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時(shí)間:2022-11-03 11:06:09
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近年來,伺服電機(jī)控制技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化、智能化三個(gè)方向發(fā)展。作為數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu),伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)等集為一體,并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步,經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流,進(jìn)而到交流的發(fā)展歷程。本文對(duì)其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)作簡(jiǎn)要探討。
一、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)
(一)開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)不設(shè)檢測(cè)反饋裝置,不構(gòu)成運(yùn)動(dòng)反饋控制回路,電動(dòng)機(jī)按數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖工作,對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差沒有檢測(cè)反饋和處理修正過程,采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件,機(jī)床的位置精度完全取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度和機(jī)械部分的傳動(dòng)精度,難以達(dá)到比較高精度要求。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能很高,運(yùn)動(dòng)部件的速度受到限制。但步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低,且其控制電路也簡(jiǎn)單。所以開環(huán)控制系統(tǒng)多用于精度和速度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。
(二)全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由比較環(huán)節(jié)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器,進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和直線位移測(cè)量裝置組成。對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)量具有檢測(cè)與反饋修正功能,采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件??梢圆捎弥苯影惭b在工作臺(tái)的光柵或感應(yīng)同步器作為位置檢測(cè)器件,來構(gòu)成高精度的全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的直線位移檢測(cè)器安裝在移動(dòng)部件上,其精度主要取決于位移檢測(cè)裝置的精度和靈敏度,其產(chǎn)生的加工精度比較高。但機(jī)械傳動(dòng)裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素,對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大影響,使閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)安裝調(diào)試比較復(fù)雜。因此只是用在高精度和大型數(shù)控機(jī)床上。
(三)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理與全閉環(huán)伺服系統(tǒng)相同,同樣采用伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件,可以采用內(nèi)裝于電機(jī)內(nèi)的脈沖編碼器,無刷旋轉(zhuǎn)變壓器或測(cè)速發(fā)電機(jī)作為位置/速度檢測(cè)器件來構(gòu)成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng),其系統(tǒng)的反饋信號(hào)取自電機(jī)軸或絲桿上,進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置處于反饋回路之外,其剛度等非線性因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有影響,安裝調(diào)試比較方便。機(jī)床的定位精度與機(jī)械傳動(dòng)裝置的精度有關(guān),而數(shù)控裝置都有螺距誤差補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償?shù)软?xiàng)功能,在傳動(dòng)裝置精度不太高的情況下,可以利用補(bǔ)償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環(huán)伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用很廣。
二、伺服電機(jī)控制性能優(yōu)越
(一)低頻特性好。步進(jìn)電機(jī)易出現(xiàn)低速時(shí)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象,運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機(jī)械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能,可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn),便于系統(tǒng)調(diào)整。
(二)控制精度高。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。例如松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī),對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言,驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。
(三)過載能力強(qiáng)。步進(jìn)電機(jī)不具有過載能力,為了克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩,選型時(shí)需要選取額定轉(zhuǎn)矩比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大很多的電機(jī),造成了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。而交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力,例如松下交流伺服系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的三倍,可用于克服啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。
(四)速度響應(yīng)快。步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的速度響應(yīng)較快,例如松下MSMA400W交流伺服電機(jī),從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速僅需幾毫秒。
(五)矩頻特性佳。步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)矩會(huì)急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。三、伺服電機(jī)控制展望
(一)伺服電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)加工技術(shù)的高速高精化。80年代以來,數(shù)控系統(tǒng)逐漸應(yīng)用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件。交流伺服電機(jī)內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu),幾乎不需維修,體積相對(duì)較小,有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前交流伺服系統(tǒng)已在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服系統(tǒng)。在當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)中,交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。由此產(chǎn)生了應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給和主軸裝置上的交流數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。隨著微處理器和全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算速度大大提高,采樣時(shí)間大大減少。硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂坪螅蟠蟮靥岣吡怂欧到y(tǒng)的性能。例如OSP-U10/U100網(wǎng)絡(luò)式數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制環(huán)就是一種高性能的伺服控制網(wǎng),它對(duì)進(jìn)行自律控制的各個(gè)伺服裝置和部件實(shí)現(xiàn)了分散配置,網(wǎng)絡(luò)連接,進(jìn)一步發(fā)揮了它對(duì)機(jī)床的控制能力和通信速度。這些技術(shù)的發(fā)展,使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng),大大推動(dòng)了高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。
