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邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新传感器与仪器仪表《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注ＤＳ２１５５４在Ｅ１数据传输分析仪中的应用ＡｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＳ２１５５４ｉｎｔｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥ１Ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（重庆邮电大学）张秀贤张毅徐川ＺＨＡＮＧＸｉｕ－ｘｉａｎＺＨＡＮＧＹｉＸＵＣｈｕａｎ摘要：本文详细介绍了Ｄａｌｌａｓ公司的Ｅ１收发器芯片ＤＳ２１５５４在Ｅ１数据传输分析仪中的应用。
首先，在简单介绍了Ｅ１基础知识，Ｅ１线路及帧结构后，着重介绍了该芯片的基本特性、可完成的功能和ＨＤＬＣ协议控制器的使用方法。
并介绍了数据传输分析仪中的连通性测试功能的设计与实现。
最后简单介绍了芯片ＤＳ２１５５４及数据传输分析仪的优点。
关键词：ＤＳ２１５５４；Ｅ１数据传输分析仪；ＨＤＬＣ中图分类号：ＴＮ９１５．０６文献标识码：ＢＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＳ２１５５４ｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅＤａｌｌａｓｉｎｔｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥ１Ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｂａｓｉｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆＥ１、Ｅ１ｌｉｎｅａｎｄＥ１Ｆｒａｍｅｉｓｍｅｎｔｉｏｎｅｄ．ＡｎｄｔｈｅｎｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅＤＳ２１５５４ａｎｄｔｈｅｕｓａｇｅｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｃｏｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆＨＤＬＣｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＡｎａｌｙ－ｓｉｓｏｆＥ１Ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｓｔａｔｅｄ．ＡｎｄｆｉｎａｌｌｙｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅＤＳ２１５５４ａｎｄｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗ３１５０ａ；ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥ１Ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ＨＤＬＣ文章编号：１００８－０５７０（２００８）０７－１－０１７１－０３引言Ｅｌ是ＩＴＵ—Ｔ制定并由欧洲邮政与电信协会（ＣＥＰＴ）命名的数字传输系统一次群（即ＰＣＭ３０）标准，是一种分时复用形式，其传输速率为２．０４８Ｍｂｐｓ。
收稿日期:2009-09-30基金项目:国家自然科学基金重大仪器专项项目(40727001)作者简介:杨居朋(1985-),男,山东济宁人,硕士研究生,研究方向为信号采集与智能仪器.・电路与控制・基于线性光耦HCNR201双极性信号隔离电路杨居朋1,2,王军民1,3,刘迪仁1,3(1.长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北 荆州 434023;2.长江大学电子信息学院,湖北 荆州 434023;3.长江大学地球物理与石油资源学院,湖北 荆州 434023) 摘 要:在瞬变电磁勘探中,需要在高压强电磁环境下采集电磁信号进行反褶积运算.如果模拟量与数字量之间没有电气隔离,那么高压很容易窜入低压器件并将其烧毁.设计了一个基于高精度线性光耦器件HCNR201双极性信号隔离转换电路,并介绍了高精度线性光耦器件HCNR201的主要特性及工作原理.应用于实际仪器的实验结果表明,该电路具有良好的线性度、准确度和适用性.