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第1篇一、引言随着科技的不断发展，电气自动化技术在各个领域得到了广泛应用。
电气自动化系统在提高生产效率、降低能耗、保障生产安全等方面发挥着重要作用。
本文针对某工程电气自动化系统，从系统需求分析、设备选型、控制策略、网络通信等方面进行方案编制，以期为类似工程提供参考。
二、系统需求分析1. 生产工艺需求本项目主要针对某生产线，生产线具有以下特点：（1）生产过程复杂，涉及多个工序；（2）设备种类繁多，包括机械、电气、气动等；（3）生产过程中需要实时监测设备运行状态，确保生产安全。
2. 系统功能需求（1）实时监控生产过程，包括设备运行状态、工艺参数等；（2）对设备进行远程控制，实现自动启动、停止、调节等操作；（3）数据采集与处理，实现生产数据的存储、分析、报表等功能；（4）具备故障诊断、报警处理等功能，提高生产安全性。
3. 系统性能需求（1）实时性：系统响应时间小于1秒；（2）可靠性：系统平均无故障时间（MTBF）大于10000小时；（3）可扩展性：系统可方便地扩展新的功能模块；（4）安全性：系统具备完善的权限管理、数据加密等功能。
三、设备选型1. 传感器选型（1）温度传感器：用于监测设备温度；（2）压力传感器：用于监测设备压力；（3）流量传感器：用于监测介质流量；（4）位移传感器：用于监测设备位移。
2. 执行器选型根据生产工艺需求，选用以下执行器：（1）电磁阀：用于控制介质流量；（2）伺服电机：用于控制设备转速；（3）气动执行器：用于控制气动设备。
3. 控制器选型选用高性能、低功耗的PLC作为控制器，具有以下特点：（1）可编程性强，可满足各种控制需求；（2）具有丰富的输入/输出端口，方便与其他设备连接；（3）具备高速处理能力，满足实时性要求；（4）具有完善的故障诊断、报警处理功能。
4. 人机界面选型选用触摸屏作为人机界面，具有以下特点：（1）操作简单，易于上手；（2）显示效果清晰，便于观察；（3）具备丰富的功能，如历史数据查询、报警处理等。
电气自动化控制方案1. 引言随着现代工业的发展，电气自动化控制方案在各个行业的应用日益广泛。
电气自动化控制是指利用电气设备和自动化技术实现对工业生产过程的控制。
本文将介绍电气自动化控制方案的基本原理、应用领域以及设计要点。
2. 基本原理电气自动化控制方案的基本原理是利用电气元件和控制器实现工业生产过程的自动控制。
其主要包括以下几个方面：2.1 传感器传感器是电气自动化控制方案中非常重要的组成部分，它用于获取现场的各种物理量信息，例如温度、压力、液位等。
常用的传感器有温度传感器、压力传感器、液位传感器等。
传感器将现场物理量转化为电信号，供后续的控制器处理。
2.2 控制器控制器是电气自动化控制方案中的核心装置，它基于传感器获取到的信息，对工业生产过程进行控制。
常用的控制器包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）、SCADA（监控与数据采集）等。
控制器根据事先设定好的逻辑和算法，对生产设备进行自动调节和控制。
2.3 执行器执行器是控制器输出信号的接收器，它将电信号转化为相应的动力执行机构的动作，例如马达、电机等。
根据不同的控制要求，执行器可以是开关、阀门、执行机构等。
2.4 通信网络通信网络是不同设备之间进行信息传输和交互的媒介。
现代电气自动化控制方案通常采用工业以太网作为通信网络。
通过通信网络，不同的控制器、传感器和执行器可以实现数据的快速传输和共享。
3. 应用领域电气自动化控制方案广泛应用于各个领域，包括工业生产、能源、交通、医疗等。
以下是几个典型的应用领域：3.1 工业生产在工业生产领域，电气自动化控制方案主要用于各类生产线、装配线和机械设备的控制和优化。
通过自动化控制，可以提高生产效率、降低成本、提高产品质量等。