另外,先進(jìn)傳感器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也極大地提高了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和定位精度。交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一般選用無刷旋轉(zhuǎn)變壓器、混合型的光電編碼器和絕對(duì)值編碼器作為位置、速度傳感器,其傳感器具有小于1μs的響應(yīng)時(shí)間。伺服電動(dòng)機(jī)本身也在向高速方向發(fā)展,與上述高速編碼器配合實(shí)現(xiàn)了60m/min甚至100m/min的快速進(jìn)給和1g的加速度。為保證高速時(shí)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)更加平滑,改進(jìn)了電動(dòng)機(jī)的磁路設(shè)計(jì),并配合高速數(shù)字伺服軟件,可保證電動(dòng)機(jī)即使在小于1μm轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也顯得平滑而無爬行。
(二)交流直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給技術(shù)已趨成熟。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”兩種類型。傳統(tǒng)的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高,實(shí)現(xiàn)高速化的成本相對(duì)較低,所以目前應(yīng)用廣泛。使用滾,珠絲杠驅(qū)動(dòng)的高速加工機(jī)床最大移動(dòng)速度90m/min,加速度1.5g。但滾珠絲杠是機(jī)械傳動(dòng),機(jī)械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙,相應(yīng)會(huì)造成運(yùn)動(dòng)滯后和非線性誤差,所以再進(jìn)一步提高滾珠絲杠副移動(dòng)速度和加速度比較難了。90年代以來,高速高精的大型加工機(jī)床中,應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式。它比滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運(yùn)動(dòng)慣量更小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能更佳,運(yùn)行更平穩(wěn)、位置精度更高等優(yōu)點(diǎn)。且直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),不需中間機(jī)械傳動(dòng),減小了機(jī)械磨損與傳動(dòng)誤差,減少了維護(hù)工作。直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與滾珠絲杠傳動(dòng)相比,其速度提高30倍,加速度提高10倍,最大達(dá)10g,剛度提高7倍,最高響應(yīng)頻率達(dá)100Hz,還有較大的發(fā)展余地。當(dāng)前,在高速高精加工機(jī)床領(lǐng)域中,兩種驅(qū)動(dòng)方式還會(huì)并存相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間,但從發(fā)展趨勢(shì)來看,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所占的比重會(huì)愈來愈大。種種跡象表明,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)在高速高精加工機(jī)床上的應(yīng)用已進(jìn)入加速增長(zhǎng)期。
參考文獻(xiàn):
鑒于目前所實(shí)施的階梯峰谷電價(jià)和將來的實(shí)時(shí)電價(jià)政策,文中設(shè)計(jì)的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動(dòng)終端,兩個(gè)裝置通過無線通信構(gòu)成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動(dòng)終端,互動(dòng)終端實(shí)時(shí)顯示家庭用電和電價(jià)情況,互動(dòng)終端根據(jù)電價(jià)情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案,在滿足用戶用電需求的前提下,智能控制室內(nèi)各電器工作屬性,用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對(duì)節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整,最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出,實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。
智能插座
智能插座是基于光纖復(fù)合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設(shè)備,實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò),對(duì)家庭用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理,在執(zhí)行通斷電操作、獲得家電狀態(tài)信息的同時(shí)兼插座使用。
1智能插座主要功能
1)對(duì)家用電器的用電量進(jìn)行計(jì)量,并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數(shù),將所需數(shù)據(jù)上傳至家庭互動(dòng)終端;2)利用無線等通信方式,接收互動(dòng)終端下發(fā)的控制指令,對(duì)家用電器執(zhí)行通斷電操作,在家電進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)切斷電源,達(dá)到消除待機(jī)能耗、節(jié)能省電的目的。
2智能插座硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)智能插座的功能,硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示,智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時(shí)鐘和存儲(chǔ)模塊等。
1)控制管理模塊
智能插座在功能上要求較低,但安裝數(shù)量較多,因此在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性著重考慮,可選用ATMEL公司的AT89S52。
2)電能計(jì)量模塊
用于監(jiān)測(cè)電器當(dāng)前的工作狀態(tài),如實(shí)際功率、電壓、電流等,可采用計(jì)量芯片ATT7022B。
3)開關(guān)模塊
智能插座內(nèi)部的繼電器來控制家用電器電源的通斷,微處理器接收到通斷電指令后,令繼電器吸合或斷開。
4)通信模塊
選擇ZigBee微功率無線技術(shù),通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片,CC2530能以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)和接收控制器的指令。
家庭互動(dòng)終端
用戶通過家庭互動(dòng)終端了解室內(nèi)用電信息,互動(dòng)終端根據(jù)電價(jià)情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案,在滿足用戶用電需求的前提下,用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對(duì)節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整。互動(dòng)終端根據(jù)用電方案對(duì)各用電器進(jìn)行控制,最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出,實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。
1家庭互動(dòng)終端主要功能
1)接收智能插座發(fā)送的電器用電數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù),以及上述數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。2)為用戶提供平臺(tái),用戶通過互動(dòng)終端查詢家庭用電信息及其它相關(guān)信息。3)用戶設(shè)定電器控制指令,互動(dòng)終端讀取用戶下達(dá)的條件并處理后將控制指令發(fā)送給各與家用電器連接的智能插座,從而控制家用電器的開關(guān)狀態(tài)。對(duì)信息家電的調(diào)控可以不只是簡(jiǎn)單地開、關(guān)控制,設(shè)定的調(diào)控選項(xiàng)包括開關(guān)的控制、溫度的設(shè)置、風(fēng)速和模式的設(shè)置等,能夠達(dá)到取代家電遙控器的作用。
2家庭互動(dòng)終端硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)家庭互動(dòng)終端的功能,硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示,互動(dòng)終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時(shí)鐘和存儲(chǔ)模塊等。
1)控制管理模塊
家庭互動(dòng)終端需要處理大量信息,因此需要一個(gè)性能優(yōu)異的芯片才能保證其高效穩(wěn)定工作,選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。
2)LCD與按鍵模塊
該模塊包括按鍵、LCD及其驅(qū)動(dòng)3個(gè)部分,互動(dòng)終端將接收到的家電用電信息、每天的實(shí)時(shí)電價(jià)經(jīng)過處理以圖表的形式展現(xiàn)給用戶。
3)通信模塊
互動(dòng)終端的通信模塊與智能插座類似,負(fù)責(zé)向智能插座發(fā)送控制指令和接收智能插座采集的數(shù)據(jù)。
4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊
互動(dòng)終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包含微處理器的鐵電存儲(chǔ)器和LCD液晶屏的顯存。
軟件設(shè)計(jì)
1初始化設(shè)置
目前的居民電價(jià)政策主要是階梯峰谷電價(jià),隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,還會(huì)采用實(shí)時(shí)電價(jià)政策。根據(jù)不同的電價(jià)政策,設(shè)計(jì)的裝置為用戶提供不同的能效服務(wù),用戶在使用裝置時(shí)可以根據(jù)具體的電價(jià)政策選擇裝置的工作模式。對(duì)于階梯峰谷電價(jià)參數(shù)的初始化輸入,用戶能將各階梯電量、各階梯的調(diào)價(jià)電費(fèi)、峰谷時(shí)段輸入到互動(dòng)終端。互動(dòng)終端LCD提供界面,用戶根據(jù)界面提示通過按鍵依次輸入各參數(shù)值;對(duì)于實(shí)時(shí)電價(jià),用戶只需選定后互動(dòng)終端便進(jìn)入工作狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)電價(jià)的采集。實(shí)現(xiàn)流程圖如圖4所示。