关键词:线性光耦;HCNR201;隔离;双极性信号转换中图分类号:T N256 文献标识码:A 文章编号:1673-1255(2009)06-0051-04Design of Isolated Circuit of Bipolar Signal B asedon Linear Optocoupler HCNR 201YAN G J u 2peng 1,2,WAN G J un 2min 1,3,L IU Di 2ren 1,3(1Key L aboratory of Ex ploration Technologies f or Oiland Gas Resources ,M O E (Yangtze U niversity ),Jingz hou 434023,China ;2School of Elect ronics and Inf orm ation ,Yangtze U niversity ,Jingz hou 434023,China ;3School of Geophysics and Oil Resources ,Yangtze U niversity ,Jingz hou 434023,China ) Abstract :Data acquisition in transient electromagnetic method (TEM )is in a high voltage and strong elec 2tromagnetic field.If there is not electric isolation between analog quantity and digital amount ,the high voltage is easy to entry in the low voltage device and destroy it.A bipolarsignal isolation circuit was designed based on the features of the high 2linearity optocoupler HCN201,and the working principle and the features of the high 2linearity optocoupler HCN201were introduced.The experimental results show the circuit has the better lineari 2ty ,high acuracy and practicability in TEM system. K ey w ords :analog optocoupler ;HCNR201;isolation ;bipolarsignal conversion 在瞬变电磁勘探中,需要在高压强电磁环境下采集发射源信号进行反褶积运算.如果模拟量与数字量之间没有电气隔离,那么高压很容易窜入低压器件并将其烧毁.且各干扰信号会随着采集信号进入采集系统,这些干扰信号的叠加会降低信号的信噪比[1,2],不利于以后的信号处理.因此在高压强电磁环境下进行信号采集必须使采集系统与采集信号实现有效的电气隔离.光电隔离可以避免高压窜入低压的采集系统,且光电耦合器输入阻抗小于干扰源的内阻,因而使叠加于被测信号上的干扰信号被极大地衰减,从而保证采集信号的准确度.线性光耦HCNR201为一模拟信号光电隔离器件,可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离,输出跟随输入变化,线性度达0.01%,并且可以避免内部外部电路因接地不同而带来的误差.目前,基于该器件对单极性信号隔离的电路比较多[3-5].双极性信号高线性第24卷第6期2009年12月 光电技术应用EL ECTRO -OPTIC TECHNOLO GY APPL ICA TION Vol.24,No.6December.2009度隔离比单极性信号高线性度隔离复杂,这方面的研究也比较少.基于该器件工作原理特性,设计出一种基于线性光耦HCNR201双极性信号的隔离电路.1 HCNR201简介HCNR201的原理如图1所示.它由发光二极管D1、反馈光电二极管D2、输出光电二极管D3组成.当D1通过驱动电流I f时,发出红外光(伺服光通量).该光分别照在D2、D3上,反馈光电二极管D2吸收光通量的一部分,从而产生控制电流I1图1 HCNR201结构图(I1=0.005I f).该电流用来调节I f以补偿D1的非线性.输出光电二极管D3产生的输出电流I2与D1发出的伺服光通量成线性比例.令伺服电流增益K1=I1/I f,正向增益K2=I2/I f,则传输增益K3=K2/K1=I2/I1,K3的典型值为1.该器件的非线性度为0.01%,带宽大于1MHz,额定隔离电压为8000V.但不可以无限期在任意温度下隔离8000V电压.其连续运行隔离电压为1414V.2 双极性信号隔离电路设计基于HCNR201的特性设计了一种双极性信号隔离电路如图2所示.