3.2 能源领域在能源领域，电气自动化控制方案可应用于发电、输电和配电系统的控制。
通过自动化控制，可以实现对发电和输电系统的实时监测和控制，提高能源利用效率和系统安全性。
电气自动化控制系统及设计电气自动化控制系统是指运用电气技术和自动化技术，对生产、工艺过程或设备进行自动控制的系统。
它包括了传感器、执行器、控制器和通信网络等组成部分，通过测量、控制和调节不同的物理量，实现对工业生产过程的自动控制。
在电气自动化控制系统的设计过程中，首先要明确所要控制的对象和目标。
然后对系统的输入输出进行建模，确定需要测量和控制的物理量以及其相互关系。
接下来，根据系统的要求和性能指标，选择合适的传感器、执行器和控制器，并进行接线和安装。
同时，需要设计控制器的参数和逻辑，以及选择合适的控制算法和策略。
在系统的实施和调试过程中，需要进行系统的参数调整和故障排除，确保系统能够正常运行并达到设计效果。
在电气自动化控制系统的设计中，有一些常用的技术和方法。
首先是传感器技术，通过测量和感知物理量的变化，将其转换为可以被控制系统识别和处理的信号。
传感器的选择需要考虑到被测量物理量的特性、精度要求、环境条件和成本等因素。
其次是执行器技术，通过控制执行器的运动和力量，实现对被控对象的控制。
执行器的选择需要考虑到输出力量、运动速度、精度要求和可靠性等因素。
再次是控制器技术，控制器是实现控制算法和逻辑的关键部分。
控制器的选择需要考虑到控制算法的复杂度、控制要求和性能指标等因素。
最后是通信技术，将传感器、执行器和控制器连接起来，实现数据的传输和共享。
通信技术的选择需要考虑到通信速度、通信距离和可靠性等因素。
电气自动化控制系统的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑不同的因素和约束条件。
在设计过程中，需要进行系统的建模、参数选择和参数调整，并进行系统的测试和验证。
同时，还需要考虑到系统的可靠性、安全性和可维护性等因素，以及与其他设备和系统的集成和协同工作。
通过合理的设计和实施，可以提高生产过程的自动化程度，提高生产效率和质量，并降低生产成本和能耗。
总之，电气自动化控制系统的设计是一个综合性的工程，需要综合运用电气技术、自动化技术和通信技术等知识，合理选择和配置系统的各个组成部分，并进行系统的参数调整和系统级测试，确保系统能够正常运行并满足设计要求。
电气自动化设计方案1. 引言电气自动化设计是现代工业控制领域中的重要内容之一。
随着科技的不断发展和工业生产的自动化需求的增加，电气自动化设计成为了提高生产效率、降低成本、确保安全的关键因素。
本文将介绍电气自动化设计的基本原理、流程和相关技术，帮助读者了解和掌握电气自动化设计方案的设计和实施。
2. 电气自动化设计的基本原理电气自动化设计基于工业控制领域的理论基础，主要涉及以下几个方面的内容：2.1 传感器和执行器自动化控制系统中最基本的部件是传感器和执行器。
传感器用于采集实时的工艺参数，如温度、压力、流量等，以便系统可以根据这些参数进行控制。
执行器根据控制信号执行相应的动作，比如控制电机的转速、阀门的开关等。
2.2 控制器与人机界面控制器是自动化系统的核心部件，用于接收传感器采集到的数据，进行处理和分析，并产生相应的控制信号。
控制器可以采用不同的控制算法，如PID控制、模糊控制等，以满足不同的控制需求。
人机界面则是将控制器的输出结果以可视化的形式呈现给操作人员，以便实时监控和调整系统的工作状态。
2.3 通信网络电气自动化设计中，传感器、执行器、控制器需要进行数据的传输和通信。
通信网络可以通过有线或无线的方式连接各个设备，实现实时数据的传输和远程控制。
常用的通信协议有Modbus、Profibus、Ethernet等。
3. 电气自动化设计的流程电气自动化设计可以按照以下流程进行：3.1 系统需求分析在电气自动化设计之前，需要对系统的需求进行详细的分析。
这包括对工艺流程、控制精度、安全要求等进行准确定义，并提出相应的技术要求。