2信息獲取及存儲(chǔ)
2主動(dòng)測(cè)量控制儀的工作電路設(shè)計(jì)
2.1振蕩器電路的設(shè)計(jì)振蕩器電路的設(shè)計(jì)見圖6。由于在設(shè)計(jì)時(shí)始終使L0在整個(gè)工作區(qū)域內(nèi)大于3.6mH,故實(shí)際工作時(shí),選用了右半邊曲線,即隨著工件內(nèi)孔的磨削,L0逐漸地增大,而USC則逐漸地減小,至此,被加工工件尺寸的變化就轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓敵隽恕?.3電信號(hào)的處理電信號(hào)的處理可用圖5所示的框圖來表示。振蕩器作為L(zhǎng)C串聯(lián)諧振回路的交流電源,產(chǎn)生幅度(有效值)為1.1V,頻率為20kHz的正弦波,采用的是LC回路選頻振蕩。整個(gè)振蕩器分三級(jí):第一級(jí)由晶體管BG101及選頻回路(振蕩線圈T1的初級(jí)及電容C104)構(gòu)成;第二級(jí)由晶體管BG102、BG103構(gòu)成的復(fù)合管所組成的功率放大級(jí)組成,這樣可以提高振蕩器的帶負(fù)載能力;第三級(jí)是由大功率晶體管BG104所組成的輸出級(jí)。開機(jī)后,+12V電壓經(jīng)過電阻R101限流,使穩(wěn)壓管產(chǎn)生6V的穩(wěn)定電壓,流過穩(wěn)壓管D101的電流。這一穩(wěn)定的6V電壓作為振蕩管BG101集電極的電源,C101的作用是消除穩(wěn)壓管工作時(shí)的噪聲。這一6V的電壓經(jīng)過電阻R102的作用使BG101基極電位升高,基極電位的升高使發(fā)射極的電位也升高,發(fā)射極通過發(fā)射極電阻R103使選頻回路得電,于是,LC選頻回路就開始產(chǎn)生電磁振蕩,產(chǎn)生各種高次諧波。而其他頻率的振蕩則被抑制掉了。由于振蕩線圈的初級(jí)是在同一個(gè)磁芯上相同方向連續(xù)繞制而成的,所以任何瞬間點(diǎn)B的電壓都比點(diǎn)A的電壓高。正反饋電容C103的作用是使BG101的基極電壓繼續(xù)上升,這樣就形成了正反饋的作用,故振蕩器得以工作。電容C102與電阻R103的作用均是負(fù)反饋,用以改善正弦波的波形。正弦波經(jīng)振蕩線圈耦合到次級(jí),送到后級(jí)功率放大,電阻R104與電阻R105構(gòu)成BG102的直流偏置電路,BG102的基極電壓:由于BG103發(fā)射極電位為5.14V,而正弦波的最大值為槡1.12=1.56V,故二極管D102始終處于導(dǎo)通狀態(tài),其作用是隔離,使信號(hào)無法倒流,電容C110將輸出波形中的直流分量隔去,使送到傳感器中去的為不含直流成分的正弦波。另外,電容C108、電位器W102組成基準(zhǔn)點(diǎn)取樣電路,基準(zhǔn)點(diǎn)的大小可調(diào)整W102得到,基準(zhǔn)點(diǎn)的大小決定了傳感器的前行程量(前行程量為控制儀電表示值,為0μm時(shí)二測(cè)點(diǎn)之間的距離與傳感器為自由狀態(tài)時(shí)二測(cè)點(diǎn)之間距離差的絕對(duì)值)。傳感器電壓線圈的信號(hào)經(jīng)耦合線圈T2,由信號(hào)取樣電位器W104的中心抽頭輸出。輸出信號(hào)也是純凈的正弦波,其幅度隨被加工工件尺寸的變化而變化。
2.2振蕩器輸出信號(hào)的整流濾波振蕩器輸出信號(hào)的整流濾波電路見圖9。由于輸出指示電表采用的是直流電流表,故需把電位器Wl04中心抽頭輸出的正弦波整流成直流信號(hào),才能去電表指示,二極管D201A與二極管D202A及電容C204、C205就組成了整流濾波電路,三極管BG201、BG202組成的復(fù)合管如前所述一樣是功率放大器,信號(hào)經(jīng)電容C201耦合至BG201的基極,基極電位。信號(hào)由BG202的發(fā)射極輸出,該點(diǎn)的直流電位為7.2-1.4=5.8V。電容C203為隔直電容,將純凈的正弦波信號(hào)電壓送到二極管D201A、D202A去整流,電阻R204與R205組成整流二極管D202A的偏置電路,使D202A與D201A始終處于導(dǎo)通狀,導(dǎo)通后,D202A的正極電位為1.4V(直流),這樣可提高檢波的靈敏度。信號(hào)電壓由電容C204取出后,由電阻R206、R207送到相加器IC201的反相端,振蕩板上的基準(zhǔn)電壓經(jīng)過另外一路反向極性的整流濾波電路,由電容C210取出后經(jīng)電阻R216、R208也送到相加放大器的反相端,與信號(hào)電壓相加后經(jīng)運(yùn)算放大器IC201作反相放大后由運(yùn)算放大器的6腳輸出。
2.3直流輸出信號(hào)的再處理振蕩器的輸出信號(hào)經(jīng)整流濾波后,由運(yùn)算放大器IC201的6腳輸出,其輸出信號(hào)分4路,分別為高低精度量程轉(zhuǎn)換電路、指示電路、線性補(bǔ)償電路及發(fā)訊電路。運(yùn)算放大器IC201的6腳輸出的一路進(jìn)行高低精度量程的電平比較轉(zhuǎn)換,該控制儀采用單電表來代替雙電表指示,故電表指針的二次回程中,電表滿刻度所代表的量程是不同的(相差10倍),第一次回程時(shí),電表滿刻度為500μm(每小格刻度為10μm),第二次回程時(shí),電表滿刻度為50μm(每小格刻度為1μm),指針在50μm處實(shí)現(xiàn)量程的轉(zhuǎn)換。指示電路用發(fā)光二極管指示,指示高低量程擋位,指示磨削尺寸等。線性補(bǔ)償電路帶可調(diào)電位器,安裝在儀表板上供操作者調(diào)節(jié)。
發(fā)訊電路共有4擋,粗磨、精磨、光磨及到尺寸發(fā)訊,由于其發(fā)訊電路完全一樣,故只需取其中1路發(fā)訊為例,其余3路類推。由電阻R301、電位W301及電阻R302組成了發(fā)訊點(diǎn)的取樣電路,調(diào)節(jié)W301,可使該路的發(fā)訊點(diǎn)隨之而變。當(dāng)調(diào)節(jié)好W301中心抽頭的電位以后,運(yùn)放IC301的同相輸入端3腳的電位也就同時(shí)確定了,由于磨削開始時(shí),IC201的輸出端6腳的電壓總是高于IC301的3腳電平,故IC301的輸出端6腳為低電平(-12V),此時(shí)三極管BG301的發(fā)射結(jié)處于反偏,BG301不導(dǎo)通,J1不吸合,隨著磨加工的進(jìn)行,IC201的輸出端6腳(即IC301的反相輸入端2腳)的電壓逐漸下降,當(dāng)下降至IC301的2腳電壓低于3腳電壓時(shí),IC301的輸出端6腳由原來的-12V變?yōu)?12V,此時(shí),一方面使BG301的發(fā)射極處于正偏而導(dǎo)通,使繼電器J1動(dòng)作,另一方面使正反饋回路中的二極管D301導(dǎo)通,而使同相輸入端3腳的電位高于原設(shè)定值約0.23V(可通過計(jì)算得到),從而使輸出端6腳的電位更加穩(wěn)定,這樣可使機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作穩(wěn)定。此電路中,二極管D305為保護(hù)二極管,當(dāng)IC301輸出端6腳為負(fù)時(shí),D305導(dǎo)通,使三極管BG301的發(fā)射結(jié)的反偏電壓箝在0.7V,從而使BG301不至于因反偏電壓過大而損壞,二極管D309為泄放二極管,為繼電器線圈提供放電回路。
當(dāng)今世界上的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程基本上都由四個(gè)沖程組成,即進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣。利用燃料和空氣的混合氣在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體的膨脹,發(fā)動(dòng)機(jī)借助于曲柄連桿機(jī)構(gòu)通過曲軸對(duì)外輸出扭矩而作功。發(fā)動(dòng)機(jī)按照所用燃料可分成汽油機(jī)、柴油機(jī)和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī);按照點(diǎn)火方式可分成點(diǎn)燃式和壓燃式;汽油機(jī)按照空氣和燃油的比例可分成理論當(dāng)量燃燒和稀薄燃燒;按照汽油噴射地點(diǎn)可分成中央噴射、進(jìn)氣口噴射和缸內(nèi)噴射。
發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部分按其功能可分成燃油供應(yīng)系統(tǒng)、進(jìn)氣排氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)如發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)和各種泵等。
發(fā)動(dòng)機(jī)工況可分成冷起動(dòng)、起動(dòng)后、暖機(jī)、怠速、部分負(fù)荷、全負(fù)荷、加速、減速和倒拖滑行等。這些工況主要根據(jù)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速,結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)溫度(即冷卻液溫度)來區(qū)分。
2)電子控制在發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要意義
汽車電子控制始于發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制。電子控制之于1957年引入發(fā)動(dòng)機(jī)以及于1967年商品化,其初衷是為了滿足越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)要求,同時(shí)提高汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和舒適性。現(xiàn)代汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)離開了電子控制是不可思議的。電子產(chǎn)品的產(chǎn)值在整個(gè)汽車中所占的比例隨著汽車級(jí)別的提升而升高,可達(dá)30以上。
3)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制的核心問題
汽油機(jī)電子控制的核心問題是燃油定量和點(diǎn)火定時(shí)。柴油機(jī)電子控制的核心問題是燃油定量和噴油定時(shí)。
2.汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的組成
汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)跟其它電子控制系統(tǒng)一樣,也是由傳感器、電子控制單元(ECU)和執(zhí)行器組成。
1)傳感器
(1)目前汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)常用的傳感器有:
l進(jìn)氣岐管絕對(duì)壓力傳感器(提供進(jìn)氣岐管絕對(duì)壓力信息供計(jì)算負(fù)荷等)
l燃油壓力傳感器(提供油軌燃油壓力信息)
l燃油箱壓力傳感器(提供燃油箱壓力信息)
l機(jī)油壓力傳感器(提供機(jī)油壓力信息)
l冷卻液溫度傳感器提供(提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信息)