该电路由互补的两部分组成,光耦1用于正极性信号的隔离,光耦2用于负极性信号的隔离.在隔离电路中,R2调节初级运放A1输入偏置电流的大小,C1起反馈作用,同时滤除了电路中的毛刺信号,避免HCNR201的铝砷化镓发光二极管L ED受到意外冲击.R1可以控制L ED的发光强度,从而对控制通道增益起了一定作用[6].图2 双极性信号隔离电路2.1 隔离电路原理分析该电路由互补电路组成,正极性信号隔离电路与负极性信号隔离电路原理相同,只是信号输入方向和电压极性相反.因此只以正极性信号隔离电路做为分析,其隔离电路如图3所示.在图3中,I1=K1・I f,I2=K2・I f,其中K1、K2为伺服电流增益和正向增益.由电路可知V in=I1・R2=K1・I f・R2(1)V out=I2・R3=K2・I f・R3(2)则电路电压增益为G=V out/V in=(K2・I f・R3)/(K1・I f・R2)(3)在线性光耦HCNR201中K2=K1.所以G=R3/R2(4) 从式(4)可以看出,该隔离电路的电压增益只与电阻R3和R2有关,与光耦的电流传输特性无关,从而实现电压信号隔离.25 光 电 技 术 应 用 第24卷图3 正极性信号隔离电路2.2 运算放大器A 1、A 2的选择HCNR201是电流驱动,其工作电流要求1～20mA ,因此运放A 1的驱动电流必须可以达到20mA.由于隔离信号为双极性,则设计中采用双电源供电的LM358运算放大器,其输出电流可达40mA.运放A 2组成一电压跟随电路,实现输出电路的阻抗匹配.设计中运放A 2也选用双电源供电的LM358运算放大器.2.3 电阻R 1、R 2和R 3的取值由运放A 1(电路图如图3所示)虚断特性知U +=U -=V in(5)由电路图3可知I f =(V out -V d 1)/R 1(6)其中,V d 1为发光二极管D 1的正向压降.I 1=U -/R 2=V in /R 2(7)由于I 1=0.005I f [6],则式(6)、式(7)可化简为V in /R 2=0.005(V out -V d 1)/R 1(8)当R 1=0.005R 2时,V out -V d 1=V in ,即I f =V in /R 1,则R 1=V in /I f(9)设计中V in =-4～+4V ,由于MORNSUN 电源隔离器提供电源,因此V cc =+12V ,V ee =-12V ,为满足I f 取值范围1～20mA ,R 1=V in /I f =4/(20×10-3)=200Ω,R 2=R 1/0.005=40k Ω,R 3=R 2=40kΩ.2.4 隔离电路试验结果该电路首先在protuse 进行仿真实验,其输入信号为峰峰2V 的正弦波,(如图2)当只用光耦1进行信号隔离时,其输出波形如图4所示,由图4知光耦1只隔离正极性的信号,对负极性信号无隔离作用.当只用光耦2进行信号隔离时,其输出波形如图5所示,由图5知光耦2对正极性信号无隔离作用.当用光耦1和光耦2组成的互补电路(如图2)进行信号隔离时,其输出波形如图6所示,由图6知该互补电路可实现对双极性信号的隔离.图4 正极性信号输出图5 负极性信号输出图6 双极性信号输出该电路已用于井中大功率瞬变电磁场采集仪器中,所采集的井中大功率脉冲电磁场源发射电压与35第6期 杨居朋等:基于线性光耦HCNR201双极性信号隔离 图7 井中大功率脉冲电磁场源的发射电压与电流波形电流波形如图7所示,所采电压信号为分压后发射源电压,其分压比例为1000:1.由图7可知最大电压为1.5V,则发射源电压为1500V,所采集最低电压为-0.4V,则发射源电压为-400V.为方便对电流信号的采集,把电流信号经0.5Ω电阻变为电压进行采集,由图7知所采集最高电压20V,流经放电线圈的电流为40A,其电流波形与理论推导的波形相一致.经试验验证在强电压环境(1500～-400V)下,连续对发射源信号进行采集,高压未烧毁采集卡.因此该隔离电路实现了对双极性信号隔离采集,且可隔离瞬变额定电压为8000V.3 结 束 语实验结果表明,应用线性光耦HCNR201组成的双极性信号隔离电路线性度好、电路简单,有效地解决了高压强电磁对高速采集系统的影响,且由于光耦输入阻抗小,极大地衰减了叠加在采集信号上的干扰信号,提高了信号的信噪比,提高了信号处理的精确度.文中所设计的双极性隔离电路以其低成本、高稳定度、高线性度的优点可广泛应用在自动化仪表输入输出隔离、热电偶的隔离、数据通信、电压电流检测和测量、工业控制等领域.参考文献[1] 谭颖琦,范大鹏,陶溢.基于线性光耦HCNR200的DSP采集电路设计与实现[J].电测与仪表,2006(6):46-48.[2] 秦伟刚.光电耦合隔离技术与应用[J].仪器仪表学报,2006(6):2603-2604.[3] 张宝生,王念生.基于高线性度模拟光耦器件HC2NR200模拟量隔离板[J].仪表技术,2005(5):59-60.