散信号的实现、信号运算的实现等。②时域分析的软件实现：连续时间系统的零状态响应、连续时间系统的冲激响应和阶跃响应、离散时间系统的零状态响应、离散时间系统的冲激响应和阶跃响应、卷积的计算等。③频域分析的软件实现：、周期信号的频域分析、非周期信号的频域分析、系统的频率特性分析、连续时间系统的s域分析、离散时间系统的z域分析等。（2）设计性实验：虚拟实验室的关键所在，在基本性实验的基础上添加了人机交互界面。（3）综合性实验：信号的采样与、滤波器的设计、随机信号功率谱分析。
四、结论
篇10
关键词：综采工作面；电液控自动化；液压支架；控制器
一、 概述
一矿戊-31100采煤工作面位于三水平戊一采区，其走向长度2943米，倾斜长度156米，倾角平均8度，煤层厚度平均2.3米，该采面安装ZY6800-14/30D型掩护式液压支架107架，全部采用电液自动化控制。
二、液压支架电液控制系统的组成及原理
控制系统由通信传输网络和电液控制单元组成，电液控制单元的核心部件由人机界面，控制器，电源箱，电磁先导阀，主阀，传感器和耦合器以及其他辅助装置等组成。如下图所示：
这套电液控制系统根据采煤工艺的要求，通过支架的控制器发出相应的控制命令，即给出电信号，使对应的电液控制阀组内的电磁先导阀，控制主阀开启，小流量控制大流量，向所连接的液压缸供液，从而使支架做相应的动作。支架的工作状态由压力传感器，行程传感器反馈给控制器，控制器再根据传感器所提供的信号来决定支架的下一个动作，这就是电液控制系统的工作原理。
液压支架电液控制系统是实现综采工作面高产高效的关键设备。以支架控制器为控制核心，通过隔爆兼本安型直流稳压电源供电，配接隔离器、压力传感器、行程传感器、红外线发射器、红外线接收传感器和电磁先导阀等设备实现煤矿工作面综合机械化自动采煤。ZDYZ液压支架电液控制装置通过各种传感器从现场采集数据，由控制器进行数据处理，控制各电磁阀的开闭，以实现对液压支架各种动作的控制。装置内通过现场总线进行数据传输，用隔离器进行信号隔离和传输，达到彼此交换数据、相互控制的目的。
三、该控制器的功能
液压支架的控制器在采煤机滚筒截割后，液压支架按一定滞后距离进行自动降柱移架，到位后恢复支撑，达到初撑力后，随后再移相邻下一架，再自动推移运输机，完成一个循环动作。
1、支架可实现成组程序自动控制?包括成组自动移架、成组自动推溜、手动、自动操作本架电磁阀按钮。
2、配备红外线采煤机位置监测装置，可与工作面采煤机实现联合自动动作。即跟随煤机自动推溜、自动降架、自动移架、自动升架、自动伸收护帮板、自动伸收伸缩梁、自动喷雾功能。
3、对立柱的工作压力、推移千斤顶的行程、煤机的位置、方向进行监测，反馈到控制中心。
4、电液控制系统设有声音报警、急停、本架闭锁及故障自诊断显示功能?并能方便地进行人工手动操作，能够在线进行参数调整设定。
2012年9月17日，自动化综采工作面一次性试车成功，首次实现了割煤、拉架、推溜、自动喷雾等自动程序化控制，从地面投入、井下投产到试车成功，一矿大学生采煤班发挥了重要作用。厂家人员感慨地说，没想到你们有这样一支特别能战斗的队伍。
目前一矿综采四队正在驾驭全矿首套电液控自动化综合采煤设备，这是井下采煤由机械化向自动化的转变，使综采生产水平又上一个新台阶。被称为采煤技术的第二次重大改革。这是煤矿行业21世纪的高新技术。
四、结束语
从前综采设备落后，机械化程度低，劳动强度大，职工没少累，干部没少操心，效果却不是很理想。随着机械设备的升级，机械化程度逐步加大，大大提高了生产效率，同时也减少了事故的发生率。实现了综采工作面的高产高效。当然，煤矿行业地质条件复杂，工作环境恶劣，未来还有很多问题面临着我们，需要我们去挑战，去解决。
参考文献：