l進(jìn)氣溫度傳感器(提供進(jìn)氣溫度信息供計(jì)算空氣密度等)
l空調(diào)蒸發(fā)器溫度傳感器(提供空調(diào)蒸發(fā)器溫度信息)
l空調(diào)冷凝器溫度傳感器(提供空調(diào)冷凝器溫度信息)
l空氣流量傳感器(提供空氣流量信息供計(jì)算負(fù)荷等)
l節(jié)氣門位置傳感器(提供負(fù)荷信息、負(fù)荷范圍信息、加速減速信息)
l油門踏板位置傳感器(提供負(fù)荷信息、負(fù)荷范圍信息、加速減速信息等)
l霍爾傳感器(提供轉(zhuǎn)速信息、曲軸位置和相位信息)
l感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器(提供轉(zhuǎn)速信息和曲軸位置信息)
l燃油箱液面位置傳感器(提供燃油箱液面位置信息)
l爆震傳感器(提供發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體接收到的振動(dòng)信息)
l排氣再循環(huán)閥閥桿位移傳感器(提供排氣再循環(huán)閥開度信息)
l氧傳感器(提供過量空氣系數(shù)l是大于1還是小于1的信息)
(2)目前柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)常用的傳感器有:
l增壓壓力傳感器(提供增壓壓力信息)
l燃油壓力傳感器(提供共軌燃油壓力信息)
l機(jī)油壓力傳感器(提供機(jī)油壓力信息)
l冷卻液溫度傳感器(提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信息)
l燃油溫度傳感器(提供燃油溫度信息)
l進(jìn)氣溫度傳感器(提供進(jìn)氣溫度信息)
l排氣溫度傳感器(提供排氣口和排氣管的溫度信息)
l空調(diào)蒸發(fā)器溫度傳感器(提供空調(diào)蒸發(fā)器溫度信息)
l空調(diào)冷凝器溫度傳感器(提供空調(diào)冷凝器溫度信息)
l空氣流量傳感器(提供空氣流量信息)
l節(jié)氣門位置傳感器(提供節(jié)氣門位置信息用于排氣再循環(huán)控制)
l轉(zhuǎn)角傳感器(提供分配泵軸轉(zhuǎn)角信息)
l油門踏板位置傳感器(提供負(fù)荷信息、負(fù)荷范圍信息、加速減速信息)
l霍爾傳感器(提供轉(zhuǎn)速和曲軸相位信息)
l海拔高度傳感器(提供海拔高度信息)
l車速傳感器(提供車速信息)
l感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器(提供轉(zhuǎn)速信息和曲軸位置信息)
l燃油箱液面位置傳感器(提供燃油箱液面位置信息)
l排氣再循環(huán)閥閥桿位移傳感器(提供排氣再循環(huán)閥開度信息)
l氧傳感器(提供過量空氣系數(shù)l的具體數(shù)值)
l壓差傳感器(提供微粒物捕集器的壓差信息)
lNOX傳感器(提供排氣后處理系統(tǒng)的NOX濃度信息)
2)電子控制單元
電子控制單元(ECU)接受傳感器提供的各種信息并加以處理,根據(jù)處理向執(zhí)行器發(fā)出指令給,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施控制。電子控制單元由微型計(jì)算機(jī)和模擬電路組成。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子控制單元的信息處理量越來越大,現(xiàn)在所用的芯片已經(jīng)達(dá)到32位,晶體管數(shù)量可超過700萬個(gè),匹配參數(shù)可超過6000個(gè),針腳數(shù)目可超過150個(gè)。
3)執(zhí)行器
(1)目前汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)常用的執(zhí)行器有:
l電動(dòng)燃油泵
l電磁噴油器
l點(diǎn)火線圈
l各種怠速執(zhí)行器
l炭罐控制閥
l排氣再循環(huán)控制閥
l電動(dòng)節(jié)氣門(又稱電子油門)
l液壓回路電磁閥(用于可變氣門定時(shí)控制等)
l氣動(dòng)回路電磁閥(用于可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度控制等)
l全可變氣門電子控制執(zhí)行器
l渦輪增壓廢氣放空控制閥
l電動(dòng)二次空氣泵
l三效催化轉(zhuǎn)化器加熱執(zhí)行元件
l冷卻風(fēng)扇
l空調(diào)壓縮機(jī)電磁離合器
l發(fā)動(dòng)機(jī)上的其他輔助設(shè)備
(2)目前柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)常用的執(zhí)行器有:
l電動(dòng)輸油泵
l各種燃油噴射泵
l噴油量執(zhí)行器(集成于燃油噴射泵內(nèi))
l噴油提前角執(zhí)行器(集成于燃油噴射泵內(nèi))
l燃油切斷閥(集成于燃油噴射泵內(nèi))
l共軌高壓泵
l共軌壓力控制閥
l各種共軌噴油器
l單元噴嘴系統(tǒng)和單元泵系統(tǒng)的高壓燃油電磁閥
l熾熱塞
l排氣再循環(huán)控制閥
l電動(dòng)節(jié)氣門(又稱電子油門)
l可變氣門控制執(zhí)行器
l可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度執(zhí)行器
l渦輪增壓廢氣放空控制閥
l冷卻風(fēng)扇
l空調(diào)壓縮機(jī)電磁離合器
l發(fā)動(dòng)機(jī)上的其他輔助設(shè)備
一部分柴油機(jī)傳感器和執(zhí)行器集成于燃油噴射設(shè)備之內(nèi),因所用的柴油噴射設(shè)備而異。
3.汽油機(jī)基本的電子控制項(xiàng)目
1)燃油定量。這是汽油機(jī)最重要的電子控制項(xiàng)目。控制對(duì)象是進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣與燃油的質(zhì)量比例,由ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和冷卻液溫度等參數(shù)決定。負(fù)荷就是駕車人對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩要求,通過吸入空氣量或油門踏板位置傳遞給ECU。執(zhí)行器是電動(dòng)燃油泵和電磁噴油器。燃油定量影響汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、舒適性、排放和零部件的安全。
2)點(diǎn)火定時(shí)。點(diǎn)火定時(shí)通常用點(diǎn)火發(fā)生時(shí)活塞在壓縮沖程上止點(diǎn)之前多少度曲軸轉(zhuǎn)角,即點(diǎn)火提前角來表征,也要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和冷卻液溫度等工況參數(shù)決定。執(zhí)行器是點(diǎn)火線圈。點(diǎn)火定時(shí)同樣影響汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、舒適性、排放和零部件的安全。
3)爆震控制。汽油機(jī)爆震會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī),惡化排放和燃油經(jīng)濟(jì)性。通過電子控制避免爆震的主要途徑是減小點(diǎn)火提前角。所以爆震控制通過點(diǎn)火定時(shí)控制實(shí)施。但是過小的點(diǎn)火提前角會(huì)影響燃油經(jīng)濟(jì)性。爆震控制的目的就是使點(diǎn)火提前角保持在恰好不發(fā)生爆震的臨界點(diǎn)。
4)油箱蒸發(fā)排放物控制。油箱蒸發(fā)排放物都是碳?xì)浠衔?,是有害物質(zhì),必須利用活性炭罐加以吸附,并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用新鮮空氣清洗活性炭罐。清洗氣流通過進(jìn)氣管送入氣缸燃燒。并不是任何工況下都可以進(jìn)行清洗,所以要利用炭罐控制閥對(duì)清洗氣流加以控制。
4.柴油機(jī)基本的電子控制項(xiàng)目
柴油機(jī)基本的電子控制項(xiàng)目就是燃油定量和噴油定時(shí)。這兩者都由噴射設(shè)備根據(jù)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和冷卻液溫度等信息控制。這里,負(fù)荷信息由油門踏板傳感器提供。如果說汽油機(jī)可以采用,也可以不采用油門踏板位置傳感器的話,那么柴油機(jī)必須采用。
5.?dāng)U展的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制項(xiàng)目
1)擴(kuò)展的汽油機(jī)電子控制項(xiàng)目
l可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性。
l可變氣門電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性,降低有害物質(zhì)排放。
l增壓壓力電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)排放。
l排氣再循環(huán)電子控制。用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物排放。
l二次空氣電子控制。用于滿足歐4以上法規(guī)對(duì)碳?xì)浠衔锖鸵谎趸寂欧诺囊蟆?/p>
l三效催化轉(zhuǎn)化器燃油加熱或電加熱電子控制。用于滿足歐4以上法規(guī)對(duì)排放的要求。
l停車-起動(dòng)運(yùn)行電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和滿足歐4以上法規(guī)對(duì)排放的要求。
l氣缸封閉和氣門封閉電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)排放。
l噴油壓力和噴油定時(shí)控制。用于汽油直噴,提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)排放。
2)擴(kuò)展的柴油機(jī)電子控制項(xiàng)目
l噴油壓力電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)排放。
l噴油規(guī)律電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)和噪聲排放。
l多次噴油電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)和噪聲排放。
l可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性。
l可變氣門電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性,降低有害物質(zhì)排放。
l增壓壓力電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)排放。
l排氣再循環(huán)電子控制。用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物排放。
l停車-起動(dòng)運(yùn)行電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和滿足歐4以上法規(guī)對(duì)排放的要求。
l氣缸封閉和氣門封閉電子控制。用于提高發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)排放。