[4] AN SAN G HOU.A Wide Bandwidth Isolation AmplifierDesign Using Current Conveyors[J].Analog IntegratedCircuits and Signal Processing,2004,40:31-38. [5] 邱吉冰,赵伟.电流小信号隔离采集板的设计与实现[J].自动化仪表,2007(4):61-63.[6] 李海波,林辉.线性光揭在电流采样中的应用[J].光电器件,2003(11):37-38.(上接第35页)(1)加工精度.加工精度须达到纳米级.普通的飞秒激光加工的精度还不能满足要求.高精集束电子流或其他高精度集束粒子流有可能成为理想的加工手段.(2)解决光敏元件的辐射耐受性问题.真空条件下直接面对太阳辐射的恶劣环境要求对器件或窗口材料的性能进行进一步的深入研究.潜在的解决形式如下:①进一步开发耐辐射光敏器件;②开发高一致性光学窗口材料;③采用算法精确处理器件和材料的一致性,减小误差.(3)数据处理帧频需要提高.提高AD转换器采样速度或改进算法.参考文献[1] 郁发新,孙琳琳.基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量误差分析[J].吉林大学学报,2008,38(4):976-981. [2] 母方欣,方群,罗建军.基于最小二乘法的月球探测器自主导航[J].计算机仿真,2007,24(11):45-48. [3] 陈非凡,陈益峰.采用光学非线性补偿的两轴微型太阳敏感器[J].清华大学学报(自然科学版),2004,44(2): 197-201.[4] 何丽,胡以华.太阳敏感器的原理与技术发展趋势[J].电子元件与材料,2006,25(9):5-8.[5] 朱鸿泰,孙胜利,陈桂林.CMOS APS在太阳敏感器中的应用研究[J].红外技术,2004,26(4):76-79.[6] 何丽,胡以华,杨勇.一种新的APS数字式太阳敏感器测姿算法[J].传感器世界,2007,13(6):6-10.[7] 樊巧云,江洁,张广军.小型CMOS太阳敏感器[J].光电工程,2007,34(2):133-137.[8] 丁天怀,毕研刚,王鹏.基于CMOS APS的微型数字式太阳敏感器[J].清华大学学报(自然科学版),2008,48(2):203.[9] 居戬之,韦晓茹,朱亚一,等.CCD像元光电转换效率不一致性补偿技术[J].传感器世界,2007(10):18-22.[10] 朱鸿泰,孙胜利,陈桂林.基于CMOS APS高精度太阳敏感器[J].传感器世界,2006(9):26-30.45 光 电 技 术 应 用 第24卷。
第24卷 第7期2017年7月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONEIC Vol.242017 No.7国产DCS系统的运行可靠性分析与改进建议王文宽，孟祥荣（国网 山东电科院，济南 250002）摘 要：本文针对目前国产主流DCS系统的运行情况进行了调研，重点分析了国产DCS系统的主要特点、存在问题和运行可靠性，并就存在问题提出了改进和创新建议。
关键词：国产；DCS；可靠性；改进中图分类号：TK323 文献标志码：AReliability Analysis and Suggestion of Improvement for Domestic DCSWang Wenkuan, Meng Xiangrong（State Grid Electric Power Research Institute of Shandong,Jinan，250002，China）Abstract：In this paper, the main features、problems and reliability of operation about the domestic DCS was analyzed.The suggestion for improvement and innovation was given. Key words：domestic；DCS； reliability；improvement0 引言目前随着中国国民经济的健康稳定发展，经济逐步向可持续、稳步增长和重质轻量转变，电力行业也随之进入发展转型期，即由原来的快速粗放式发展变为有计划地稳步发展，由火电机组为主其他形式发电为辅转变为严控火电机组上马，优先发展核电、水电、风电和光伏等可再生清洁能源，政策的导向和市场的竞争使火电机组的发电成本逐步提高。
因此，降低投入资本、减少维护成本是火电机组发展的大势所趋。
而在火电机组运行中，控制自动化水平的提高可以大大减轻劳动强度，减少运行人员配置，降低生产成本，但同时，自动化设备的可靠运行，则直接关系到机组的安全稳定运行，否则轻则造成辅机停运，机组迫降负荷，重则机组非计划停运，甚至导致设备损坏，给电厂及电网造成不可估量的损失。