3.2 系统设计根据系统需求分析的结果，进行系统设计。
这包括选择合适的传感器和执行器、设计控制器和人机界面、确定通信网络的架构等。
3.3 硬件选型与采购根据系统设计的要求，选择符合需求的硬件设备，并进行采购。
硬件设备包括传感器、执行器、控制器、通信设备等。
3.4 系统安装与调试将硬件设备按照设计方案进行安装，并进行系统的调试和测试。
工程电气自动化方案设计一、项目背景随着科技的发展和工业的进步，自动化技术在工程电气领域中得到了广泛应用。
工程电气自动化方案设计是指通过自动化技术和设备对工程电气系统进行监控、控制和优化，以达到提高生产效率、降低能耗和成本的目的。
本文将针对某工程电气系统进行自动化方案设计，包括系统结构、主要设备和控制方案。
二、系统结构该工程电气系统主要包括发电机、变压器、配电系统、控制系统等组成部分。
发电机产生电能并通过变压器升降压，然后经过配电系统分配到各个用电设备中。
控制系统负责监控系统运行状态、对发电机和变压器进行控制调节，以及对系统进行故障诊断和维护。
三、主要设备1. 发电机：采用高效节能的大型发电机，具有良好的稳定性和可靠性，能够满足系统的电能需求，并具有自动启停和远程监控功能。
2. 变压器：选用高性能的变压器，具有较高的变压比和良好的短路阻抗，能够对电能进行有效的升降压和分配。
3. 配电系统：采用先进的配电设备，包括电力开关、断路器、接触器等，能够对电能进行有效的分配和保护，具有过载、短路和漏电保护功能。
4. 控制系统：采用先进的PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（监控数据采集与监控系统）等自动化设备，能够对系统进行实时监控、控制和故障诊断，具有良好的稳定性和可靠性。
四、控制方案1. 发电机控制：通过PLC对发电机进行启停、负荷调节和励磁控制，实现动态平衡和功率匹配，以提高发电机的效率和性能。
2. 变压器控制：通过SCADA对变压器进行智能调节和协调，实现电能的稳定升降压和平衡分配，以提高系统的供电质量和稳定性。
3. 配电系统控制：通过PLC对配电系统进行智能保护和优化调度，实现电能的安全分配和有效利用，以提高系统的运行效率和安全性。
4. 故障诊断与维护：通过SCADA对系统进行实时监测和故障诊断，实现及时报警和远程维护，以提高系统的可靠性和维护效率。
五、总结工程电气自动化方案设计是一项复杂而重要的工作，需要充分考虑系统的稳定性、可靠性和安全性，并且结合实际的运行需求和技术的发展趋势进行合理的设计和选择。
电气自动化工程方案背景介绍随着工业技术的不断发展，电气自动化技术的应用越来越广泛，已经成为现代工业制造中不可或缺的一部分。
电气自动化技术通过传感器、控制器、执行器等设备，使生产线能够自动化地运转，并可实现多种控制方式和策略，提高生产效率和质量水平。
电气自动化工程方案致力于高效、智能地解决电气自动化系统中的问题，包括设计、实施、调试和维护等环节，以实现工业制造的高效化、智能化和可持续发展。
本文将从方案设计、实施流程、技术应用等方面对电气自动化工程方案进行详细介绍。
方案设计电气自动化工程方案的设计是整个项目的核心，需要进行详细的规划和设计。
以下是电气自动化工程方案设计中的重要环节：目标明确在设计之前需要明确工程的目标，如提高生产效率、减少人力成本、优化生产流程、提高产品质量等。
基于目标明确，才能进行后续的方案设计和实施。
设备选型根据目标明确，选用最适合工程需求的设备和器材。
需要考虑设备的稳定性、适应性、可靠性、耐用性等因素。
常用的设备包括传感器、控制器、执行器、开关、继电器等室内设备。
控制策略在设备选型的基础上制定控制策略。
需要针对各个设备的控制逻辑、控制参数、安全保护等进行详细的规划。
控制策略的目标是高效、智能地实现生产过程的自动化。
系统编程根据控制策略进行系统编程。