l微粒物捕集器再生電子控制。用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)微粒物排放。
6.展望和結(jié)語
1)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)是一個(gè)非常有潛力的市場(chǎng)。隨著排放法規(guī)的逐步趨嚴(yán)和燃油經(jīng)濟(jì)性要求的逐步提高,發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)正在飛速發(fā)展,新的電子控制技術(shù)還在不斷涌現(xiàn)。
中小型變電站的聯(lián)絡(luò)線路兩側(cè)都裝設(shè)油斷路器。對(duì)于35KV、10KV油斷路器的控制,典型設(shè)計(jì)是在電站側(cè)裝設(shè)同期裝置,在變電站側(cè)只設(shè)普通合閘回路,普通合閘回路的原理如圖1所示:操作控制開
關(guān)SA,其②-④觸點(diǎn)接通,經(jīng)過防跳繼電器的常閉觸點(diǎn)KM2和斷路器的常閉觸點(diǎn)DL,接通合閘接觸器線圈HO,使斷路器合閘。這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,常為工程設(shè)計(jì)人員所采用。在具體操作中,按先合變電站側(cè)斷路器、再合對(duì)側(cè)斷路器的操作順序進(jìn)行。但在小水電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中,因受地形、容量等技術(shù)條件的限制,建設(shè)不甚規(guī)范,特別是有些聯(lián)絡(luò)線路上還接有負(fù)載,當(dāng)出現(xiàn)某種故障造成變電站側(cè)油斷路器跳閘,此時(shí)的對(duì)側(cè)斷路器可能還在合閘位置,如要對(duì)聯(lián)絡(luò)線路進(jìn)行合閘,因不知對(duì)側(cè)是否有電,必須等到調(diào)度命令或接到匯報(bào)后才能進(jìn)行操作,加至有些地段通訊不暢,經(jīng)常耽誤時(shí)間,影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電;由于典型回路本身不能檢測(cè)線路是否有電壓,又無防范不規(guī)范操作的技術(shù)措施,如果誤操作SA發(fā)出合閘命令,就會(huì)造成非同期合閘事故,給人們生命財(cái)產(chǎn)帶來重大損失。
1.2改正后的合閘回路
為了防止事故的發(fā)生,對(duì)原典型合閘回路進(jìn)行了如下改進(jìn)(見圖1中虛線所示):即在線路電壓互感器二次側(cè)增設(shè)一只電壓繼電器KV,用以檢測(cè)線路電壓,并將其常閉觸點(diǎn)KV1串入本站油開關(guān)合閘回路中。當(dāng)線路有電壓時(shí),就是誤操作SA發(fā)出了合閘命令,因KV1觸點(diǎn)斷開了合閘操作回路,無法啟動(dòng)合閘接觸器,達(dá)到了防止非同期合閘的目的。同時(shí),考慮到聯(lián)絡(luò)線路的可靠性,在KV1觸點(diǎn)兩端設(shè)計(jì)并聯(lián)一連接片LP,以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負(fù)荷時(shí)好操作。正常情況下,連接片LP處在斷開位置。
還將電壓繼電器的常開觸點(diǎn)KV2與合閘位置繼電器HWJ的常閉觸點(diǎn)(或跳閘位置繼電器TWJ的常開觸點(diǎn))串聯(lián),以接通“線路有電壓”光字牌的信號(hào)回路,當(dāng)斷路器在斷開位置,線路有電壓,該光字牌亮,提醒運(yùn)行人員不得進(jìn)行合閘操作。在信號(hào)回路中,串聯(lián)跳(合)閘位置繼電器觸點(diǎn)的作用是為了在該線路運(yùn)行時(shí)斷開光字牌,以免光字牌長(zhǎng)期帶電。電壓繼電器KV可選DJ—121型,繼電器校驗(yàn)方法與其他電壓繼電器相同。
2水電站壓力裝置的控制回路改進(jìn)
2.1典型油壓裝置自動(dòng)回路及缺陷
調(diào)速器、高低壓氣機(jī)等是水電站中常見的壓力設(shè)備,在油(氣)裝置的自動(dòng)回路中,一般采用電接點(diǎn)壓力表(如YX—150型)來反映油(氣)罐中壓力的變化,進(jìn)而控制油(氣)泵電機(jī)。壓力表上可設(shè)置上、下兩個(gè)值限,上限用紅針指示,下限用黃針指示,實(shí)際壓力值用黑針指示。油壓裝置自動(dòng)投入的動(dòng)作過程如圖2所示:
當(dāng)壓力罐油壓降到壓力下限時(shí),壓力表黑針與黃針接觸,即觸點(diǎn)YLJ1
閉合,使中間繼電器1KA動(dòng)作并自保持,因轉(zhuǎn)換開關(guān)SA在自動(dòng)位置,其②-④觸點(diǎn)接通,啟動(dòng)接觸器KM,使電機(jī)接通電源,帶動(dòng)油泵向壓力罐打油,壓力逐漸上升,當(dāng)?shù)焦ぷ鲏毫χ瞪舷迺r(shí),壓力表黑針與紅針接觸,即上限觸點(diǎn)YLJ2接通,使中間繼電器2KA動(dòng)作,斷開1KA的自保持回路,油泵電機(jī)自動(dòng)停止工作。對(duì)于這種典型設(shè)計(jì),壓力表的上、下限觸點(diǎn)一直串在控制回路中,并帶有相應(yīng)負(fù)載,特別是在啟動(dòng)和停止過程中,壓力變化呈波動(dòng)狀態(tài),使觸頭抖動(dòng)不已,無法可靠接觸,常常生火花,由于壓力罐補(bǔ)壓(氣)是通過自動(dòng)回路完成的經(jīng)常性的工作,壓力變化頻繁,使壓力表的觸頭接觸也相應(yīng)頻繁,從開始的產(chǎn)生火花,到逐漸燒壞觸頭(或觸頭粘連),繼而造成壓力罐壓力消失,嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。
2.2改進(jìn)后的控制回路
會(huì)計(jì)電算化是以計(jì)算機(jī)為主的當(dāng)代電子和信息技術(shù)應(yīng)用于會(huì)計(jì)工作的簡(jiǎn)稱,是用電子計(jì)算機(jī)代替人工實(shí)現(xiàn)記賬、算賬、查賬以及對(duì)會(huì)計(jì)信息的統(tǒng)計(jì)、分析、判斷乃至提供預(yù)測(cè)、決策等過程。發(fā)展會(huì)計(jì)電算化有利于促進(jìn)會(huì)計(jì)工作規(guī)范化,提高工作質(zhì)量與工作效率,更好地發(fā)揮會(huì)計(jì)職能作用。但是企業(yè)在建立了電算化會(huì)計(jì)系統(tǒng)后,企業(yè)會(huì)計(jì)核算和會(huì)計(jì)管理環(huán)境發(fā)生了很大變化,一些非法操作可能不留痕跡,難以發(fā)現(xiàn),稍不注意就會(huì)給單位和國(guó)家造成重大損失,如果會(huì)計(jì)電算化管理系統(tǒng)遭到破壞,將會(huì)嚴(yán)重影響單位的正常業(yè)務(wù)活動(dòng)。因此,對(duì)會(huì)計(jì)電算化的內(nèi)部防范和控制制度的建設(shè)顯得尤為重要。
一、電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部控制的影響
會(huì)計(jì)電算化使傳統(tǒng)的會(huì)計(jì)系統(tǒng)、組織機(jī)構(gòu)、會(huì)計(jì)核算及內(nèi)部控制制度發(fā)生了很大的變化,其中對(duì)內(nèi)部控制制度的影響尤為明顯。
1.電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)的控制內(nèi)容及形式與手工會(huì)計(jì)系統(tǒng)存在差異。在傳統(tǒng)的手工系統(tǒng)下,控制的內(nèi)容主要針對(duì)經(jīng)濟(jì)事項(xiàng)本身的交易,對(duì)于一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)業(yè)務(wù)的每個(gè)環(huán)節(jié)都要經(jīng)過某些具有相應(yīng)權(quán)限人員的審核和簽章,控制的方式主要是通過人員的職務(wù)相分離,職權(quán)不相容的內(nèi)部牽制制度來實(shí)現(xiàn)的。而在電算化系統(tǒng)下,業(yè)務(wù)處理全部以電算化系統(tǒng)為主,出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的安全及維護(hù)、系統(tǒng)管理及操作員的制度職責(zé)、計(jì)算機(jī)病毒防治等新內(nèi)容。另外,電算化功能的高度集中導(dǎo)致了職責(zé)的集中,業(yè)務(wù)人員可利用特殊的授權(quán)文件或口令,獲得某種權(quán)利或運(yùn)行特定程序進(jìn)行業(yè)務(wù)處理,由此引起失控而造成損失。
2.內(nèi)部控制的對(duì)象發(fā)生了變化。在電算化系統(tǒng)下,由于會(huì)計(jì)信息的核算及處理的主體發(fā)生了變化,控制的對(duì)象也發(fā)生了變化??刂茖?duì)象原來為會(huì)計(jì)處理程序及會(huì)計(jì)工作的相容性等,會(huì)計(jì)資料由不同的責(zé)任人分別記錄在憑證賬簿上以備查驗(yàn),是以對(duì)人的控制為主;而在電算化系統(tǒng)下,會(huì)計(jì)數(shù)據(jù)一般集中由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理部門進(jìn)行處理,而財(cái)務(wù)人員往往只負(fù)責(zé)原始數(shù)據(jù)的收集、審核和編碼,并對(duì)計(jì)算機(jī)輸出的各種會(huì)計(jì)報(bào)表進(jìn)行分析。這樣,內(nèi)控對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)人與計(jì)算機(jī)二者為主。
3.控制的實(shí)現(xiàn)方式發(fā)生了變化。手工會(huì)計(jì)系統(tǒng)的內(nèi)部控制以人工控制實(shí)現(xiàn)。電算化會(huì)計(jì)系統(tǒng)的內(nèi)部控制則具有人工控制與程序控制相結(jié)合的特點(diǎn)。電算化系統(tǒng)許多應(yīng)用程序中包含了內(nèi)部控制功能,這些程序化的內(nèi)部控制的有效性取決于應(yīng)用程序。如程序發(fā)生差錯(cuò),由于人們對(duì)程序的依賴性以及程序運(yùn)行的重復(fù)性,增加了差錯(cuò)反復(fù)發(fā)生的可能性,使得失效控制長(zhǎng)期不被發(fā)現(xiàn),從而使系統(tǒng)在特定方面發(fā)生錯(cuò)誤或違規(guī)行為的可能性加大。
4.電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)缺乏交易處理痕跡。手工會(huì)計(jì)系統(tǒng)中嚴(yán)格的憑證制度,在電算化會(huì)計(jì)系統(tǒng)中逐漸減少或消失,憑證所起到的控制功能弱化,使部分交易幾乎沒有“痕跡”,給控制帶來一定的難度。
5.電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)中會(huì)計(jì)信息存儲(chǔ)電磁化。電算化系統(tǒng)下,原先會(huì)計(jì)業(yè)務(wù)處理過程的憑證、匯總表、分類表等書面檔案資料被計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的會(huì)計(jì)信息以電磁信號(hào)的形式存儲(chǔ)在磁性介質(zhì)中(如光盤、硬盤等),是肉眼不可見的,很容易被刪除或篡改而不會(huì)留下痕跡;另外,電磁介質(zhì)易受損壞,加大了會(huì)計(jì)信息丟失或毀壞的危險(xiǎn)。