2023年化工自动化控制仪表参考题库含答案（图片大小可自由调整）第1卷一.全能考点(共50题)1.【判断题】流量计的流量标定装置种类,按标定介质分有液体流量标定装置,气体流量标定装置。
2.【单选题】车辆由路边起步驶入正式车道后，车辆()即关闭左转向灯。
A、加速B、调直C、减速D、斜行3.【单选题】电气阀门定位器通常接受电流信号,转换成()信号给调节阀的执行机构。
A、液压B、气压C、电压4.【单选题】均匀控制系统与定值反馈控制系统的区别是()。
A、均匀控制系统比较稳定B、均匀控制系统的控制结果不是为了使被控变量保持不变C、定值反馈控制系统被控变量不能变化5.【单选题】在自动控制系统中,被控变量由于干扰发生变化后,在控制器的作用下,其值会逐渐趋近于()。
A、工艺指标B、给定值C、输出值6.【判断题】90%的一般技术工人、特种作业人员、劳务普工注册人员须持有相应工种的岗位证书。
7.【单选题】一次仪表、电缆护套管、电缆的安装尽可能地远离高温工艺设备和工艺管道、对它们的影响较大的为()。
A、温差B、温度C、热量8.【单选题】蝶阀常用在()转角范围内。
9.【单选题】凸轮挠曲阀通常也叫偏心旋转阀,其流通比大,适用于高粘度或()的介质流量调节。
A、泄漏等级高B、腐蚀性C、含有少量悬浮物10.【单选题】压力变送器一般是由两大部分组成:测量部分即()和信号转换部分即(杠杆、负反馈结构和电子放大电路)。
A、测量膜盒B、特性变形C、压力传感器11.【单选题】智能阀门定位器的接线形式有()种类型。
A、1B、2C、312.【单选题】抹灰工程中表面平整度检验方法是()。
A、用2m靠尺和塞尺检查B、用水平尺和塞尺检查C、用直角检测尺检查D、用5m线,不足5m拉通线,用钢直尺检查13.【判断题】在电路中,通常把参考点的电位规定为零电位。
14.【多选题】下列哪些是密目式安全网进行贯穿实验的要点?（）A、将密目式安全网张好绑扎在实验架上与地面成45°的夹角B、将10kg重的ф48×3.5的钢管放置在其中心点上方3m处C、使钢管垂直自由落下D、将密目式安全网张好绑扎在实验架上与地面成30°的夹角E、将5kg重的ф48×3.5的钢管放置在其中心点上方3m处15.【判断题】压力校验仪主要用于检和调校各类差压变送器、低压压力变送器、调节器和记录仪等仪表的标准输入信号。
l 中国大百科全书总编辑委员会[教育]编辑委员会．中国大百科全书卷．北京：中国大百科全书出版社，19852 中国大百科全书总编辑委员会[自动控制与系统工程]编辑委员会．中国大百科全书——自动控制与系统工程卷．北京：中国大百科全书出版社，19913 罗福午．土木工程(专业)概论．武汉：武汉工业大学出版社20004 (日)相良节夫．基础自动制御．东京：森北出版株式会社，19785 万百五．中国古代自动装置．取自《中国大百科全书——“自动控制与系统工程”卷》，19916 刘仙洲．中国机械工程发明史．北京：科学出版社，19657 Needham，J．，Clerks and Craftsmen in China and the bridge：At the University Press，19708 万百五，凌维侯．自动化技术史．取自《中国大百科全书——“自动控制与系统工程”卷》．19919 吴蕴章．自动控制理论基础．西安：西安交通大学出版社，1999 l0 蔡自兴．智能控制——基础与应用．北京：国防工业出版社，1998 1l Lauer，H．，Lesnick，R and Matson，L．E．，Servomechanism Fundamentals．New York：McGraw—Hill Book Co．，Inc．，194712钱学森，宋健．工程控制论(修订版)，北京：科学出版社，1980 13 [英]M．G．辛，[法)A．铁托里，周赋等译．大系统的最优化及控制工业出版社，198314钱学森，刘再复．文艺学、美学与现代科学．北京：中国社会科学出版社，198615 王雨田．控制论、信息论、系统科学与哲学．北京：中国人民大学出版社，198616 王平洋．现代电力系统自动化与电子计算机的应用与发展．北京：水利电力出版社，198617 汪应洛，陶谦坎．系统工程及其应用．北京：科学出版社，1990 18汤兵勇等环境系统工程方法．北京：中国环境科学出版社，1990 19施仁，刘文江．自动化仪表与过程控制．北京：电子工业出版社，199120冯纯伯．自动化技术．南京：江苏科学技术出版社．19932l戴绪愚，张开逊等．现代高技术丛书——自动化技术．上海：上海科学技术出版社．199422杨嘉墀．航天器轨道动力学与控制23陈士橹．航天器姿态动力学与控制．北京：宇航出版社，199824邵惠鹤．工业过程高级控制．上海：上海交通大学出版社，1997 25 丁飚，章以均，刘新良．人类手、脚，脑的延伸——自动化新技术(构造未来的高技术丛书10)．北京：金盾出版社／科学出版社．1998 26金以慧，郭仲伟．过程系统控制与管理．北京：中国石化出版社，199827蒋慰孙，俞金寿．过程控制工程(第二版)．北京：中国石化出版社，199928孙自强．