编程需要遵循一定的规范和标准，保证编程的可读性、可维护性、可扩展性和可重用性。
系统编程的目标是实现自动化系统的高效运行。
在完成电气自动化工程方案设计后，需要进行方案的验证和测试。
验证结果会直接影响到后续的实施和运行。
方案验证包括设备调试、系统调试、模拟实验等环节。
实施流程电气自动化工程方案的实施是指将方案设计转化为具体的现场工程实践。
实施流程一般包括以下环节：施工准备施工准备包括对现场进行调查和勘察，排除现场安全隐患和不良影响因素，制定详细的施工计划和施工方案等。
设备安装根据方案设计，进行设备的安装和连接。
需要确保设备安装的稳定性、可靠性、安全性，并做好设备的防护和维护工作。
电气工程中的自动化控制系统设计自动化控制系统在电气工程领域扮演着重要的角色。
它通过使用计算机和各种传感器、执行器等设备，实现对电气工程系统的自动控制和监控。
在本文中，我们将探讨电气工程中自动化控制系统的设计原则、任务和相关技术。
一、自动化控制系统设计的原则自动化控制系统设计的目标是实现对电气工程系统的准确控制。
以下是一些设计原则需要考虑：1. 系统可靠性：自动控制系统必须具备高可靠性，以确保在任何情况下都能正常运行。
为了达到这一点，设计中应考虑冗余和备份系统，以及故障检测和容错机制。
2. 系统可维护性：为了确保系统长期稳定运行，自动控制系统需要经常维护和更新。
设计时，应考虑易于维护的结构和接口，并提供合适的工具和文档。
3. 系统可扩展性：电气工程系统往往需要不断扩展和升级。
自动化控制系统设计应当考虑到未来的发展需求，具备良好的扩展性和适应性。
二、自动化控制系统设计的任务自动化控制系统的设计任务涉及以下方面：1. 系统需求分析：在设计自动化控制系统之前，首先需要明确系统的功能需求、性能指标、工作条件等。
这些信息将指导系统设计的整体方向。
2. 系统结构设计：根据系统的需求分析结果，设计自动化控制系统的整体结构，包括硬件、软件和通信接口等。
3. 控制算法设计：根据电气工程系统的特点和要求，设计合适的控制算法，以实现对系统的自动化控制。
4. 硬件选型和配置：选择适当的传感器、执行器和其他硬件设备，并合理配置它们，以实现系统的准确感知和控制。
5. 软件开发和编程：编写控制系统的软件程序，实现对硬件设备的控制和数据处理。
需要使用相应的编程语言和开发工具。
6. 系统调试和验证：在设计完成后，对自动控制系统进行调试和验证。
通过实际测试，确保系统在各种工况下能够正常运行。
三、自动化控制系统设计的相关技术自动化控制系统设计需要掌握以下一些技术：1. 传感器技术：传感器用于感知电气工程系统的各种参数，如温度、压力、流量等。
电气自动化控制系统的设计电气自动化控制系统的设计是指在工业生产和生活中，为了实现生产流程或系统的自动化控制，通过电气技术和自动化技术的综合应用，设计出符合要求的自动化控制系统。
1.系统需求分析：根据实际工程需求，分析系统的功能要求、性能要求、安全要求以及其他特殊要求，明确控制系统的设计目标。
2.硬件选型：根据系统需求，选择合适的硬件设备，包括传感器、执行器、控制器等，确保其能够满足系统的功能和性能要求。
3.系统拓扑设计：根据工艺流程和系统的结构特点，设计出合适的系统拓扑结构，包括单机控制、集中控制、分布式控制等。
4.控制策略设计：根据工艺要求和控制系统的拓扑结构，设计出合适的控制策略，包括开环控制、闭环控制以及先进的控制策略如模糊控制、神经网络控制等。
5.网络通信设计：对于分布式控制系统，设计合适的网络通信方案，确保各个控制节点之间可以实现数据的传输和共享，实现系统的协调控制。
6.软件开发：根据控制策略和通信要求，开发相应的控制软件和监控软件，实现对控制系统的编程和调试。
7.系统集成测试：对完成的电气自动化控制系统进行全面的集成测试，包括系统功能测试、性能测试、稳定性测试等，确保系统能够正常工作，并且满足设计要求。
8.系统运行与维护：安装和调试完成后，进行系统的运行与维护。