6.網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展及其在財(cái)務(wù)中的進(jìn)一步應(yīng)用帶來了許多新問題。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無疑是目前IT發(fā)展的方向,電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)也不可避免受到其深遠(yuǎn)的影響,特別是Internet在財(cái)務(wù)軟件中的應(yīng)用對(duì)電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)的影響將是革命性的。目前財(cái)務(wù)軟件的網(wǎng)絡(luò)功能主要包括:遠(yuǎn)程報(bào)賬、遠(yuǎn)程報(bào)表、遠(yuǎn)程審計(jì)、網(wǎng)上支付、網(wǎng)上催賬、網(wǎng)上報(bào)稅、網(wǎng)上采購(gòu)、網(wǎng)上銷售、網(wǎng)上銀行等,實(shí)現(xiàn)這些功能就必須有相應(yīng)的控制,從而形成電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)內(nèi)部控制的新問題。
二、會(huì)計(jì)電算化內(nèi)部控制中存在的問題
在目前的許多企業(yè)中,雖然會(huì)計(jì)電算化系統(tǒng)已投入使用,但其相應(yīng)的內(nèi)部控制還存在著一些不完善之處,主要表現(xiàn)在:
1.電算化系統(tǒng)下的會(huì)計(jì)及電算化崗位的職能權(quán)限問題。操作權(quán)限控制是一種基本的內(nèi)控手段,在電算化環(huán)境下,會(huì)計(jì)業(yè)務(wù)處理大部分由計(jì)算機(jī)操作,人為控制減少,削弱了會(huì)計(jì)審核功能。有些單位的各崗位操作權(quán)限制度沒有真正落實(shí)到位,有的操作員可以以不同的身份進(jìn)入系統(tǒng)操作,使分工控制名存實(shí)亡。
2.會(huì)計(jì)人員因主觀原因或技術(shù)因素造成非法操作或操作失誤。這是會(huì)計(jì)電算化內(nèi)部控制中的主要任務(wù),因其系統(tǒng)的程序、數(shù)據(jù)、文件等很容易被仿造、復(fù)制和修改,而不會(huì)留任何痕跡,所以某些人員為了達(dá)到個(gè)人目的,利用職務(wù)之便或不按操作規(guī)程進(jìn)行非法操作,如通過冒名頂替、盜取密碼等手段來非法改動(dòng)、銷毀會(huì)計(jì)資料,給單位造成嚴(yán)重?fù)p失。同時(shí),由于單位的業(yè)務(wù)人員素質(zhì)不高、操作制度不規(guī)范等原因,也會(huì)造成很大風(fēng)險(xiǎn),因會(huì)計(jì)電算化的核算是高效自動(dòng)的,只要一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤,就會(huì)引發(fā)其他環(huán)節(jié)一系列的錯(cuò)誤。3.會(huì)計(jì)軟件的安全性及保密性問題?,F(xiàn)有的軟件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、開發(fā)階段普遍存在重功能輕安全的現(xiàn)象,以至軟件投入運(yùn)行后存在著安全隱患,如數(shù)據(jù)庫(kù)呈開放狀態(tài)、易于打開等。電腦的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和會(huì)計(jì)信息資料有面臨被不留痕跡的瀏覽、修改的風(fēng)險(xiǎn),而現(xiàn)在許多單位缺乏操作的記錄功能,出現(xiàn)問題后不便于追究責(zé)任。
4.會(huì)計(jì)資料的備份和保管不及時(shí)、不規(guī)范,導(dǎo)致財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)丟失。在會(huì)計(jì)電算化法規(guī)中明確規(guī)定,單位應(yīng)堅(jiān)持每天雙重備份,并分人分處保管。但在實(shí)際工作中,有的單位并沒有真正落實(shí),也沒有及時(shí)打印并按規(guī)定保管憑證和賬簿,致使電腦一旦出現(xiàn)故障或磁性介質(zhì)損壞時(shí),部分會(huì)計(jì)資料就會(huì)丟失,造成無法挽回的后果。
5.缺乏專業(yè)的系統(tǒng)維護(hù)人員。目前,許多會(huì)計(jì)人員對(duì)會(huì)計(jì)業(yè)務(wù)熟悉,但對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)缺乏;而系統(tǒng)的維護(hù)人員對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)熟悉,但對(duì)會(huì)計(jì)業(yè)務(wù)不夠了解,使得在系統(tǒng)運(yùn)行中的故障不能及時(shí)分析、排除。
三、完善會(huì)計(jì)電算化內(nèi)部控制的幾點(diǎn)建議
1.建立全面規(guī)范的會(huì)計(jì)基礎(chǔ)管理工作。管理基礎(chǔ)主要指有一套比較全面、規(guī)范的管理制度和方法,以及較完整的規(guī)范化的數(shù)據(jù)。會(huì)計(jì)基礎(chǔ)工作主要指會(huì)計(jì)制度是否健全,核算規(guī)程是否規(guī)范,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、完整等,這是搞好電算化工作的重要保證。沒有很好的基礎(chǔ)工作,電算化會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)無法處理無規(guī)律、不規(guī)范的會(huì)計(jì)數(shù)據(jù),電算化工作的開展將遇到重重困難。
2.加強(qiáng)組織和人員職能控制。由于電算化會(huì)計(jì)功能的相對(duì)集中,必須制定相應(yīng)的組織和管理控制制度,明確職責(zé)分工,加強(qiáng)組織控制。
所謂組織控制就是將系統(tǒng)中不相容的職責(zé)進(jìn)行分離,通過相互稽核、相互監(jiān)督和相互制約的機(jī)制來減少錯(cuò)誤和舞弊的可能,保證會(huì)計(jì)信息真實(shí)、可靠。企業(yè)實(shí)行電算化后,應(yīng)對(duì)原有的組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求。會(huì)計(jì)工作崗位可分為基本會(huì)計(jì)崗位和電算化會(huì)計(jì)崗位?;緯?huì)計(jì)崗位與原手工系統(tǒng)基本保持不變。電算化崗位一般可分為系統(tǒng)管理、系統(tǒng)操作、憑證審核、系統(tǒng)維護(hù)等,這些崗位也可以由基本會(huì)計(jì)崗位的會(huì)計(jì)人員來兼任,但必須對(duì)職權(quán)不相容的崗位進(jìn)行明確分工,不得兼任,同時(shí)各崗位人員要保持相對(duì)穩(wěn)定。如專職系統(tǒng)操作員不能接觸系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件,不能兼任會(huì)計(jì)及審核工作;系統(tǒng)維護(hù)員不得擔(dān)任系統(tǒng)操作和會(huì)計(jì)工作等。
3.加強(qiáng)系統(tǒng)程序操作控制和系統(tǒng)文件安全管理控制。為了保證系統(tǒng)會(huì)計(jì)數(shù)據(jù)不被隨意操作,要加強(qiáng)系統(tǒng)操作和安全管理控制。從內(nèi)容上來看,一般包括以下幾項(xiàng):設(shè)置操作權(quán)限、制定上機(jī)守則,禁止非操作人員操作;制定內(nèi)部操作規(guī)程,嚴(yán)禁違規(guī)操作,如預(yù)防原始憑證和記賬憑證等會(huì)計(jì)數(shù)據(jù)未經(jīng)審核而輸入計(jì)算機(jī)的措施,預(yù)防已輸入計(jì)算機(jī)的原始憑證和記賬憑證等未經(jīng)核對(duì)而登記機(jī)內(nèi)賬簿的措施;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理相隔離;建立必要的上機(jī)操作記錄制度,形成上機(jī)日志;健全并嚴(yán)格執(zhí)行防范病毒管理制度等。另外,系統(tǒng)文件由專人負(fù)責(zé)保管,使用和修改必須經(jīng)過有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審批,與系統(tǒng)無關(guān)人員不得接觸系統(tǒng)文件,從源頭上控制會(huì)計(jì)數(shù)據(jù)信息的作。在系統(tǒng)開發(fā)階段,要設(shè)置對(duì)系統(tǒng)操作痕跡留有記錄的功能,特別是對(duì)已入賬的憑證,系統(tǒng)只能提供留有痕跡的更改功能,對(duì)已結(jié)賬的憑證與賬簿以及機(jī)內(nèi)賬簿生成的報(bào)表數(shù)據(jù),系統(tǒng)不能提供更改功能等。
4.做好電算化會(huì)計(jì)檔案的管理工作。企業(yè)應(yīng)根據(jù)電算化會(huì)計(jì)檔案的特點(diǎn),做好會(huì)計(jì)資料的收集、保存和調(diào)用等方面的工作。財(cái)務(wù)部門對(duì)于已輸出的磁性介質(zhì)上的會(huì)計(jì)資料應(yīng)及時(shí)加貼外部標(biāo)簽,指定專人妥善保管、存檔,并定期檢查、復(fù)制,對(duì)會(huì)計(jì)檔案的調(diào)用要有完善的資料借用和歸還手續(xù)。另外,企業(yè)使用的會(huì)計(jì)軟件也應(yīng)具有強(qiáng)制備份的功能和一旦系統(tǒng)崩潰等及時(shí)恢復(fù)到最近狀態(tài)的功能。
1.1傳感器系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)的采集
通過氧傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器等傳感器實(shí)現(xiàn)。氧傳感器是系統(tǒng)中重要的傳感器之一。在空燃比控制系統(tǒng)中,最常見的反饋參數(shù)是排氣中氧的含量,它直接反映出燃?xì)馊紵罅粝铝硕嗌傺鯕狻R驗(yàn)槿紵覂?nèi)大部分的氧氣,或者說所有的氧氣均來自于空氣,所以排氣氧含量是空燃比的直接反映。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性對(duì)發(fā)電機(jī)組輸出交流電的頻率穩(wěn)定性影響較大,而頻率的穩(wěn)定性又是衡量發(fā)電機(jī)組輸出電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。轉(zhuǎn)速傳感器多為磁電式傳感器,安裝在凸輪軸上,由轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)的永磁體、線圈和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒輪共同作用產(chǎn)生一個(gè)交流電壓信號(hào),該信號(hào)經(jīng)采樣電阻和放大器處理后,輸入到控制器CPU內(nèi)。
1.2燃?xì)忾y及空氣閥