生产过程自动比及仪表．武汉：武汉工业大学出版社，199929徐延万．弹道导弹、运载火箭控制系统设计与分析．北京：宇航出版社，199930侯志林．过程控制与自动化仪表．北京：机械工业出版社，2000 3l 邵裕森，戴先中．过程控制工程．北京：机械工业出版社，2000 32 张建钢，胡大泽．数控技术．华中科技大学出版社，200033于功弟．2l世纪工业的主导——CIMS．电脑开发与应用，1994．7(3) 34赵欣宇，柴天佑，赵新力．CIMS与CIPS体系结构对比分析的研究．信息与控制，1998，27(4)35 曲润涛，彭健，杜秀华．CIMS和CIPS中关键技术的比较．化工自动化及仪表，1998，25(5)36丁立言．运输技术的新发展——智能交通运输系统．物流技术与应用，1998，3(2)37王亦兵，韩曾晋，贺国光．城市高速公路交通控制综述．自动化学报，1998，24(4)38王平洋．电力系统自动化与智能技术．电力系统自动化，1998，22(1)39郑应平，张冬梅．智能交通系统(1TS)建模与控制问题．《公路交通科技》，1999，16(2)40朱学峰．过程控制技术的发展、现状与展望．测控技术，1999，18(7)41陈火根，杜立贤．智能建筑中的楼宇自动化控制系统．能源工程，2000(6)42俞波．智能建筑及楼宇自动化初探．电力现代化设备，1998(1) 43任国梁．智能大厦——建筑智能化的趋势．工程建设与设计，1998(3)44董秀峰．智能大厦3A系统的基本体系结构．电信科学，1997，13(7) 45黄晖，李家滨，张尧弼．楼宇自动化系统的设计与实现．小型微型计算机系统，i996．17(2)46王兆安等．关于电气工程与自动化专业教学内容和课程体系改革的思考．高等工程教育研究，1999年增刊47刘位申．张莲芳．人工智能及其应用．北京：科学技术文献出版社48 张际先．神经网络及其在工程中的应用．北京：机械工业出版社49孙炳达，梁志昆．自动控制原理．北京：机械工业出版社50廖炯生．机器人的可靠性维修性安全性．北京：科学出版社5l 石书济．飞行器测控系统：看不见的领航员．北京：国防工业出版社．199952何克忠，王宏．智能移动机器人技术研究．机器人技术与应用53 宗光华．爬壁机器人技术应用．机器人技术与应用，199854 刘淑霞．赵言飞．王炎．高楼壁面清洗机器入及相关技术的研究．自动化博览。
自动化仪表专业技术比武知识试卷注 意 事 项1、考试时间：150分钟。
2、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。
3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。
4、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关的内容。
5、考试开始后1小时内不得交卷。
一、判断题(第1题～第40题。
将判断结果填入括号中。
正确的填“√”，错误的填“×”。
每题0.25分，满分10分。
)1. ( )班组交接班记录必须凭旧换新。
2. ( )ISO9000族标准中，质量审核是保证各部门持续改进工作的一项重要活动。
3. ( )在计算机应用软件Excel 中“COUNTIF( )”函数的作用是计算某区域满足条件的单元格数。
4. ( )电容器具有隔断直流、通过交流的特性，即“隔直通交” 特性。
5. ( )在门电路中二极管的作用同开关的作用类似。
6. ( )可控硅元件也可以用来构成半波整流电路，其主回路与二极管构成的半波整流电路一样。
7. ( )时间常数T 可以反映被控变量变化的快慢，在输出相同的情况下，时间常数越大，说明变化的速度越快。
8. ( )测量结果与真实值接近程度的量称为测量精度，测量精度一般用最大相对百分误差的倒数表示。
9. ( )数字式仪表的灵敏度是这样定义的，数字式仪表不同量程的分辨力是不同的，相应于最低量程的分辨力称为该表的最低分辨力，也叫灵敏度。
10. ( )转子流量计在实际测量液体流量时，当采用耐酸不锈钢作为转子材料时，它的密度为ρZ =7.9g/cm 2，水的密度为ρ0 =1.0g/cm 2，则体积质量流量的换算系数是()ff M ff Q K K ρρρρ−=−=9.79.69.79.611. () 测量值小数点后的位数越多，测量越精确。
12. ( )由于进行冰点的测量，所以只要将热电阻插入绝缘的套管中就可以了，不必采取其它措施。
13. ( )三通电磁阀按工作状态分为常开型和常闭型两种。
《自动化技术与应用》2005年第24卷第2期仪器仪表与检测技术InstrumentationandMeasurement
非接触IC卡手持读写器上验卡软件的开发廖 昕,张阿卜,莫登耀(厦门大学自动化系,福建 厦门 361005)