定期检查系统的运行状态，进行故障排除和维修，保证系统的可靠运行。
电气自动化控制系统的设计是一个综合性强、技术要求高的工程，需要掌握电气技术、自动化技术、控制理论等多个领域的知识。
还需要具备系统集成和调试的能力，能够从整体上考虑系统的性能和稳定性。
通过合理的设计和调试，电气自动化控制系统可以提高生产效率，降低能耗，提升产品质量，提高企业的竞争力。
电气自动化控制系统的设计是提高工业生产自动化水平和智能化水平的重要手段。
电气自动化控制方案1. 引言电气自动化控制在现代工业中扮演着重要的角色。
它通过使用电气设备和自动化技术来监测和控制生产过程，提高生产效率，降低成本，并提供更安全和可靠的操作环境。
本文将介绍一个典型的电气自动化控制方案，包括控制系统组成、关键设备和技术。
2. 控制系统组成一个电气自动化控制系统通常由以下几个部分组成：2.1 传感器传感器是控制系统中的关键组件之一。
它们用于感知生产过程中的各种物理量，如温度、压力、流量等。
传感器将这些物理量转换为电信号，并将其传递给控制器。
2.2 控制器控制器接收传感器发送的信号，并根据设定的控制策略来决定如何操作执行器。
常见的控制器包括PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）和SCADA （监控与数据采集系统）等。
2.3 执行器执行器根据控制器的指令来执行相应的动作，如打开或关闭阀门、启动或停止电机等。
执行器通常由电动装置、气动装置或液压装置组成。
2.4 通信网络通信网络用于连接传感器、控制器和执行器，实现数据的传输和交换。
常见的通信网络包括以太网、Modbus、Profibus等。
通过通信网络，不同部分的控制系统可以实现数据共享和远程访问。
3. 关键设备和技术在电气自动化控制方案中，有几个关键的设备和技术需要特别关注：3.1 PLC（可编程逻辑控制器）PLC是一种专用的数字计算机，用于控制生产过程中的各种设备。
它通过编程来实现对输入和输出信号的处理和控制。
PLC具有灵活、可编程的特点，广泛应用于制造业、工业自动化等领域。
3.2 传感器和变送器传感器和变送器用于感知和测量生产过程中的各种物理量。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
变送器则将传感器输出的信号转换为标准信号（如模拟信号或数字信号），以便于控制器的处理。
3.3 工控机工控机是一种专门用于工业控制的计算机设备。
它具有高性能和可靠性，广泛应用于数据采集、过程监控等场景。
工控机通常配备了特殊的接口和扩展槽，以适应各种外部设备的连接和扩展。
工业电气自动化论文电气自动化控制论文：电气工程专业微机及网络通信实验支撑平台摘要:针对当前电气类专业实验普遍存在着内容分散、平台落后等问题,在分析电气类专业实验的现状和发展趋势基础上,提出实验课程整合以及建设满足多课程需要的实验支撑平台,并开发了基于数字信号处理器的电气工程专业微机及网络通信综合实验板,实验板具有齐全的存储功能、丰富的人机界面、灵活的数据采集回路、强大的网络技术等特点,能满足电气工程专业微机、网络等基础和专业实验课程的需要,也可作为课程、毕业设计和创新性设计实验的一体化支撑平台。
关键词:电气工程。
实验平台。
数字系统。
微机计算机、网络、微电子等技术的发展,有力地推动了电气技术的发展,也促进了高校电气工程学科的建设。
传统的电气专业课程逐步将电气原理与数字、网络和智能等技术相结合。
高校电气专业在传统专业课程的基础上,开设了微机原理及接口、网络通信和现场总线、甚至电子设计自动化EDA(electronic design automation)技术、数字信号处理和嵌入式应用等电子信息类课程,电气专业已发展成为一门综合性、跨学科的专业。
作为学科建设重要组成部分和理论课程不可或缺的补充,实验对加深学生知识掌握和培养学生实践能力起着不可替代的作用,但目前电气类实验普遍存在内容分散,平台建设滞后的现象。