燃?xì)忾y及空氣閥是帶步進(jìn)電機(jī)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,也是系統(tǒng)的執(zhí)行器??刂破骼肞WM驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),進(jìn)而調(diào)節(jié)閥門開度。
1.3空燃比控制器空燃比控制器是空燃比控制的“大腦”。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,空燃比控制器基于DSP處理器設(shè)計(jì),由檢測(cè)電路、空燃比控制電路和通訊接口電路等部分構(gòu)成。
2空燃比控制策略
在空燃比控制系統(tǒng)中,系統(tǒng)的控制目標(biāo)是要使穩(wěn)態(tài)下空燃比的平均值在理想值附近,而且在突加突卸負(fù)載造成空燃比偏離理想值時(shí),系統(tǒng)能迅速響應(yīng),將空燃比控制在理想值附近。
2.1RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
整定PID控制策略在工業(yè)控制中,PID控制器應(yīng)用廣泛。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比受進(jìn)入氣缸的空氣量轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、氣體燃料噴射器的響應(yīng)速度和噴度等多種因素的影響,所以采用PID控制,根據(jù)反饋實(shí)時(shí)調(diào)整進(jìn)氣量,使之達(dá)到精確控制。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種在生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的啟示下建立的數(shù)據(jù)處理模型。其中徑向基函數(shù)(RBF)模擬了人腦中局部調(diào)整相互覆蓋接受域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),能以任意精度逼近任意非連續(xù)函數(shù),是一種局部逼近網(wǎng)絡(luò),收斂速度快。本設(shè)計(jì)采用并行控制策略來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的控制,前饋控制采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器,反饋控制則采用PID控制器。前饋控制及時(shí)快速響應(yīng),實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的逆動(dòng)態(tài)模型;反饋控制則保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,抑制干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)。
2.2仿真實(shí)驗(yàn)
本文采用MATLAB軟件Simulink工具箱進(jìn)行燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組空燃比控制系統(tǒng)仿真。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組空燃比控制系統(tǒng)采用常規(guī)PID控制的仿真,通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn):在穩(wěn)態(tài)時(shí),與常規(guī)PID相比,并行控制的穩(wěn)態(tài)誤差小,空燃比基本能穩(wěn)定在理論空燃比附近;在動(dòng)態(tài)時(shí),與常規(guī)PID相比,并行控制的超調(diào)量小,即使在加入干擾的情況下,超調(diào)量δp也可控制在20%以內(nèi)。
對(duì)電動(dòng)汽車能源的動(dòng)力電池及其充電技術(shù)的研究,往往需要針對(duì)不同種類的動(dòng)力電池進(jìn)行多種充電方式的充電試驗(yàn)。這就要求研制的充電電源不僅能對(duì)不同種類的動(dòng)力電池進(jìn)行充電,而且要能夠進(jìn)行多種充電方式的充電。而目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷售的充電電源,無論是常規(guī)充電電源還是智能化充電電源,都往往是針對(duì)某一類動(dòng)力電池的,并且只能采用單一充電方式進(jìn)行充電。因此為了進(jìn)行動(dòng)力電池充電技術(shù)的相關(guān)研究,往往需要購(gòu)買多臺(tái)充電電源或自行研制相應(yīng)的充電電源。前者需要大量的資金和寬闊的試驗(yàn)場(chǎng)地,而后者需要較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)和較長(zhǎng)的開發(fā)周期。本課題研制了微機(jī)控制的大功率充電電源。
圖1
該電源采用PC104工業(yè)計(jì)算機(jī)作為控制核心,選取全橋變換器拓?fù)潆娐纷鳛橹麟娐?,通過控制主電路在不同時(shí)刻的輸出電流和輸出電壓,可以實(shí)現(xiàn)多種充電方式充電;通過預(yù)置不同的參數(shù),可以對(duì)多種動(dòng)力電池進(jìn)行充電;通過結(jié)合液晶顯示屏和手控盒,可以方便地實(shí)現(xiàn)充電方式和充電參數(shù)的預(yù)置及各采樣數(shù)據(jù)(電池端電壓、充電電流、電池表面溫度等)的顯示。
1硬件設(shè)計(jì)
1.1主電路設(shè)計(jì)
充電電源的主電路采用目前技術(shù)上比較成熟的全橋變換拓?fù)潆娐?,其原理圖如圖1所示。三相380V交流電壓經(jīng)三相整流橋整流、電容濾波后得到約514V的直流電壓,經(jīng)全橋逆變電路變換后得到高頻脈沖電壓,再經(jīng)高頻變壓器隔離變換后,由高頻整流器整流及濾波器濾波后得到所需的直流電壓。主電路的PWM控制方式采用常規(guī)的PWM控制方式。功率開關(guān)器件采用新型的復(fù)合器件--絕緣柵雙極晶體管IGBT,它集MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn)于一體,具有輸入阻抗高、電壓型驅(qū)動(dòng)控制、開關(guān)損耗小、飽和電壓低、通斷速度快、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),是大功率全橋變換器的首選功率開關(guān)器件。變換頻率取為20kHz,利于減小高頻脈沖變壓器及副邊濾波用扼流圈的體積和重量。二次整流器件采用快恢復(fù)二極管,利于減小整流管反向恢復(fù)時(shí)間對(duì)輸出電壓的影響。
1.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
充電電源主要由主電路和控制系統(tǒng)組成??刂葡到y(tǒng)以PC/104嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)為核心,配以接口電路、采樣電路、PWM控制電路及IGBT驅(qū)動(dòng)電路等,可按照預(yù)置自動(dòng)控制充電過程,并在充電過程中進(jìn)行充電數(shù)據(jù)(包括電池端電壓、充電電流及電池表面溫度等)的自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)顯示、批量存儲(chǔ)及分析處理等。控制系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。
1.2.1PC/104嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)
控制系統(tǒng)之所以采用PC/104嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī),主要是考慮到PC/104嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)具有以下幾方面的顯著特點(diǎn):(1)小型化。PC/104采用模塊化的設(shè)計(jì)方法,單個(gè)模塊的體積為90mm×96mm×l5mm。若一個(gè)PC/104系統(tǒng)采用三個(gè)模塊,在90mm×96mm×45mm的小空間內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)臺(tái)式工控機(jī)的全部功能;(2)低助耗。絕大多數(shù)模塊采用+5V電源,芯片采用CMOS芯片,功耗特別低,只有1~2W,無需外加散熱裝置;(3)PC/104在軟、硬件上與標(biāo)準(zhǔn)PC/AT體系完全兼容,可以很快掌握其軟、硬件的使用方法,而將主要精力放在軟件和接口的設(shè)計(jì)上。CPU模塊提供PC機(jī)的不同檔次的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,便于進(jìn)行更新和升級(jí);(4)模塊齊全,提供顯示控制、磁盤控制、通訊控制、數(shù)據(jù)采集控制等各種功能的產(chǎn)品;(5)采用一種緊湊的層疊棧接結(jié)構(gòu),各模塊間通過加固的64針和40針的直立式連接器連接,并用四個(gè)金屬托架支撐,更加堅(jiān)固牢靠。本系統(tǒng)中采用了深圳盛博科技有限公司生產(chǎn)的PC/104總線SCM/SuperDx嵌入式CPU模塊,其內(nèi)包含了Intel80486CPU(100MHz)、16M在板內(nèi)存、1個(gè)與PC/AT兼容的雙向并行口、兩個(gè)RS232串行口、7個(gè)DMA、14個(gè)中斷、三個(gè)計(jì)數(shù)器、一個(gè)PC/AT鍵盤接口等。此外,為了消除頻頻讀寫硬盤可能帶來的不穩(wěn)定因素,采用32MB的DiskOnChip2000半導(dǎo)體固態(tài)盤取代硬盤,直接裝在SCM/SuperDx嵌入式CPU模塊的32腳DIP插座上。
數(shù)據(jù)采集模塊選用了盛博科技有限公司的DMMAT模塊。該模塊具有16路12位模擬輸入、2路12位模擬輸出、8路數(shù)字輸入、8路數(shù)字輸出、1024字節(jié)FIFO,100kHz最大采樣速率,是一款功能較全、性價(jià)比較高的接口板,可以滿足該系統(tǒng)所需的A/D、D/A轉(zhuǎn)換及手控盒開關(guān)量輸入的需要。
液晶顯示屏擔(dān)負(fù)著各種充電信息顯示和充電參數(shù)設(shè)定等功能。選用了北京創(chuàng)業(yè)科技開發(fā)中心開發(fā)的型號(hào)為KY-D29A的智能液晶顯示屏,整個(gè)液晶外形尺寸為113mm×65mm×l4mm,顯示點(diǎn)陣為128x64,可經(jīng)RS232C直接與嵌入式微機(jī)連接,通過專用的指令可以方便地實(shí)現(xiàn)字符和漢字的顯示及各種幾何圖形的繪制。手控盒作為PC/104的輸入設(shè)備,通過和智能液晶顯示屏的配合使用,可以很方便地進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)置和各種充電數(shù)據(jù)及曲線的顯示。
另外,為了便于應(yīng)用程序的編寫、調(diào)試、修改及維護(hù),還選用了盛博科技有限公司的SysExpanModule/VFI系統(tǒng)擴(kuò)展模塊。該模塊以高分辨率的圖形控制器、軟盤驅(qū)動(dòng)器和IDE硬盤接口為PC/104系統(tǒng)提供擴(kuò)展,使用標(biāo)準(zhǔn)自堆棧式總線接頭,可以通過堆棧方式與CPU模塊或其它模塊相連接。通過給主控計(jì)算機(jī)外接顯示器、標(biāo)準(zhǔn)PC/AT鍵盤、軟驅(qū)和IDE硬盤,可很方便地進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)和調(diào)試。