摘要:本文介绍了在G-6102手持智能读写器上开发的一套验卡软件系统。所开发的系统能够实现读卡、写卡、管理验卡数据以及与上位机的数据通信等功能,解决了一些娱乐场所验票地点灵活多变,固定设备难以满足其需求的问题。关键词:手持读写器;非接触;验卡系统中图分类号:TP311152 文献标识码:B 文章编号:100327241(2005)0220066203
DevelopmentoftheTicket-CheckedSoftwareofaHand-HeldSmartCardReadΠWriteDeviceLIAOXi-xin,ZHANGA-bu,MODeng-yao(AutomationDepartment,Xia’menUniversity,Xia’men361005,China)Abstract:Thispaperintroducesaticket-checkedsystemwhichisdevelopedforG-6102hand-heldsmartcardreadΠwritedevice.Thissystemcanread,write,andmanagethedataontheICcard,andcanalsocommunicatewithPC.Furthermore,thissystemresolvetheproblemthatthefixedticket-checkeddeviceisinefficientwhentheticket-checkedsiteisnotfixed.Keywords:Hand-heldreadΠwritedevice;Contactless;Ticket-checkedsystem
1 引言近几年来,IC(集成电路)智能卡以其高度的信息集成、安全性,正在逐步融入当今信息技术的主流。越来越多的行业,如交通运输业、金融业等都用这种智能卡来代替以往的门票、出入证等。目前经常接触到的智能IC卡有两种:接触式的和非接触式的[1]。其中使用较广泛的是非接触式IC智能射频卡,此类卡是根据射频感应原理产生的,其核心是PHILIPS公司的MIFARE技术。它的读写只需将卡放在读写器一定的距离内就能实现数据交换,无须任何接触,使用起来方便简单。目前市场上使用的大部分射频IC卡的读卡器在读卡过程中都必须通过数据线与计算机数据系统相连,读卡得到的数据是实时地传到数据库中,读卡器本身并不能记录有关数据。由于操作过程中都连着数据线,所以大部分厂商都把读卡器设计成不易移动的、不轻便的读卡机,一旦安装好了就不随便变动位置。在普通的门禁系统中,出入口一般是固定的,这类读卡机应用起来是很方便的;但是,对于游乐园等一些娱乐场所而言,他
收稿日期:2004-08-05
们的游客出入口不但在位置上是经常变化而且在数量上也是视客流量而临时增减的,这样一来那些必需与固定设备实时相连的读卡机就显得灵活性不够。G-6102智能卡手持读写器就是一种高可靠性、低能耗、可选多功能模块的终端设备,而且其本身具有一定的数据存储空间,可实时脱机进行数据处理。在读卡过程中无需与数据库有线连接,在加上体积小巧,携带方便,
能弥补固定式读卡机的不足,非常适合前面提到的一些活动场所使用。在本文介绍的就是在此设备上用C语言开发的一个验票软件。
2 智能卡读写器介绍G-6102是一款先进的由电池提供电源的智能卡读写设备。使用摩托罗拉32位龙珠CPU,内带1～8Mbytes的闪存和8M的DRAM;标准输入设备是键盘(20键)和轮拨;标准输出设备是一个128×64的点阵LCD显示器,外加一个图标显示行;它的串行通讯端口是一个标准的RS-232串行端口和一个默认的IR端口。具体硬件各主要功能结构图如图1[2]。并且读写器所
带的开发环境为软件开发人员提供了丰富的API,开发人员可66|TechniquesofAutomation&Applications
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以根据实际情况设计出不同的智能卡应用软件。
图1 硬件主要功能模块图关键在于手持读写器内有1Mbytes的FLASHROM,其中除去BIOS、字库及用户程序占用部分空间外,还有大量空间可供用户存储数据[3]。软件开发人员可以在这块空间内建立一定格式的数据库,用来存储已经从智能卡上读到的且还没有上传到计算机数据库中的数据。这从根本上解决了普通固定式读卡器脱离计算机数据库就无法工作的缺陷,从而实现了脱机读卡。
3 验票软件设计3.1 程序流程设计此验卡软件是针对游乐园内的实际情况而设计的。在一个游乐园内往往有多个不同的景点,而出售的门票有所有景点的通票、若干个景点的联票、单个景点的门票或会员年票等。这个软件就是在读卡器硬件基础上设计的,适合不同票种的验票软件。与普通验卡软件不同的地方在于此软件提供了两种验卡方式:联机验卡和脱机验卡。其中脱机验卡是手持读写器在与上位机不连接的情况下进行验卡处理,并将所得到的数据存在手持读写器闪存中的数据库里头;联机验卡是手持读写器与上位机直接相连进行验卡处理,将所得到的数据直接通过串口传输给上位机。在整个验卡过程中,读写器在开始执行验卡任务之前,必须先进行一系列系统信息的初始化:将一些原始信息下载到读写器上,包括景点信息、游客的黑名单等数据;还可以设置娱乐景点里的表演场次和每个场次所能容纳游客的最大数目;因为时间是验卡的一个关键依据信息,所以还必须将读写器上的时间校准,这是不允许操作人员手工设置的,而是通过与电脑系统的串口通信来自动校准。信息初始化后,就可以开始进行验卡操作,其中包括脱机验卡和联机验卡。最终还必须将验卡所得的数据上传给电脑系统,存入数据库中。主程序由脱机验卡、联机验卡、数据处理等功能子程序组成。;数据处理包括下载一些验卡所需的用户数据和将脱机验卡所得的数据上传给上位机。另外还提供其他一些信息显示的辅助功能。验卡流程如图1。