实验课程和平台需进行相应的整合与建设,才能适应学科发展。
1需求分析当前电气工程专业微机及网络通信实验内容可归纳为三大类:微机原理与接口、网络通信技术等基础课程实验。
电气专业课程实验。
课程设计、毕业设计和创新性实验。
微机原理与接口、网络通信技术等基础课程实验内容主要包括:寻址方式、串并行总线接口和通用输入输出GPIO(general purpose input/output)相关(包括键盘、发光二极管LED(light emittingdiode)、液晶显示器LCD(liquid crystal display)等应用)、定时器、看门狗、中断技术以及内部整合电路IIC(inter-integrated circuit)、串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)、多通道缓冲串行口MCBSP(multichannel buffered serial port)、串行通信接口SCI(serial communicationinterface)、局域控制网CAN(controller areanetwork)、以太网等通信。
工业电气自动化设计方案电气自动化控制设计方案：电气工程专业微机及网络通信实验支撑平台工业电气自动化论文电气自动化控制论文：电气工程专业微机及网络通信实验支撑平台摘要:针对当前电气类专业实验普遍存在着内容分散、平台落后等问题,在分析电气类专业实验的现状和发展趋势基础上,提出实验课程整合以及建设满足多课程需要的实验支撑平台,并开发了基于数字信号处理器的电气工程专业微机及网络通信综合实验板,实验板具有齐全的存储功能、丰富的人机界面、灵活的数据采集回路、强大的网络技术等特点,能满足电气工程专业微机、网络等基础和专业实验课程的需要,也可作为课程、毕业设计和创新性设计实验的一体化支撑平台。
关键词:电气工程。
实验平台。
数字系统。
微机计算机、网络、微电子等技术的发展,有力地推动了电气技术的发展,也促进了高校电气工程学科的建设。
传统的电气专业课程逐步将电气原理与数字、网络和智能等技术相结合。
高校电气专业在传统专业课程的基础上,开设了微机原理及接口、网络通信和现场总线、甚至电子设计自动化EDA(electronic design automation)技术、数字信号处理和嵌入式应用等电子信息类课程,电气专业已发展成为一门综合性、跨学科的专业。
作为学科建设重要组成部分和理论课程不可或缺的补充,实验对加深学生知识掌握和培养学生实践能力起着不可替代的作用,但目前电气类实验普遍存在内容分散,平台建设滞后的现象。
实验课程和平台需进行相应的整合与建设,才能适应学科发展。
1需求分析当前电气工程专业微机及网络通信实验内容可归纳为三大类:微机原理与接口、网络通信技术等基础课程实验。
电气专业课程实验。
课程设计、毕业设计和创新性实验。
微机原理与接口、网络通信技术等基础课程实验内容主要包括:寻址方式、串并行总线接口和通用输入输出GPIO(general purpose input/output)相关(包括键盘、发光二极管LED(light emittingdiode)、液晶显示器LCD(liquid crystal display)等应用)、定时器、看门狗、中断技术以及内部整合电路IIC(inter-integrated circuit)、串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)、多通道缓冲串行口MCBSP(multichannel buffered serial port)、串行通信接口SCI(serial communicationinterface)、局域控制网CAN(controller areanetwork)、以太网等通信。
电气专业课程实验的实验内容则更为广泛:电力系统微机保护主要包括了继电器特性、三段电流保护、变压器差动保护、重合闸等实验。