蓄電池的電壓采樣和電流采樣電路分別由電壓霍爾傳感器與信號(hào)放大電路以及電流霍爾傳感器與信號(hào)放大電路組成。溫度采樣電路由熱敏電阻、溫度變送器和放大電路組成。
1.2.2PWM控制及驅(qū)動(dòng)電路
PWM控制電路的核心器件選取美國(guó)通用公司生產(chǎn)的電壓型PWM控制器SG3525A。SG3525A是一種性能優(yōu)良、功能齊全、通用性很強(qiáng)的單片集成PWM控制器。該芯片簡(jiǎn)單可靠且使用方便靈活,通過適當(dāng)?shù)赝饨与娐罚粌H能夠?qū)崿F(xiàn)PWM控制,還可以完成輸入軟啟動(dòng)、過載限流、過壓保護(hù)等多種功能。PWM控制電路如圖3所示??紤]到SG3525A作單端輸出使用時(shí),變換器的最大占空比不到50%,在實(shí)際使用中將輸出端11和14的信號(hào)采用了取或的辦法以得到較大的占空比。
驅(qū)動(dòng)電路的核心器件選取日本三菱公司生產(chǎn)的ICBT專用厚膜集成電路M57962L。M57962L采用雙電源供電方式,可保證IGBT可靠通斷,內(nèi)置高速光耦隔離輸入,隔離電壓有效值可達(dá)2500V,并具有短路、過載保護(hù)及過流慢速關(guān)斷等功能,只需外接少量的元器件,便可組成完善的IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。電源電壓VCC和VEE分別取為15V和-12V,電阻R201為IGBT柵極限流電阻,二極管D201用以進(jìn)行短路和過流檢測(cè),串接穩(wěn)壓二極管Z201可以改變M57962L模塊的過流保護(hù)起控點(diǎn).穩(wěn)壓二極管Z202可以避免l腳承受過電壓。
2過壓繼電器的整定方式
在過壓繼電器實(shí)施整定操作時(shí),關(guān)鍵的構(gòu)成部分為單相調(diào)壓器、倍壓整流型電壓發(fā)生器、測(cè)試電壓表、單相交流低壓電源、電路開關(guān)等,可以對(duì)不同狀態(tài)的故障實(shí)施保護(hù),比如動(dòng)態(tài)斷相、靜態(tài)斷相、欠壓、錯(cuò)相、電壓不平衡以及過壓等內(nèi)容。在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中,如果出現(xiàn)斷相問題,此時(shí)開展的保護(hù)措施為動(dòng)態(tài)斷相保護(hù);在設(shè)備處于非工作狀態(tài)時(shí),一旦出現(xiàn)斷相問題,此時(shí)開展保護(hù)措施為靜態(tài)錯(cuò)相保護(hù)功能;在線路運(yùn)行過程中,如果電壓一直處于偏高狀態(tài),可以實(shí)施過壓保護(hù);當(dāng)三相電壓出現(xiàn)不平衡問題時(shí),電壓不平衡的保護(hù)模式會(huì)立即啟動(dòng),有效的改善這一故障;在線路運(yùn)行過程中,出現(xiàn)錯(cuò)誤電源輸入的情況下,可以啟動(dòng)錯(cuò)相保護(hù)措施;一般在線路運(yùn)行都提前設(shè)有預(yù)設(shè)電壓,如果線路電壓處于較低狀態(tài),可以開啟欠壓保護(hù),是一種有效的保護(hù)方式。在過壓繼電器實(shí)施整定過程時(shí),首先應(yīng)該進(jìn)行初次通電試驗(yàn),在具體的試驗(yàn)過程中,應(yīng)該將高速開關(guān)斷開,在繼電保護(hù)器的基礎(chǔ)上,有針對(duì)性的開展整定電路,進(jìn)而實(shí)施降壓試驗(yàn),在試驗(yàn)過程中,對(duì)于壓升與壓降的情形應(yīng)該給予密切觀察,是否有異常情況存在,當(dāng)壓升與壓降恢復(fù)到正常范圍后,可以立即合上告訴開關(guān)。當(dāng)合上高速開關(guān)后,接下來對(duì)過壓繼電器進(jìn)行再次整定。在實(shí)施整定過程時(shí),對(duì)于電壓表的指示情況、過壓繼電器動(dòng)作應(yīng)該實(shí)時(shí)密切觀察,對(duì)各種情況給予嚴(yán)格記錄,所有操作完成后,再對(duì)過壓繼電器進(jìn)行調(diào)整。在電路運(yùn)行過程中,對(duì)于保護(hù)對(duì)象,繼電保護(hù)器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和判別,針對(duì)具體的異常情況,比如警告信號(hào)、動(dòng)作信號(hào)等,選擇必要的斷路方法,迅速自動(dòng)切斷有異常表現(xiàn)的設(shè)備元件,實(shí)現(xiàn)故障的有效恢復(fù),起到隔離的作用和保護(hù)作用,促進(jìn)電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
首先,施工單位在第一時(shí)間拿到施工圖紙時(shí),一定要確認(rèn)其是否符合該工程項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
其次,施工人員要對(duì)施工圖紙進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的檢查,確保無任何質(zhì)量問題。最后,還需要保證施工圖紙能夠與實(shí)際的工程造價(jià)成本相吻合。在實(shí)際的電力工程建設(shè)中,施工單位不僅要對(duì)施工圖紙進(jìn)行全面的審查,還需要對(duì)施工人遠(yuǎn)配置進(jìn)行嚴(yán)格的管理,并且,還要根據(jù)實(shí)際的施工情況,制定科學(xué)合理的施工方案,對(duì)總體施工順序進(jìn)行總體的安排規(guī)劃,確保每一項(xiàng)施工環(huán)節(jié)都可以有條不紊的進(jìn)行,避免造成資源的過度浪費(fèi),增加工程建設(shè)成本。
因此,施工單位必須高度重視這一問題,只有這樣,才能有效的提高施工效率與質(zhì)量,促使電力工程建設(shè)的順利開展,極大的提升了輸電線路的運(yùn)行能力??梢哉f,施工質(zhì)量的技術(shù)管理控制是整個(gè)電力工程建設(shè)中十分重要的工作內(nèi)容,更是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效保障。因此,在進(jìn)行輸電線路工程施工過程中,施工單位必須對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管,充分做好技術(shù)管理控制工作,制定明確的施工管理體制。與此同時(shí),還要加強(qiáng)對(duì)施工人員專業(yè)技能知識(shí)方面的培訓(xùn)教育,使其能夠按照工程設(shè)計(jì)方案規(guī)范施工,有效的防止了安全隱患的發(fā)生。此外,在實(shí)際的施工技術(shù)管理工作中,施工單位一定要對(duì)工程資料進(jìn)行精細(xì)化的管理,從而為電力工程建設(shè)創(chuàng)造最大化的經(jīng)濟(jì)效益。在施工中,對(duì)于施工安全的有著嚴(yán)格的要求,因此如果在電力施工的過程中發(fā)生任何安全事故,對(duì)整個(gè)工程有著嚴(yán)重的影響,而且也大幅度的延長(zhǎng)了施工的進(jìn)度。所以,我們?yōu)榱吮苊膺@樣的情況發(fā)生我們?cè)谶M(jìn)行電力工程施工的時(shí)候,對(duì)于每個(gè)施工的步驟都有著十分嚴(yán)格的安排,并且每個(gè)施工人員在進(jìn)行工程施工的時(shí)候,一定對(duì)嚴(yán)格的遵守,只有這樣才能有效的降低安全施工的發(fā)生。
2.電力工程建設(shè)中輸電線路施工質(zhì)量的技術(shù)控制
2.1輸電線路基礎(chǔ)工程施工的技術(shù)控制在實(shí)際的輸電線路工程施工中,基礎(chǔ)工程是非常至關(guān)重要的施工環(huán)節(jié)之一,也是輸電線路可靠運(yùn)行的基本前提。因此,施工單位必須加大對(duì)輸電線路基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量的監(jiān)管力度,并對(duì)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行有效的控制與管理,真正按照施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工,尤其是進(jìn)行混凝土工程施工時(shí),更應(yīng)該加強(qiáng)做好施工質(zhì)量技術(shù)控制工作,施工單位要在施工前期就著手對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、巖石分布情況及地下水文形態(tài)進(jìn)行具體的了解與掌握,從而選擇適合的施工技術(shù)和施工工藝,確?;炷两Y(jié)構(gòu)的整體性,大大提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。其次,施工單位還需要特別注意混凝土日常養(yǎng)護(hù)管理工作,保證其良好的使用質(zhì)量,避免混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,影響整個(gè)工程質(zhì)量。
2.2輸電線路桿塔工程施工的技術(shù)控制輸電線路桿塔工程的技術(shù)要點(diǎn)有桿塔的選型和組立方式,合格的輸電線路桿塔工程需要科學(xué)的桿塔選型,選型中應(yīng)該借用技術(shù)的乎段,根據(jù)輸電線路的受力特點(diǎn)、維修工作、跨越地區(qū)、外部環(huán)境等因素選擇適合的桿塔類型。此外,高質(zhì)量的輸電線路桿塔工程還需要桿塔的合理組立,使桿塔在安全的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的支撐和保護(hù)作用。
2.3輸電線路架線工程施工的技術(shù)控制根據(jù)輸電線路架線施工的經(jīng)驗(yàn),我們可以將技術(shù)控制按施工過程分為準(zhǔn)備階段技術(shù)控制的要點(diǎn)和放線階段技術(shù)控制的要點(diǎn)。在架線前準(zhǔn)備階段,應(yīng)該做好測(cè)量工作和附件安裝工作,這一時(shí)期應(yīng)該以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格地執(zhí)行相關(guān)技術(shù)要求。在放線階段以輸電線路施工實(shí)際和設(shè)計(jì)合理地使用拖地展放和張力展放兩種架線技術(shù),拖地展放具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工迅捷等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)存在著導(dǎo)線磨損大等缺點(diǎn);張力展放技術(shù)適應(yīng)各種施工環(huán)境的能力。
2.4輸電線路檢修工程施工的技術(shù)控制在輸電線路施工過程中自然災(zāi)害、外力破壞和人為因素的影響,可能會(huì)造成在建的輸電線路出現(xiàn)倒塔、斷線、絕緣了脫落、線路被盜等問題,需要在施工中及時(shí)并盡快進(jìn)行檢修施工對(duì)于在停電的輸電線路上工作,除了遵照一般線路施工應(yīng)遵守的技術(shù)要領(lǐng)和安全措施外,在正式施工之前,做好施工隴調(diào)和調(diào)度工作,獲得許可后方可開工。