图2 验卡软件流程3.2 程序实现软件开发的主要编写语言是GNUCΠC++,而主要的开发工具是GNUm68k。在整个程序中,读写智能卡、数据库处理和手持机与上位机的串口通信这三部分功能是技术实现要点。这些功能的实现主要靠手持读写器的开发环境中所提供的丰富的API函数来实现。3.2.1 读写非接触射频IC卡利用G-6102手持读写器内置的非接触卡接口模块,以及开发平台所提供的与Mifare卡进行数据交换的库函数就可以实现非接触卡的可靠读写。要注意的是因为非接触卡的读写访问非常耗电,所以不能长时间的使用读写接口,必须指定一定的读写卡时间,在要求时间之外就关闭读写接口,延长手持机的使用时间。(1)首先必须对非接触卡的读写接口进行初始化。
if(InitMC530(TYPEAISO14443)!=MIOK){ΠΠ进行接口初始化 puts(”卡接口错误”);ΠΠ若初始化失败,则显示失败信息}(2)通过读卡器与非接触卡之间的消息询问,选定所要读写
的卡。因为有可能在读写器的读写范围内有不止一张的非接触卡,这时读写器仅会选定一张进行读写。if((TempStatus=CardTypeARequest(PICCREQIDL,ATQ))!=MIOK)
return(TempStatus);
if((TempStatus=CardTypeAAnticollLevel1(PICCsnr))!=MIOK)
return(TempStatus);
if((TempStatus=CardTypeASelectLevel1(PICCsnr,ATS))!=MIOK)
return(TempStatus);
if(ATS[0]!=0x08){
TempStatus=MIERRORCARDTYPE;
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return(TempStatus);}(3)规定读写卡的限定时间。这部分可以根据不同系统的实际要求来设定智能卡读写时间的长短,比如在此验卡系统中通过程序设定每次读写卡的最长时间设置为8秒,即每次验卡中读写接口的打开时间不超过8秒,若8秒后还没有读(写)到卡,则系统自动关闭读写接口,从而节省电量消耗。具体实现可以通过一个循环来完成,读写接口每秒就对卡进行一次信息询问。For(i=0;i<8;i++){ if(!SPTread()){ΠΠSPTread()为读卡程序,读卡成功返回1,失败返回0 SPTset(DELAY1S);ΠΠ延迟一秒时间 ΠΠ可加入其它操作代码 }}(4)读写非接触卡。if((TempStatus=CardMFCAuthKey(authmode,PICCsnr,key,BLOCKNOCARDINFO))!=MIOK) return(TempStatus);ΠΠ根据密码取得读写的权限if((TempStatus=CardMFCRead16Bytes(BLOCKNOCARDINFO,rdata))!=MIOK) return(TempStatus);ΠΠ读卡(5)关闭读写器读写接口。MC530Off();3.2.2 存取数据库记录读写器开发平台提供了功能丰富的数据库处理API,而且也在闪存中为用户数据留有足够的空间,因此应用程序可以方便的进行数据管理。由于闪存只能成块擦除(64K字节Π块),不能单独对某一字节进行擦除,所以在建立数据库时指定数据库的大小是以块为单位的,而且限制了最大的数据库容量不能大于5块(64K×5=320K),这是开发过程中必须注意的。(1)定义一个共用体来规定数据库中记录的格式#defineDBLENCARDTYPE9typedefunion{ structinfsite{ unsignedcharCardTypeNo[LENCARDTYPENO];ΠΠ每个记录中有卡号 unsignedcharCardTypeName[LENCARDTYPENAME];ΠΠ记录中有卡名称 }infsiteobj; charinfbuf[DBLENCARDTYPE];}typcardtype;ΠΠ这个共用体定义了卡类型数据库中每条用户数据的格式(2)建立数据库DBformatdb(0,5,sizeof(typcardtype)); ΠΠ建立了一个数据库ID为0,大小为5个数据块的数据库(3)存取数据