自动装置主要包含准同期、励磁调节等实验。
电力电子实验包括了电力电子器件特性和以脉冲宽度调制PWM(pulse widthmodulation)为核心的整流和逆变等实验,而数字PWM则是其发展趋势。
电机课程实验目前主要包含了变压器变比、空载和短路特性、同步发电机运行和并网特性、直流电机、三相异步电动机启动和运行特性等内容,并逐步增加电力电子技术在电机中的应用。
电力系统分析实验(动模实验)的核心是对一次设备的电气模拟,但其控制核心,包括用以模拟原动机的直流电动机控制、励磁系统调节,基本都采用基于PWM技术的电力电子手段。
数字系统由于其具有灵活性好、稳定性优、集成度高、抗干扰性强、具有可重复性等一系列优点而成为电气自动装置的主流和趋势,目前涉及电气微机装置的课程,如继电保护、自动装置、远动技术、变电站综合自动化、数字电力电子装置等,都有专门的章节介绍微机和数据采集等知识点,涉及的内容几乎一样。
这样,理论课程存在着如何整合的问题,实验课程和实验平台也应进行相应的调整。
从数字装置结构分析,主要包括三大部分:数据输入、逻辑判断、执行输出。
对电气微机装置而言,数据输入基本一样,主要是反映三相电压、电流的模拟量以及反映断路器等状态的开关量。
逻辑部分是根据相应的原理对采集的数据进行逻辑判断后输出结果,这是实验教案的重点。
输出部分则为相对简单的开关量或模拟量输出。
对电气微机装置而言,差别最大的就是逻辑部分,这部分的差异又主要体现在通过软件编程对原理的实现上。
因此,有可能建立统一的实验硬件平台以满足课程整合的需要,从而根据课程安排和实验的难易程度安排实验课程,有针对性地突出重点和差异性。
当前电气专业的课程包含了越来越多的电子信息类内容,同时,原有的电气专业的课程也存在着实验更新的问题,建立统一的实验平台是当前在平台建设经费有限的情况下满足实验内容增多的较好方法。
而且,统一的实验平台有利于实验内容的整合,保持实验的条理性和持续性,有助于学生循序渐进地掌握知识。
比如,当前学生学习微机课程时,偏重于寻址方式和技术参数的记忆。
而目前的电力微机装置课程,又很少涉及到更细的微机实现方式,例如,讲解微机继电保护的开入回路时,一般会介绍开关输入信号经光耦器件进入到装置中,但具体到如何在控制器实现,便很少涉及。
这样,虽然相关知识学生都接触过,但知识都相对孤立,更谈不上应用。
若有合理的课程安排和良好的实验平台支持,则可在先前开设的微机课程中安排GPIO和总线实验,使学生掌握控制器与外设基本的联系方式。
到了微机继电保护课程,则结合GPIO和总线实验内容,讲授控制器如何通过GPIO或总线读取经过光耦的开关量信号,这就将相关知识内容“串连”起来,有助于学生的深入理解和应用。
实验平台的建设还应满足各种层次的实验需要,为课程、毕业设计和学生科研工程等提供良好的支持。
目前高校本科开设的实验大多为基础性验证型实验,用于培养学生综合、应用以及创新能力的综合性和创新型实验较少,面向电气工程的微机类创新实验则更少。
因为微机式装置集成度高,在硬件平台相对稳定的情况下,其功能主要通过代码软件的形式实现,对学生来说尤其抽象,如何进行微机装置的综合和创新实验是实验教案的难点。
而微机类相关课程普遍存在着“百听不如一见,百见不如一做”现象,很多理论课上不易讲清楚的内容,往往通过动手实验便可发现问题。
同时,很多问题也要靠亲身实践才能发现和有更深入的体会。
这些都需要有功能强大、具有良好扩展性的实验平台支持。
在当前实验课时并无增加甚至压缩的情况下,如何安排实验课时以保证学生学习效率,是亟需解决的问题。
统一、良好的实验平台可减少设备资金的投入,提高实验设备利用率,同时,也有助于学生减少熟悉实验设备的时间,而把重点放在原理理解和动手实现上。
这对实验平台建设提出了更高要求:功能齐全,尽可能满足电气学科多个课程的需要。
技术先进,能体现包括计算机、微电子和网络等新技术在电气工程的应用。
有良好的扩展性,既可单独使用,也预留接口与其它设备组成更完整系统。
目前能同时满足上面条件的实验板几乎没有[12~15],故构造了基于TMS320F2812DSP(简称2812DSP)的电气工程微机及网络通信实验平台。
2设计与实现主控制器是微机系统的核心和关键。
一般认为,数字信号处理器DSP(digital signal processor)专长于数字信号处理,而微控制单元MCU(microcontroller unit)的优势则体现在控制方面。
随着半导体技术发展,两者之间的界限并不明显,比如DSP主流生产厂家TI公司生产的2000系列DSP,其控制能力并不逊色于MCU。
该系列芯片具有丰富的外围接口,方便外围扩展,其在电气工业领域的广泛应用更是有助于学生熟悉该系列芯片后直接从事相关的产品研发。
因此,本实验板采用TI公司2000系列芯片2812DSP为主控制器。
2812DSP采用哈佛总线结构,程序总线和数据总线分开,取指令和取数据并行操作,使得数据吞吐量提高一倍。
2812DSP内嵌32位的高性能CPU,具有高速的运算能力,保证了信号处理的实时性。
同时,实验板上外扩了512KWord的闪存(FLASH)、512KWord的静态随机存储器(StaticRAM, SRAM)、内嵌电可擦可编程只读存储器EEPROM(electrically erasable programmableread-only memory)的不间断实时日历时钟RTC(real-time clock)、138译码器和电源管理、复杂可编程逻辑器件CPLD(complex programmablelogic device)等芯片。
实验板配有模数(A/D)回路、数模(D/A)回路、以光耦为核心的开入和开出回路等。
拥有RS485/232、CAN、以太网等丰富的网络。
同时,本实验板配有键盘、LED、LCD等丰富的人机接口。
如图1所示,本实验板具有下列特点:(1)存储能力大,存储样式多。
除了DSP内部存储器外,实验板还配置了SRAM、FLASH、EEPROM等多种存储器件。
上微机原理与接口等课程的实验时,通过对存储器的读、写等操作以及上、断电后信息是否保存来比较不同存储器的性能,包括读写速度、挥发性等。
上电气微机装置课程时,可在微机原理与接口等课程对存储器性能有所了解和能进行基本操作的基础上,进一步熟悉其应用,例如:SRAM 通常用来存放采样数据等临时数据。
EEPROM可用于存放定值等数据。
而FLASH由于其大容量且具有非挥发性,可用来存储录波等数据。
这样,学生通过在实验板上实现从对存储器的读写操作再到实际场合的应用,其亲身的实践无疑会收到更好的学习效果。
(2)丰富的人机界面。
由于数字系统的高度集成性,运行结果及现象往往不那么具体直观,这需要良好的人机界面来提示当前运行情况,良好的人机界面对用以实验教案尤为重要。
本实验板配置有点阵数为240×128、内带控制驱动器的点阵图形式的液晶显示模块LCD和大量的LED。
LCD可调用已存储在外部flash并以该LCD显示模式存储的完全16*16汉字库,学生只需通过在已提供的底层函数中输入所需显示汉字的区位码和LCD中的显示位置即可。
对于有兴趣的学生,还可在讲授汉字显示等原理的基础上引导学生完成LCD上汉字显示。
2812DSP的数据总线和GPIO(保留六个GPIO与键盘相连)都通过跳线与LED相连,通过LED的亮、灭情况直观反映管脚电平情况。
一方面,微机原理与接口等课程的基础实验中通常都有LED显示实验,电气微机装置也需通过LED来显示运行、告警等状况,独立使用实验板时也可用LED的亮、灭模拟断路器等开关的开、断情况。
另外,LED 对实验板研制过程的调试和实验板出现异常时的故障诊断、确认以及排除也非常有帮助。
(3)灵活的A /D回路。
模拟量输入是微机装置的关键部分,要求模拟量输入回路能灵敏、准确、及时地采集到真实反映一次系统状态的数据,其采样频率、精度等需满足日趋复杂的算法的要求。
